Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận văn nhằm nghiên cứu, thiết kế chế tạo và xác định nguyên lý làm việc của mẫu máy trồng dứa. Nghiên cứu, xác định ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ---------------- ----------------- LÊ THANH TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỒNG DỨA LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, năm 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ---------------- ----------------- LÊ THANH TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA MÁY TRỒNG DỨA Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. LÊ SỸ HÙNG Hà Nội, năm 2011
1 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm viêc khẩn trương, nghiêm túc tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa”. Xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các cơ quan đã nhiệt tình giúp đỡ tôi hoàn thiện bản luận án khoa học này. Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của TS Lê Sỹ Hùng, TS Đậu Thế Nhu với những nhận xét, góp ý xác đáng. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Sỹ Hùng, TS Đậu Thế Nhu. Xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu máy Nông nghiệp và Thủy khí thuộc Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn Trường Cao đẳng Cơ điện và Nông nghiệp Nam Bộ đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian để tôi hoàn thành được đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc vì những giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, kết quả tính toán và xử lý là trung thực và được trích dẫn rõ ràng. Cần Thơ, tháng 8 năm 2011 Tác giả
2 LỜI MỞ ĐẦU Cây dứa là cây ăn quả và là một trong những cây có vị thế quan trọng trong ngành chế biến rau quả ở nước ta. Trong những năm gần đây diện tích dứa ở Việt Nam đã liên tục tăng, từ 37.200 ha năm 2001 lên 47.400 ha năm 2005; năng suất từ 99,3 tạ/ha năm 2001 lên 129,8 tạ/ha năm 2005 (nguồn Tổng cục thống kê), từ đó đã thu được nguồn ngoại tệ khá lớn thông qua việc làm nguyên liệu chế biến cho xuất khẩu (nước dứa, khoanh dứa…). Cùng với giống, phân bón, cơ giới hóa sẽ là động lực quan trọng để thúc đẩy phát triển trồng dứa theo hướng thâm canh, tăng năng suất. Quả dứa được coi là một trong những cây ăn quả nhiệt đới hàng đầu, rất được ưa chuộng tại các nước. Quả dứa có mùi thơm mạnh, chứa nhiều đường, lượng calo rất cao, giàu chất khoáng, nhất là Kali; có đủ các loại Vitamin cần thiết như A, B1, B2, PP, C đặc biệt trong cây và quả dứa có chất Bromelin là một loại men thủy phân Protein (giống như chất Papain ở đu đủ), có thể chữa được các bệnh rối loạn tiêu hóa, ức chế phù nề và tụ huyết, làm vết thương mau lành sẹo. Trong công nghiệp chất Bromelin dùng làm mềm thịt để chế biến thực phẩm, nước chấm. Ngoài ăn tươi, quả dứa được chế biến thành dứa hộp và nước dứa là những mặt hàng xuất khẩu lớn. Xác bã quả dứa sau khi chế biến dùng làm thức ăn gia súc và phân bón. Thân lá dứa dùng làm bột giấy. Ở nước ta, vấn đề cơ giới hóa canh tác cho cây trồng đã được đặt ra từ những năm 60 (thế kỷ XX), tuy nhiên đến nay máy móc được dùng nhiều để phục vụ cho khâu làm đất là chủ yếu. Hiện nay các công đoạn trong quá trình canh tác dứa ở Việt Nam hoàn toàn bằng thủ công (trừ khâu làm đất và rạch hàng), vì vậy nhanh chóng đưa cơ giới hóa vào phục vụ cho quá trình canh tác dứa là rất cần thiết. Xác định khâu trồng dứa là một trong những khâu phải vất vả và chiếm nhiều công lao động của nông dân nên nhu cầu nghiên cứu, chế tạo, chuyển giao vào sản xuất máy trồng dứa là rất cần thiết.
