Luận văn thạc sĩ nghiên cứu tối ưu hóa một số thông số làm việc của máy bứt củ lạc bằng phương pháp thực nghiệm

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN LÊ HỮU LỘC

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HĨA
MỘT SỐ THƠNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY BỨT CỦ LẠC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HUẾ - 2017

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN LÊ HỮU LỘC

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HĨA
MỘT SỐ THƠNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY BỨT CỦ LẠC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Mã số: 60520103

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN TIẾN LONG

HUẾ - 2017

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số liệu
trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào
khác. Mọi tài liệu tham khảo trong luận văn đều được trích dẫn cụ thể.
Thừa Thiên Huế, ngày 18 tháng 8 năm 2017
Tác giả

Nguyễn Lê Hữu Lộc

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


ii

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn tơi đã nhận được sự
giúp đỡ nhiệt tình, sự đóng góp ý kiến q báu của q thầy, cơ giáo khoa Cơ khíCơng nghệ, cán bộ viên chức phịng Đào tạo sau Đại học. Tơi xin chân thành cảm ơn
những giúp đỡ q báu đó.

Tơi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Tiến Long đã dành thời gian giúp đỡ tơi
hồn thành luận văn này.
Tơi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy Phan Hòa, Thầy Võ Văn Thắc và
một một số kỹ sư, sinh viên khoa Cơ khí - Cơng nghệ đã giúp đỡ việc thực hiện thí
nghiệm, đặc biệt tơi xin chân thành cảm ơn Thầy Trần Võ Văn May đã tạo điều kiện
cho tôi thực hiện khảo nghiêm trên máy do thầy nghiên cứu chế tạo.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã động
viên, quan tâm, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.
Thừa Thiên Huế, ngày 18 tháng 8 năm 2017

Nguyễn Lê Hữu Lộc

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


iii

TĨM TẮT

Ở Việt Nam, việc cơ giới hóa vẫn chưa được áp dụng rộng rãi trong sản xuất và

thu hoạch nhất là công đoạn bứt củ lạc. Hầu hết ở các vùng trồng lạc ở Miền trung vẫn
còn làm bằng thủ công nên tốn nhiều sức lao động, mất nhiều thời gian và hiệu quả
không cao. Do đặc điểm canh tác, điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu…nên việc sử dụng
các máy và công cụ bứt củ lạc trên thế giới vào sản xuất ở Việt Nam vẫn còn hạn chế
và chưa phù hợp. Mặt khác, ở Việt Nam nói chung và khu vực Trung bộ nói riêng hiện
đang có một số loại máy bứt củ lạc. Tuy nhiên, việc nghiên cứu tối ưu hóa một số
thơng số làm việc của máy chưa được thực hiện, nên cần phải có nghiên cứu để làm rõ
vấn đề này. Trên cơ sở máy bứt củ lạc năng suất 200kg/giờ của Thạc sỹ Trần Võ Văn
May - Khoa Cơ khí - Cơng nghệ, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Huế và giống

lạc L14 được trồng phổ biến tại Thừa Thiên Huế. Nghiên cứu này đã tiến hành làm
thực nghiệm để tối ưu hóa một số thơng số làm việc của máy. Kết quả nghiên cứu đã
xác định được mơ hình tốn về mối quan hệ giữa tốc độ quay của trống đập, khe hở
giữa hai trống đập và lượng cấp liệu với tỷ lệ sót (Y s = 5,745 - 7,204 x1 - 3,658x3 +
8,539x3 - 6,99x1.x3), tỷ lệ dính tia (Yd = 18,2458 - 2,337x1 - 3,972x2 - 2,994x3), và tỷ lệ
củ vỡ (Yv = 14,2338 + 0,635x1 + 0,422x2 - 1,29x3 - 0,4575 x2.x3). Kết quả giải bài toán
tối ưu được các giá trị tại tốc độ quay của trống đập 700 vòng/phút, khe hở giữa hai
trống đập là 20,93mm và lượng cấp liệu là 1,361 kg/s cho kết quả tối ưu đa mục tiêu
với tỷ lệ sót, tỷ lệ dính tia, tỷ lệ củ vỡ lần lượt là 4,70%, 10,98% và 2,03%.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


iv

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................................... ii
TÓM TẮT........................................................................................................................................... iii
MỤC LỤC........................................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ẢNH..................................................................................... viii
MỞ ĐẦU............................................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề........................................................................................................................................ 1
2. Mục tiêu của đề tài........................................................................................................................ 2
2.1. Mục tiêu chung........................................................................................................................... 2
2.2. Mục tiêu cụ thể........................................................................................................................... 2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.................................................................................................. 2
3.1.Ý nghĩa khoa học........................................................................................................................ 2

3.2. Ý nghĩa thực tiễn....................................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU..................................................... 3
1.1. Công nghệ và phương pháp thu hoạch lạc trên thế giới và ở Việt Nam...............3
1.1.1. Công nghệ thu hoạch lạc trên thế giới và ở Việt Nam............................................. 3
1.1.2. Các phương pháp thu hoạch lạc trên thế giới và ở Việt Nam............................... 4
1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy bứt củ lạc trên thế giới................................ 5
1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy bứt củ lạc ở Việt Nam................................. 7
1.4. Một số nguyên lý làm việc bộ phận đập của máy bứt củ lạc hiện nay...............14
1.4.1. Nguyên lý tách củ nhờ đập cây lạc vào đế tựa (thường là một thanh gỗ).....15
1.4.2. Nguyên lý đập bứt củ (trống răng hoặc trống thanh)............................................ 16
1.4.3. Nguyên lý tuốt củ................................................................................................................ 18
1.4.4. Nguyên lý đập dọc trục..................................................................................................... 19
1.4.5. Nguyên lý đập củ lạc bằng hai trống đập quay ngược chiều.............................. 21
1.4.6. Nguyên lý làm việc bộ phận đập của máy bứt củ lạc BPĐ-2T.......................... 22

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


v
1.5. Đặc điểm sinh học, cơ lý tính cây lạc............................................................................. 23
1.5.1. Các thông số sinh học của cây và củ lạc.................................................................... 23
1.5.2. Độ ẩm của thân cây và củ lạc......................................................................................... 25
1.5.3. Hệ số ma sát của cây lạc với vật liệu làm răng đập củ lạc.................................. 26
1.5.4. Lực bứt củ ra khỏi rễ và các lực liên quan đến củ, cuống rễ và cây lạc.........27
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................... 33
2.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................................... 33
2.2. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................................... 33
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu................................................................................... 33
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết............................................................................... 33
2.2.3. Phương pháp thực nghiệm............................................................................................... 33

2.2.3.5. Xây dựng và kiểm tra mơ hình thực nghiệm........................................................ 36
2.2.3.6. Phương pháp tối ưu hóa................................................................................................ 38
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................................ 40
3.1. Xác định miền thí nghiệm................................................................................................... 40
3.2. Tiến hành làm thực nghiệm................................................................................................. 40
3.2.1. Bài tốn 1: tìm nghiệm x1, x2, x3 sao cho ys (tỷ lệ sót củ) là thấp nhất...........40
3.2.2. Bài tốn 2: tìm nghiệm x1, x2, x3 sao cho yd (tỷ lệ dính tia) là thấp nhất.......42
3.2.3. Bài tốn 3: tìm nghiệm x1, x2, x3 sao cho yv (tỷ lệ vỡ củ) là thấp nhất...........43
3.3. Xây dựng phương trình hồi quy........................................................................................ 44
3.3.1. Bài tốn 1: tìm nghiệm x1, x2, x3 sao cho ys (tỷ lệ sót củ) là thấp nhất...........44
3.3.2. Bài tốn 2: tìm nghiệm x1, x2, x3 sao cho yd (tỷ lệ dính tia) là thấp nhất.......46
3.3.3. Bài tốn 3: tìm nghiệm x1, x2, x3 sao cho yv (tỷ lệ vỡ củ) là thấp nhất...........48
3.4. Kết quả tính tốn tối ưu hố................................................................................................ 50
3.4.1. Bài tốn 1: tìm nghiệm x1, x2, x3 sao cho ys (tỷ lệ sót củ) là thấp nhất...........50
3.4.2. Bài tốn 2: tìm nghiệm x1, x2, x3 sao cho yd (tỷ lệ dính tia) là thấp nhất.......51
3.4.3. Bài tốn 3: tìm nghiệm tối ưu x1, x2, x3 sao cho yv (tỷ lệ vỡ củ) là thấp nhất. 52

3.4.4. Bài toán tối ưu đa mục tiêu về tỷ lệ sót, tỷ lệ dính tia và tỷ lệ củ vỡ..............53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................................... 54

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


vi
Kết luận............................................................................................................................................... 54
Đề nghị................................................................................................................................................ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................ 55
PHỤ LỤC........................................................................................................................................... 56

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Một số thông số sinh học của cây và củ lạc...................................................... 24
Bảng 1.2. Độ ẩm của thân cây, cuống rễ và củ lạc sau khi thu hoạch .........................26
Bảng 1.3. Hệ số ma sát tĩnh giữa củ, cuống rễ và gốc rễ với thép................................ 27
Bảng 1.4. Hệ số ma sát động giữa củ, rễ với thép............................................................... 27
Bảng 1.5. Lực đập bứt củ, cuống rễ.......................................................................................... 30
Bảng 1.6. Lực kéo nén cuống rễ, vỡ củ................................................................................... 31
Bảng 3.1. Miền thí nghiệm của ba yếu tố............................................................................... 40
Bảng 3.2. Kết quả thực nghiệm đối với hàm mục tiêu là tỷ lệ sót củ.......................... 41
Bảng 3.3. Kết quả thực nghiệm đối với hàm mục tiêu là tỷ lệ dính tia.......................42
Bảng 3.3. Kết quả thực nghiệm đối với hàm mục tiêu là tỷ lệ vỡ củ........................... 43
Bảng 3.4. Ma trận thực nghiệm đối với hàm mục tiêu là tỷ lệ sót củ.......................... 44
Bảng 3.5. Ma trận thực nghiệm đối với hàm mục tiêu là tỷ lệ dính tia....................... 46
Bảng 3.6. Ma trận thực nghiệm đối với hàm mục tiêu là tỷ lệ vỡ củ........................... 48