3 Hiện nay một số nước phát triển trên thế giới như Nhật, Mỹ, Úc …đã chế tạo và đưa vào sử dụng máy trồng cây con phục vụ trồng một số giống cây như: cà chua, ớt, mía, thuốc lá….các máy này dưới dạng bán tự động, thực hiện trồng tốt đối với mía, thuốc lá, cà chua…nhưng đối với trồng dứa thì chưa phổ biến. Những khâu như: xẻ rãnh trước khi trồng, lấp và nén đất sau khi trồng được thiết kế, chế tạo khá hoàn hảo. Tuy vậy khâu xuống chồi (cây con) chưa thật sự tốt và chưa phù hợp với điều kiện trồng cây dứa tại nước ta. Tại Nga những năm 60 (thế kỷ XX) từ máy trồng cây con CP-6 (trồng 6 hàng cây) móc sau máy kéo CXT3 có trang bị bộ phận giảm tốc, sau đó được cải tiến thành máy CPHM-4 treo sau máy kéo dùng để trồng cây có bầu hoặc không có bầu, trên máy có gắn các bộ phận tưới nước. Tuy vậy máy có kết cấu phức tạp, nặng nề và chưa phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam. Máy trồng cây con đặc biệt là máy trồng dứa đòi hỏi cơ cấu xuống chồi tương đối phức tạp, việc cắp chồi dứa khi trồng đòi hỏi phải kịp thời phù hợp với thời gian lấp và nén đất, chồi dứa khi được trồng tránh bị dập nát, hạn chế độ nghiêng của cây sau khi trồng...v.v…là những nội dung nghiên cứu kỹ và đòi hỏi phải chế tạo chính xác, các cơ sở khoa học này sẽ góp phần nâng cao chất lượng làm việc và hoàn thiện máy. Trong thời gian qua Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy trồng dứa phù hợp với điều kiện canh tác ở Việt Nam”, đã chế tạo thành công mẫu máy, nhìn chung đã đáp ứng được yêu cầu sản xuất, đã giải quyết được các vấn đề sau: - Nghiên cứu thử nghiệm thành công nguyên lý làm việc của máy trồng dứa. - Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thành công các cụm, bộ phận làm việc của máy trồng dứa. - Thiết kế, chế tạo thành công, chuyển giao vào sản xuất máy trồng dứa phù hợp với điều kiện canh tác ở Việt Nam, với năng suất máy khoảng 0,2 đến 0,3 hecta/giờ.
4 Để nhanh chóng hoàn thiện máy và đưa vào sản xuất, trong đó việc nghiên cứu, cải thiện các bộ phận của máy, nghiên cứu và xác định ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng làm việc của máy là yêu cầu thực tế, cấp bách. Đây là tiền đề đảm bảo cho việc giảm chi phí sản xuất, giảm công lao động góp phần thúc đẩy nâng cao giá trị và giảm giá thành sản xuất. Chính vì vậy việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa” là rất cần thiết. - Ý nghĩa khoa học của đề tài: Với việc xây dựng đề cương và tổ chức thực hiện tốt cho công việc thực hiện đề tài, về mặt khoa học đề tài đã thực hiện được các nội dung khoa học như sau: + Ngoài việc thống kê và phân tích ưu điểm, nhược điểm các nguyên lý làm việc của máy trồng cây, đề tài đã phân tích và lựa chọn được nguyên lý làm việc của máy trồng dứa, một loại cây với hình dạng chồi tương đối phức tạp. + Xây dựng quỹ đạo chuyển động của bộ phận trồng (bộ phận cơ bản trên máy trồng cây), quá đó đã xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của máy trồng cây (máy trồng dứa). + Nghiên cứu, khảo sát vận tốc quay của bánh xe tựa đồng – một trong những bộ phận làm việc quan trọng của máy trồng cây. Qua việc nghiên cứu, khảo sát làm việc của bộ phận này đã xác định được đại lượng  - là đại lượng đặc trưng cho động học của quá trình trồng cây. Những nội dung nói trên giúp ích cho người tính toán, thiết kế về máy nông nghiệp nói chung và máy trồng cây nói riêng. Ngoài ra người thực hiện đề tài cũng đã tổ chức khảo nghiệm, phân tích số liệu thực nghiệm đơn yếu tố, đa yếu tố; từ đó đã xác định khoảng biến thiên tối ưu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của máy, từ đó giúp cho việc nghiên cứu, chế tạo và cải tiến được nhanh chóng, dễ dàng. - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: + Một phần nội dung nghiên cứu của đề tài để chứng minh nội dung trong đề tài nghiên cứu khoa học cấp Viện “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy trồng dứa phù
5 hợp với điều kiện canh tác ở Việt Nam” của Viện Cơ điện Nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch, Bộ Nông nghiệp và PTNT. + Các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể được đưa vào áp dụng tính toán, thiết kế, chế tạo và ứng dụng tại các cơ sở chế tạo máy trồng cây; trong đó áp dụng để chế tạo máy trồng dứa.