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ẢNH
Trang
Hình 1.1. Sơ đồ cơng nghệ và phương pháp thu hoạch lạc................................................ 3
Hình 1.2. Liên hợp máy thu hoạch lạc 1) của Úc; 2) của Đài Loan............................... 6
Hình 1.3. Máy thu gom - bứt củ lạc: 1) của Mỹ; 2) của Trưng Quốc............................. 7

Hình 1.4. Máy thu hoạch lạc THL-02 đang khảo nghiệm tại Tây Ninh........................ 8
Hình 1.5. Máy bứt củ lạc BCL - 300.......................................................................................... 9
Hình 1.6. Cơng cụ bứt củ lạc......................................................................................................... 9
Hình 1.7. Máy bứt củ lạc tươi 2 trống BCL-2T................................................................... 10
Hình 1.8. Ơng Huỳnh Thái Dương với máy tuốt lạc dọc trục........................................ 11
Hình 1.9. Anh Lương Nguyễn Bảo Phong và máy tuốt lạc dọc trục...........................12
Hình 1.10. Máy bứt củ lạc tươi BL-500.................................................................................. 13
Hình 1.11. máy bứt củ lạc BCL-200........................................................................................ 13
Hình 1.12 Hình ảnh nơng dân đang đập lạc thủ cơng........................................................ 15
Hình 1.13. Bộ phận đập ngang trục kiểu trống răng.......................................................... 16
Hình 1.14. Bộ phận đập hai trống thanh quay ngược chiều............................................ 17
Hình 1.15. Sơ đồ guồng tuốt củ lạc.......................................................................................... 19
Hình 1.16. Sơ đồ của máy tuốt lạc dọc trục.......................................................................... 20
Hình 1.17. Sơ đồ máy đập lạc với hai trống quay ngược chiều..................................... 21
Hình 1.18. Sơ đồ nguyên lý bộ phận đập của máy bứt củ lạc........................................ 23
Hình 1.19. Hình ảnh cây và củ lạc sau khi thu hoạch........................................................ 24
Hình 1.20. Sơ đồ xác định hệ số ma sát của củ lạc với thép........................................... 26
Hình 1.21. Hình ảnh bố trí thí nghiệm đập bứt củ, rễ theo phương pháp động học . 29

Hình 1.22. Sơ đồ thí nghiệm đo độ bền kéo của cây, cuống rễ...................................... 30
Hình 1.23. Sơ đồ thí nghiệm đo lực vỡ củ............................................................................. 31
Hình 2.1. Bài tốn thí nghiệm q trình bứt củ lạc............................................................. 33
Hình 2.2. Sơ đồ đối tượng nghiên cứu.................................................................................... 34

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


1

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Lạc hay còn gọi là đậu phộng (có tên khoa học là Arachis hypogaea L) là
một loài cây thuộc họ Đậu được trồng rộng rải trên khắp các tỉnh thành của nước ta.
Lạc là một loại cây có giá trị dinh dưỡng cao, so với các loại cây cơng nghiệp khác,
lạc là cây ngắn ngày có năng suất cao và có khả năng thích ứng với điều kiện khí
hậu , thổ nhưỡng khác nhau. Các chất dinh dưỡng trong cây lạc khá đầy đủ với
nhiều nguyên tố và hàm lượng cao. Cây lạc được dùng rộng rãi trong đời sống hằng
ngày và là nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau của nước ta
cũng như xuất khẩu sang các nước bạn. Cây lạc có tính cạnh tranh khá cao do lợi
nhuận từ cây lạc cao hơn một số loại cây trồng khác như ngô, sắn, mì ... và có thể
sản xuất quanh năm [2].
Trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa trong nông nghiệp và nông
thôn hiện đang là chủ trương lớn của Đảng và nhà nước ta nhằm đẩy mạnh phát
triển kinh tế của đất nước và hội nhập với kinh tế thế giới. Trong đó việc nghiên
cứu, tìm hiểu, thiết kế nhằm tạo ra những thiết bị cơ giới hóa có tính năng ưu việt để
phục vụ cho hoạt động sản xuất nông nghiệp của người nông dân, giảm nhẹ sức lao
động, tăng năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế của các sản phẩm nông sản đã,
đang và sẽ ln là việc làm có ý nghĩa hết sức quan trọng và thiết thực. Ở nước ta
hiện nay, việc cơ giới hóa được sử dụng khá phổ biến trong các loại cây trồng nông
nghiệp. Tuy nhiên đối với cây lạc thì việc cơ giới hóa vẫn chưa được áp dụng rộng
rãi trong sản xuất và thu hoạch, nhất là cơng đoạn bứt củ lạc vẫn cịn làm bằng thủ
cơng là chủ yếu, dẫn đến việc tốn nhiều sức lao động, mất nhiều thời gian mà hiệu
quả lại không cao. Do đặc điểm canh tác, điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu…của các
khu vực trên thế giới khác nhau nên việc sử dụng các máy và công cụ bứt củ lạc trên
thế giới vào sản xuất ở Việt Nam là vẫn còn hạn chế và chưa phù hợp. Mặt khác, ở
Việt Nam nói chung và khu vực Trung bộ nói riêng hiện đang có một số loại máy
bứt củ lạc. Tuy nhiên, việc nghiên cứu để tối ưu hóa một đó thơng số chưa được
thực hiện, nên cần phải có nghiên cứu để làm rõ vấn đề này.
Vì vậy, việc nghiên cứu tối ưu hóa một số thơng số làm việc của máy bứt củ
lạc bằng phương pháp thực nghiệm là rất cần thiết, nhằm góp phần giảm chi

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


2
phí và nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Tôi đã thực hiện đề tài:
"Nghiên cứu tối ưu hóa một số thơng số làm việc của máy bứt củ lạc bằng
phương pháp thực nghiệm".
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu chung
Tối ưu hố một số thơng số làm việc của máy bứt củ lạc năng suất 200kg/giờ
bằng phương pháp thực nghiệm.
2.2. Mục tiêu cụ thê
Xác định được điều kiện tối ưu các thông số đầu vào:
Tốc độ quay của trống đập;
Khe hở giữa hai trống đập;
Lượng cấp liệu.
Để đạt được tỷ lệ sót, tỷ lệ dính tia vào củ và tỷ lệ vỡ củ theo yêu cầu đặt ra.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3.1.Ý nghĩa khoa học
Kết quả tối ưu hố một số thơng số làm việc của máy bứt củ lạc bằng phương
pháp thực nghiệm làm cơ sở khoa học cho các nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn
thiện máy bứt củ lạc.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả tối ưu hố một số thơng số làm việc của máy bứt củ lạc bằng phương
pháp thực nghiệm sẽ nâng cao hiệu quả của mẫu máy bứt củ lạc năng suất
200kg/giờ phù hợp với điều kiện sản xuất của địa phương, đáp ứng nhu cầu bứt củ
lạc cho các hộ dân và các cơ sở sơ chế lạc.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Công nghệ và phương pháp thu hoạch lạc trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.1. Công nghệ thu hoạch lạc trên thế giới và ở Việt Nam
Hiện nay, sản xuất lạc chủ yếu là để thu hoạch làm thực phẩm, chế biến dầu
ăn và chế biến thức ăn cho gia súc. Đặc điểm của cây lạc là ra hoa thụ phấn rồi đâm
xuống đất để hình thành củ (quả), do đó việc thu hoạch lạc chủ yếu tập trung giải
quyết khâu đào nhổ và bứt (đập) tách lấy củ từ cây. Trên thế giới và ở Việt Nam
hiện nay đang thu hoạch lạc theo công nghệ thu hoạch củ tươi và thu hoạch củ khơ
(hình 1.1) [6].
Cơng nghệ thu hoạch củ tươi

Thu hoạch
một giai đoạn

LHM đào,
nhổ, bứt củ

Hình 1.1. Sơ đồ cơng nghệ và phương pháp thu hoạch lạc
- Công nghệ thu hoạch củ tươi: Vào thời điểm khi củ đã chín trên 90% thì

tiến hành đào nhổ và bứt củ ngay trên đồng, sau đó vận chuyển về phơi sấy và bảo
quản. Thu hoạch theo cơng nghệ này có ưu điểm là rút ngắn thời gian thu hoạch,
giảm chi phí vận chuyển, bốc dỡ; tuy nhiên nó có hạn chế là phải xác định chính

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


4
xác thời điểm thu hoạch, nếu thu hoạch sớm sẽ giảm chất lượng củ, thu hoạch muộn
thì cuống sẽ già, gây tổn thất cao [6].
- Công nghệ thu hoạch củ khơ: Cây lạc sau khi được đào nhổ vẫn cịn tiếp

tục trao đổi chất để hồn thiện q trình chín, tạo cho củ có chất lượng cao hơn. Do
đó, có thể nhổ lạc sớm khi củ cịn tươi chắc khó đứt, giảm được tổn thất trong quá
trình nhổ. Cây lạc khi đào nhổ có độ ẩm 60-80%, độ ẩm củ khoảng 30%; sau khi
phơi 2-3 nắng thì độ ẩm của cây và củ cịn 20-25% thì tiến hành bứt củ, phơi sấy và
bảo quản. Nhược điểm của công nghệ này là kéo dài thời gian thu hoạch, chi phí
phơi, vận chuyển và bốc dỡ cao, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết [3], [6].
1.1.2. Các phương pháp thu hoạch lạc trên thế giới và ở Việt Nam
Thu hoạch là khâu cuối cùng trong quá trình sản xuất lạc và là khâu chuẩn bị
cho các khâu của công nghệ sau thu hoạch, nó ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và
chất lượng sản phẩm. Do diện tích, giống, điều kiện tự nhiên và tập quán canh tác ở
nhiều nước trên thế giới khác nhau nên yêu cầu kỹ thuật đối với cơng cụ và máy
được sử dụng để cơ giới hóa khâu thu hoạch cũng khác nhau. Thu hoạch lạc bao
gồm các công đoạn: Đào nhổ, giũ đất, thu gom, bứt củ, làm sạch sơ bộ và đóng bao.
Tùy theo việc tiến hành các cơng đoạn này mà có các phương pháp thu hoạch lạc
khác nhau [4], [6].
- Phương pháp thu hoạch lạc một giai đoạn: Đây là phương pháp được sử