6 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 2 Chương 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC VÀ TRONG NƯỚC .... 9 1.1. Tình hình cơ giới hóa khâu trồng dứa ngoài nước. .......................................... 9 1.1.1. Theo nguyên lý tay kẹp. .................................................................... 11 1.1.2. Theo nguyên lý cơ cấu hình bình hành. ............................................ 11 1.1.3. Theo nguyên lý băng tải tay kẹp. ...................................................... 12 1.1.4. Máy trồng cây con CPHM – 4 .......................................................... 13 1.2. Tình hình cơ giới hóa khâu trồng dứa trong nước. ......................................... 16 1.2.1. Máy trồng dứa kiểu đơn giản. ........................................................... 17 1.2.2. Máy trồng dứa bán tự động. ............................................................. 18 1.3. Lựa chọn, xác định nguyên lý làm việc của máy trồng dứa. .......................... 19 Chương 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 22 2.1. Mục tiêu của đề tài. ......................................................................................... 22 2.2. Đối tượng nghiên cứu. .................................................................................... 22 2.3. Nội dung nghiên cứu. .................................................................................... 22 2.4. Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................... 22 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. .................................................. 24 2.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu. ............................... 24 2.4.3. Phương pháp xác định chỉ tiêu chất lượng máy. .............................. 25 2.4.4. Các dụng cụ thiết bị đo .................................................................... 26 2.4.5. Sử dụng các chương trình phần mềm trợ giúp thiết kế. ................... 26 Chương 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY TRỒNG DỨA ......................................................... 27 3.1. Nghiên cứu, khảo sát quá trình làm việc của đĩa quay. ................................. 27 3.2. Nghiên cứu, khảo sáy quỹ đạo chuyển động của đĩa quay. ............................ 31 3.2.1. Ảnh hưởng của đường kính qua 2 tay kẹp đối diện. ......................... 31 3.2.2. Ảnh hưởng của độ trượt đến quá trình làm việc của đĩa quay ......... 33 3.3. Nghiên cứu, khảo sát tốc độ quay của bộ phận xuống chồi và góc cặp chồi dứa. .... 36
7 3.3.1. Nghiên cứu, khảo sát tốc độ quay của bộ phận xuống chồi. ............ 36 3.3.2. Nghiên cứu góc cặp chồi dứa. .......................................................... 38 3.4. Nghiên cứu, khảo sát vận tốc quay của bánh xe tựa đồng. ............................. 40 3.5. xác định chỉ tiêu chất lượng của cây sau khi trồng. ........................................ 44 Chương 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...................................................... 46 4.1. Xây dựng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. ......................................... 46 4.1.1. Giới thiệu phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. .......................... 46 4.1.2. Xây dựng nội dung thực nghiệm. ..................................................... 47 4.1.3. Chọn kế hoạch thực nghiệm. ............................................................. 48 4.1.4. Tổ chức thí nghiệm và xử lý số liệu. ................................................. 48 4.1.5. Xây dựng phương trình hồi quy ....................................................... 48 4.1.6. Nhận dạng mô hình, xác định điểm tối ưu. ....................................... 49 4.1.7. Kết luận phân tích và nhận xét kết quả tính toán. ............................ 