dụng trong công nghệ thu hoạch củ tươi, với phương pháp này thì các cơng đoạn:
đào nhổ cây, giũ đất, bứt củ, làm sạch và đóng bao (hoặc gom vào thùng chứa) ngay
trên đồng được thực hiện chỉ trên một liên hợp máy. Ưu điểm của phương pháp này
là một lần có thể hồn thành tồn bộ các cơng việc trong khâu thu hoạch nên năng
suất lao động cao, cường độ lao động giảm thấp, sử dụng rất ít lao động, độ hao hụt

giảm, rút ngắn thời gian thu hoạch và đảm bảo tính mùa vụ. Tuy nhiên, nó có nhược
điểm là máy thường có kích thước lớn, cấu tạo phức tạp, chế tạo và sử dụng khó
khăn, giá thành đầu tư máy cao, địi hỏi về cơ giới hóa phải đồng bộ từ các khâu
trong sản xuất lạc và yêu cầu về đồng ruộng và cây lạc trong thu hoạch phức tạp.
- Phương pháp thu hoạch lạc hai giai đoạn: Phương pháp này được sử dụng

trong công nghệ thu hoạch lạc củ khô. Lạc đến thời điểm thu hoạch thì tiến hành
đào nhổ, giũ đất và phơi trên đồng, sau đó sử dụng máy thu gom, bứt và làm sạch sơ
bộ củ. Ưu điểm của phương pháp này là có thể đào nhổ lạc sớm vì trong q trình

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


5
phơi, lạc tiếp tục chín nên khơng ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm;
năng suất lao động cao, độ hao hụt thấp. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là chịu ảnh
hưởng của thời tiết khi thu hoạch, đặc biệt là những nước có khí hậu thời tiết phức
tạp, mưa bão nhiều, ruộng ẩm ướt không thể đào nhổ và phơi được. Các máy được
sử dụng trong phương pháp này cũng nhiều và kích thước máy lớn, cấu tạo phức
tạp, giá thành đầu tư lớn, đòi hỏi cơ giới hóa các khâu trong sản xuất cao.
- Phương pháp thu hoạch lạc nhiều giai đoạn

Với phương pháp này, những cơng việc trong q trình thu hoạch được tiến
hành riêng biệt với nhau. Khi đến thời điểm thu hoạch có thể nhổ bằng tay hoặc
dùng máy để đào và giũ đất, sau đó bứt củ bằng tay hoặc dùng các công cụ thủ
công, guồng bứt hay máy tuốt để bứt củ, làm sạch sơ bộ ngay tại đồng; tại một số
địa phương, cây lạc sau khi nhổ thì cắt ngắn thân, vận chuyển về nhà để bứt củ bằng
tay và làm sạch sơ bộ.
Ưu điểm của phương pháp này là cơng cụ, máy móc dùng trong các cơng
việc đơn giản, gọn nhẹ, dễ sử dụng. Giữa các cơng việc ít phụ thuộc vào nhau, có

thể tiến hành bằng các cơng cụ thủ cơng hoặc có thể kết hợp lao động thủ cơng với
bán cơ giới hoặc cơ giới hồn tồn; phù hợp với những nơi sản có diện tích sản xuất
lạc khơng tập trung, quy mơ hộ gia đình,…Nhưng nhìn chung, phương pháp này có
năng suất lao động thấp, sử dụng nhiều lao động, cường độ lao động rất cao đặc biệt
là vào thời vụ, độ hao hụt tương đối lớn.
Ở Việt Nam, do trình độ cơ giới hóa cịn thấp, điều kiện cơ sở vật chất còn

hạn chế, điều kiện đồng ruộng chưa được quy hoạch, không thuận tiện cho các máy
di chuyển, trồng lạc khơng tập trung, kích thước lô thửa nhỏ, thời tiết diễn biến
phức tạp, tập quán canh tác của nông dân trong sản xuất lạc chủ yếu là thủ công nên
chỉ phù hợp với phương pháp thu hoạch lạc nhiều giai đoạn.
1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy bứt củ lạc trên thế giới
Trên thế giới, cùng với việc cơ giới hóa trong các khâu làm đất, gieo trồng,
chăm sóc cây lạc thì việc cơ giới hóa thu hoạch lạc cũng rất được chú trọng và áp
dụng cơ giới hóa từ lâu. Tại các nước có diện tích sản xuất lạc lớn và có nền cơng
nghiệp phát triển, thu hoạch lạc đang được áp dụng hai phương pháp, đó là thu
hoạch lạc một giai đoạn (công nghệ thu hoạch củ tươi) và thu hoạch lạc hai giai

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


6
đoạn (công nghệ thu hoạch củ khô); với mỗi phương pháp thu hoạch sẽ có các loại
máy để bứt củ phù hợp, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật bứt củ lạc.
Liên hợp máy sử dụng để thu hoạch lạc một giai đoạn thường đào nhổ, giũ
đất và vận chuyển cây lạc đến máy bứt củ để bứt củ lạc. Máy bứt củ lạc sử dụng
trong liên hợp máy thu hoạch lạc thường sử dụng một hoặc hai cặp trống bứt củ,
liên hợp với máy kéo từ 50HP trở lên, thu hoạch từ 2 đến 3 hàng lạc. Máy có kích
thước lớn, tính năng kỹ thuật cao, trình độ cơng nghệ chế tạo hiện đại, vốn đầu tư
lớn; yêu cầu cơ giới hóa đồng bộ từ khâu làm đất, gieo trồng, chăm sóc đến khâu

thu hoạch. Các luống lạc phải được trồng 2 hoặc 3 hàng với khoảng cách giữa các
hàng là 25 – 30cm, bề rộng luống là 60cm, rãnh luống là 30cm [6]. Liên hợp máy
chỉ sử dụng thích hợp tại đồng ruộng có lơ thửa lớn, điều kiện di chuyển thuận lợi;
chi phí năng lượng lớn.