49 4.1.8 Ý nghĩa .............................................................................................. 49 4.2. Nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố. ............................................................. 49 4.2.1. Thực nghiệm thí nghiệm với từng thông số thay đổi......................... 49 4.2.2. Xác định độ tin cậy............................................................................ 50 4.2.2.1. Đánh giá tính thuần nhất của phương sai. ......................... 51 4.2.2.2. Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố. ...................... 51 4.2.2.3. Xác định mô hình thực nghiệm. .......................................... 53 4.2.2.4 Xây dựng đồ thị ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến thông số đầu ra ....................................................................... 54 4.3. Thực nghiệm đa yếu tố. .................................................................................. 54 4.3.1. Chọn phương án quy hoạch thực nghiệm và lập ma trận thí nghiệm. ..... 55 4.3.2. Xác định mô hình toán học. .............................................................. 56 4.3.3. Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy. ................................... 57 4.3.4. Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy. ....................... 58 4.3.5. Tính lại các hệ số hồi quy. ................................................................ 58 4.3.6. Kiểm tra khả năng làm việc của phương trình hồi quy. ................... 59 4.3.7. Chuyển phương trình hồi quy về dạng thực. ..................................... 60
8 4.3.8. Xác định giá trị của các yếu tố đầu vào của hàm mục tiêu. ............. 60 4.3.8.1. Phương pháp thứ tự ưu tiên. ............................................... 61 4.3.8.2. Phương pháp hàm trọng lượng. .......................................... 62 4.3.8.3. Phương pháp trao đổi giá trị phụ (p. pháp nhân tử La-grăng)... 63 4.3.8.4. Phương pháp cực trị nhiều biến. ........................................ 64 4.4. Tổ chức thí nghiệm. ........................................................................................ 65 4.4.1. Góc nghiêng của cây so với hướng kính của tay xuống chồi ( đầu vào X1). 65 4.4.2. Độ trượt hoặc lết của bánh tựa đồng (yếu tố đầu vào X2). .............. 66 4.4.3. Khoảng cách từ tâm bánh xuống chồi tới tâm bánh nén đất theo phương ngang (yếu tố đầu vào X3). ..................................... 66 Chương 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...................................................... 68 5.1. Kết quả nghiên cứu. ....................................................................................... 68 5.1.1. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố. ...................................................... 68 5.1.1.1. Ảnh hưởng của X1 (góc nghiêng so với hướng kính) tới góc đổ của cây. ............................................................. 68 5.1.1.2. Ảnh hưởng của X2 (độ trượt danh nghĩa) tới góc đổ của cây... 69 5.1.1.3. Ảnh hưởng của X3 (khoảng cách theo chiều tiến từ tâm bánh xe lấp đất đến bánh xe trồng) tới góc đổ của cây. ...... 70 5.1.2. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố.......................................................... 72 5.1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng ,múc và khoảng biến thiên. ............. 72 5.1.2.2. Kết quả xử lý số liệu............................................................ 73 5.2. Kết quả xác định mô hình toán. ...................................................................... 75 5.3. Chuyển phương trình dạng mã sang phương trình hồi quy dạng thực. .......... 76 5.4. Dạng chính tắc của mô hình toán .................................................................... 77 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................. 79 Kết luận ................................................................................................................ 79 Đề nghị .................................................................................................................. 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 81 PHỤ LỤC ............................................................................................................. 82