1)

2)

Hình 1.2. Liên hợp máy thu hoạch lạc 1) của Úc; 2) của Đài Loan
Máy bứt củ lạc được sử dụng trong thu hoạch hai giai đoạn là máy thu gom - bứt
củ lạc. Máy có nhiệm vụ: gom cây, bứt, làm sạch củ, chuyển vào thùng chứa sau khi
máy đào – rải cây trên đồng phơi 2-3 ngày nắng. Máy làm việc theo nguyên lý: các cây
lạc được trống hoặc xích đưa lên và chuyển vào buồng bứt củ với các bộ phận bứt
ngang trục, củ lạc sau khi rơi xuống sàng làm sạch, sau đó được vít tải chuyển lên
thùng chứa củ, cây lạc sau khi qua trống bứt củ được xả trên mặt đồng. Các kiểu máy
này thường sử dụng liên hợp với máy kéo từ 50HP trở lên, có bề rộng làm việc lớn, yêu
cầu cơ giới hóa đồng bộ trong các khâu từ gieo trồng, chăm sóc và phải được sử dụng
đồng bộ cùng máy thu hoạch đào – rải cây trên đồng. Hai loại máy gom - bứt củ được
sử dụng phổ biến hiện nay là máy thu gom - bứt củ sử dụng trống

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


7
gom cây lạc của Mỹ (hình 1.3) và máy thu gom - bứt củ sử dụng xích gom cây của
Trung Quốc (hình 1.3) [6].

1)

2)

Hình 1.3. Máy thu gom – bứt củ lạc: 1) của Mỹ; 2) của Trung
Quốc 1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy bứt củ lạc ở Việt Nam
Ở nước ta, lạc thường được gieo thành khóm và từng hàng, mỗi hàng từ 9 -12
2

cây và khoảng 8-12 khóm/1m . Lạc được trồng trên đất đồi, đất cát, đất pha cát và
đất thịt nhẹ. Quy trình thu hoạch lạc tại các địa phương và các loại đất trồng lạc có
khác nhau. Với đất cát và đất pha cát thì có thể nhổ trực tiếp sau đó bứt củ, với loại
đất đồi và đất thịt nhẹ thì phải tháo nước vào ruộng, ngâm một thời gian sau đó mới
nhổ cây, bứt củ. Cơng nghệ thu hoạch lạc hiện nay chủ yếu là công nghệ thu hoạch
củ tươi, với phương pháp thu hoạch nhiều giai đoạn (như đã nêu ở phần trên); có
nghĩa là, các cơng đoạn đào nhổ, thu gom, vận chuyển cả cây, bứt củ hoặc đào nhổ
cây, cắt thân cây, vận chuyển, bứt củ bằng tay tại nhà. Ngoài ra, tại nhiều địa
phương thời điểm thu hoạch lạc cận kề với thời điểm thu hoạch lúa vụ hè thu, nên
cần phải tiến hành bứt củ lạc tươi ngay tại đồng để kịp thời gian và tập trung lao
động cho thu hoạch lúa. Vì vậy, tại các địa phương này, nông dân chủ yếu là nhổ và
bứt củ lạc tươi bằng thủ công ngay tại đồng.
Năm 2005-2006, TS Đỗ Hữu Khi và nhóm nghiên cứu thuộc Viện Cơ điện
nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã tiến hành khảo nghiệm liên hợp máy
thu hoạch lạc THL-0,2 (được cải tiến từ liên hợp máy TPH-3252 của Đài Loan) tại
huyện Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh (hình 1.4). Kết quả khảo nghiệm cho thấy liên
hợp máy THL-0,2 có các chỉ tiêu năng suất, chất lượng đạt yêu cầu đề ra: năng suất
làm việc thuần túy đạt xấp xỉ 0,2 ha/h, tỷ lệ đào-nhổ sót 0,33%, tỷ lệ bứt sót 2,07%,
tỷ lệ vỡ củ 2,5%. Sử dụng máy THL-0,2 so với thu hoạch bằng lao động thủ công
giảm được 90% cơng lao động và 18% chi phí. Tuy nhiên, máy chỉ thu hoạch được

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm

8
lạc gieo trồng theo quy trình thâm canh hàng hẹp với hai hàng trên luống, bề rộng
luống 60cm, rãnh rộng 30cm, sâu 15-20cm. Máy chỉ làm việc ổn định, đảm bảo
năng suất, chất lượng trong điều kiện khi thu hoạch lạc đứng cây và được chăm sóc
làm sạch cỏ [6].

Hình 1.4. Máy thu hoạch lạc THL-02 đang khảo nghiệm tại Tây Ninh
Ngồi cơng trình nghiên cứu trên, tất cả các nghiên cứu còn lại về máy bứt củ
lạc chỉ tập trung vào giải quyết khâu bứt củ. Một số công trình nghiên cứu và máy
bứt củ đang sử dụng trong sản xuất lạc tại Việt Nam qua như sau:
Vào những năm 1970, Viện Cơng cụ và Cơ giới hóa Nơng nghiệp đã nghiên
cứu máy bứt củ lạc BCL-300 (hình 1.5). Kết quả khảo nghiệm tại các tỉnh Bắc
Ninh, Bắc Giang và Thanh Hóa theo quy trình: Khi thu hoạch cắt cây 20 - 25cm,
sau đó nhổ và tiến hành bứt củ bằng máy, độ ẩm củ 40%, độ ẩm thân cây 50%, năng
suất máy đạt 450 - 500kg/h, độ sót nhỏ hơn 1%, độ sạch sản phẩm đạt 84 - 90%.
Máy có năng suất cao, song tỷ lệ nứt vỡ củ tới 10% và tỷ lệ củ còn cuống lớn hơn
30%. Vì vậy, ảnh hưởng đến cơng đoạn làm khơ, bảo quản chế biến nên chưa được
ứng dụng rộng rãi vào sản xuất. Đề tài dừng lại không tiếp tục nghiên cứu.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


9

Hình 1.5. Máy bứt củ lạc BCL - 300
Năm 1986-1987, Viện Cơng cụ và Cơ giới hóa Nơng nghiệp đã nghiên cứu
và giới thiệu công cụ bứt củ lạc đạp chân (hình 1.6). Cơng cụ làm việc theo ngun
lý cấu tạo của guồng tuốt lúa đạp chân, chỉ khác về hình dạng răng và cách bố trí
răng tuốt. Răng của guồng tuốt lúa có hình dạng tam giác và mặt phẳng vng góc

với trục tuốt, cịn ở guồng bứt củ lạc, răng có dạng cung trịn và mặt phẳng răng
0

nghiêng với trục trống 45 . Nhờ dạng răng cung tròn mà guồng bứt củ không kéo
theo và làm đứt các cành lạc. Cơng cụ này có năng suất đạt 80 kg củ/h, tỷ lệ sót và
nứt vỡ nhỏ thấp hơn 1%. Tuy nhiên, công cụ bứt củ lạc chưa được ứng dụng vào sản
xuất, các kết quả nghiên cứu chỉ mang tính chất thử nghiệm, thăm dị ngun lý [6].

Hình 1.6. Công cụ bứt củ lạc
Năm 2003, Viện Cơ Điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã triển
khai thực hiện đề tài cấp Bộ: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy gieo, máy bứt củ lạc

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


10
phục vụ cơ giới hóa sản xuất lạc theo quy trình thâm canh lạc che phủ ni lơng”. Kết
quả nghiên cứu đã đưa vào ứng dụng máy bứt củ lạc tươi 2 trống BCL-2T (hình 1.7)
có năng suất 150-160 kg/h, tỷ lệ vỡ củ thấp hơn 1,5% . Tuy có chất lượng làm việc
đáp ứng yêu cầu thu hoạch, nhưng năng suất còn hạn chế, máy làm việc phụ thuộc
nhiều vào lao động thủ cơng, vì vậy việc ứng dụng máy bứt củ này chỉ mới mang
tính chất thăm dị trong sản xuất [6].

Hình 1.7. Máy bứt củ lạc tươi 2 trống BCL-2T
- Năm 2005, ơng Huỳnh Thái Dương (Bình Thuận) (hình 1.8) đã chế tạo máy

tuốt lạc theo nguyên lý tuốt dọc trục, có năng suất đạt 2-2,5 giờ/1ha trồng lạc, máy
sử dụng trống răng bản để bứt củ, sử dụng động cơ 12 – 15HP. Tuy nhiên, độ sạch
của sản phẩm sau khi tuốt khơng cao do cịn nhiều cuống rễ, lá và thân cây theo sản
phẩm sau khi tuốt; độ vỡ sản phẩm lớn, đặc biệt khi độ ẩm của củ lạc khi đưa vào

tuốt cao; kích thước máy lớn, đầu tư chi phí lớn nên máy được chỉ sử dụng ở một số
địa phương tại Nam Trung bộ, chưa được sử dụng rộng rãi tại các địa phương sản
xuất lạc [11].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


11

Hình 1.8. Ơng Huỳnh Thái Dương với máy tuốt lạc dọc trục
- Năm 2014, anh Lương Nguyễn Bảo Phong (Tây Ninh) đã chế tạo thành

công hệ thống máy và băng chuyền tuốt lạc, máy này có kích thước (dài - rộng cao) là 4,8 x 2,0 x 2,6m, trọng lượng 800kg (hình 1.9). Ngồi phần thùng máy, các
bộ phận khác của máy có thể tháo rời để dễ dàng di chuyển trên đồng ruộng, sau đó
lắp ráp lại để tuốt lạc. Nguyên lý hoạt động của máy: cây lạc sau khi nhổ được đưa
lên băng tải, đi vào trống tuốt dọc trục. Trống nhận momen quay từ máy kéo sinh ra
lực ly tâm ép các cây lạc vào máng tuốt làm cho củ lạc, cuống rễ và lá lạc bứt ra
khỏi cây và rơi xuống sàn. Cây lạc được đưa ra ngồi nhờ quạt đẩy, cuối trống tuốt,
cịn lá, cuống rễ và củ lạc sau khi xuống sàn, nhờ quạt hút làm cho lá và cuống rễ
bay ra ngoài. Sau đó củ lạc và thân cây gãy di chuyển ra ngồi gặp lưới sàng có lỗ
vừa bằng củ lạc rơi xuống máng, cịn thân cây di chuyển ra ngồi rơi xuống đất. Với
loại máy này thì độ sạch sản phẩm khơng cao, độ vỡ củ lớn và kích thước máy lớn,
giá thành đầu tư máy cao nên vẫn chưa được nông dân sử dụng rộng rãi trong sản
xuất lạc hiện nay [11].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


12

Hình 1.9. Anh Lương Nguyễn Bảo Phong và máy tuốt lạc dọc trục
- Năm 2010 -2011, Phân viện Cơ Điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu

hoạch miền Nam đã nghiên cứu chế tạo và ứng dụng máy bứt củ lạc tươi năng suất
500 kg/h (BL-500). Máy bứt củ lạc tươi sử dụng nguyên lý bứt dọc trục, bộ phận
đập phân ly dọc trục, bộ phận làm sạch – phân loại kiểu sàng kết hợp quạt, liên kết
móc và nhận truyền động từ máy kéo 22HP. Máy được thử nghiệm và ứng dụng ở 3
địa điểm (Tây Ninh, Thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Tháp) trong sản xuất cho kết
quả: Năng suất đạt 509,2 kg/h, tỉ lệ củ vỡ 2,6%, tỉ lệ bứt sót 0,5%, tỉ lệ giũ sót 0,1%,
tỉ lệ sót cuống 13,3%, tỉ lệ tạp chất 9,1% (hình 1.10) [11].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


13

Hình 1.10. Máy bứt củ lạc tươi BL-500
- Năm 2012 -2013, nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Nơng Lâm Huế đã

nghiên cứu và chế tạo máy bứt củ lạc tươi năng suất 200 kg củ/h (BCL-200). Máy
bứt củ lạc tươi sử dụng nguyên lý bứt nhờ 2 trống bứt quay ngược chiều nhau, trên
thành trống bố trí các thanh đập để đập vào khối củ - rễ lạc, từ đó bứt củ và củ cuống rễ ra khỏi cây lạc (hình 1.11).

Hình 1.11. máy bứt củ lạc BCL-200
Kết quả nghiên cứu và khảo nghiệm máy BCL-200 tại các vùng trồng lạc tập
trung tại tỉnh Thừa Thiên Huế, năng suất đạt từ 185-205kg củ/h, tỷ lệ sót và vỡ củ
dưới 1%, tỷ lệ củ còn cuống từ 16-19%, độ sạch sản phẩm từ 92-95%, máy có kết
cấu gọn nhẹ, có thể sử dụng động cơ điện hoặc động cơ xăng nên rất phù hợp với
các nơng hộ, nhóm hộ sản xuất lạc trên địa bàn các tỉnh miền trung [8], [9], [10].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterm


14

1.4. Một số nguyên lý làm việc bộ phận đập của máy bứt củ lạc hiện nay
Quá trình đập (bứt củ) lạc là quá trình phá vỡ liên kết giữa củ và cuống rễ. Sự
làm việc của bộ phận đập chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố thuộc về vật liệu đập
như: giống lạc, độ ẩm của khối củ, số lượng và kích thước củ, độ chín của củ lạc khi
đưa vào đập. Giống lạc có nhiều loại, loại cao cây hoặc thấp cây, loại mỏng vỏ hoặc
dày vỏ, kích thước củ, tỷ lệ củ trên cây, độ liên kết giữa củ và cuống rễ. Độ ẩm của
khối củ có ảnh hưởng lớn đến sự làm việc của bộ phận đập, độ dòn, độ dai của cây
và củ, độ liên kết giữa củ và cuống rễ đều phụ thuộc vào độ ẩm…Các yếu tố này
còn ảnh hưởng đến các yếu tố thuộc về cấu tạo và chế độ làm việc như: số cái đập
(số thanh hoặc số răng đập), chiều dài trống, đường kính trống và khe hở giữa hai
trống đập. Các yếu tố này sẽ ảnh hưởng lớn đến độ sạch và tỷ lệ hư hỏng của sản
phẩm [6].
Trong q trình đập, phải giải phóng những củ đã tách ra khỏi rễ hoặc cùng
với cuống rễ, tránh hư hỏng củ; do vị trí của củ lạc trên khối rễ củ khi đưa vào đập
khác nhau, lực liên kết giữa củ và rễ hoặc cuống rễ và cây là khác nhau nên để giải
quyết vấn đề này với nguyên lý và cấu tạo bộ phận đập là rất khó khăn. Để xác định
lực cần thiết phá vỡ liên kết củ với cuống rễ có thể sử dụng phương pháp tĩnh (lực)
và phương pháp động lực học (công) [13].
- Phương pháp tĩnh, xác định nhờ lực ly tâm để tách củ lạc

Trong đó:

ω là vận tốc gốc
- Phương pháp động lực học xác định nhờ tác động va đập. Kẹp cây lạc cho

rơi từ độ cao h, động năng
Cơng chi phí được tính theo cơng thức: A = G.h =

mv 2
2