9 Chương 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC VÀ TRONG NƯỚC 1.1. Tình hình cơ giới hoá khâu trồng dứa ngoài nước. Năm 2007, sản xuất dứa của thế giới đạt 18,9 triệu tấn (theo FAOSTAT 2009 – http://www.faostat.fao.org). So với năm 2002 sản lượng đã tăng 19 %. Thái Lan, Philippines và Indonesia là những nước sản xuất chính mặt hàng dứa đã chế biến (như nước ép dứa và dứa đóng hộp) cho thị trường xuất khẩu. Một thị trường xuất khẩu thường bao gồm 80 % dứa đóng hộp và nước ép, 20 % mặt hàng dứa tươi. Ấn độ và Trung Quốc là những nước xuất khẩu lớn nhưng những nước này có thị trường nội địa lớn và không cung cấp nhiều hàng cho xuất khẩu. Nước xuất khẩu lớn nhất hàng dứa tươi là Costa Rica với 47 % thị phần xuất khẩu của cả thế giới. Những nước xuất khẩu lớn mặt hàng dứa tươi là Philippines, Bờ Biển ngà, Ecuador, Panama, Ghana và Honduras. Hiện nay ở một số nước phát triển trên thế giới như Nhật, Mỹ, Úc đã áp dụng rất nhiều máy trồng cây con vào phục vụ cho một số cây trồng như cà chua, ớt, rau màu, mía, v.v...nhưng chưa có mẫu máy trồng dứa nào chuyên dùng áp dụng rộng rãi trong sản xuất. Để cơ giới hoá khâu trồng cây người ta đã sử dụng các loại máy trồng từ đơn giản đến phức tạp [1], [2]. Theo cơ cấu trồng cây, người ta phân biệt các loại máy trồng đơn giản, máy trồng bán tự động và máy trồng tự động. Ở các máy trồng đơn giản, công nhân đặt cây giống vào rãnh đất; máy chỉ thực hiện việc xẻ rãnh trước khi trồng, lấp và nén đất sau khi trồng, ví dụ một số mẫu máy của nước ngoài (hình 1.1).
10 Hình 1.1 Một số mẫu máy trồng cây đơn giản của nước ngoài * Hiện nay máy trồng cây thường có các bộ phận sau, bộ phận tạo rãnh, bộ phận vun lấp nén đất vào gốc là giống nhau còn Bộ phận trồng có nguyên lý làm việc khác nhau, máy trồng cây có thể phân loại theo các nguyên lý làm viêc sau:
11 1.1.1 Theo nguyên lý tay kẹp Lưỡi rạch 1 tạo rãnh để đặt cây non, các tay kẹp 3 nhận chuyển động truyền tới từ Hình 1.2 Sơ đồ máy trồng có bộ phận trồng theo nguyên lý tay kẹp bánh xe 6. Công nhân đưa cây non vào bộ phận kẹp khi tay kẹp đi gần tới cung dẫn hướng. Trong quá trình bộ phận kẹp tựa vào cung dẫn hướng cây non được giữ trong bộ phận kẹp. Khi bộ phận kẹp ra khỏi cung dẫn hướng, bộ phận kẹp sẽ tự động nhả cây non vào rãnh trống đã được rạch sẵn. Bộ phận lấp đất sẽ lấp đất và nén đất vào gốc cây. Máy trồng làm việc theo kiểu này có cấu tạo khá đơn giản nhưng đạt được độ chính xác về khoảng cách cây cao. Hiện nay ở một số nước trên thế giới như Nhật, Mỹ....phần lớn các máy trồng áp dụng theo nguyên lý kiểu này 1.1.2. Theo nguyên lý cơ cấu hình bình hành Mỗi một máy có thể gồm nhiều nhánh trồng cây, mỗi nhánh bao gồm vài guồng trồng cây 13 được lắp vào 2 đĩa thép tròn lệch tâm nhau nhưng cùng độ cao (đĩa 13ª và 13f). Mỗi một guồng trồng cây theo kiểu cơ cấu hình bình hành, chúng có chung một khâu cố định là khâu nối tâm quay của 2 đĩa thép O1O2 -nằm ngang, khâu O1A là khâu dẫn, khâu O1A và AB được liên kết cứng. Khâu O2B có khớp quay tại B. Ở mọi vị trí thì khâu AB đều có phương nằm ngang, người ta lắp vào đó kẹp giữ cây 13e mà có thể định vị để cho kẹp luôn giữ cây ở vị trí thẳng đứng phía ngọn lên
12 trên. Kẹp giữ cây gồm 2 má luôn luôn được ép vào nhau nhờ một lò so hình chữ U, điều khiển kẹp giữ cây chặt hay mở là nhờ vào một cam cố định trên AB. Máy trồng làm việc theo kiểu này thì máy đạt được độ chính xác cao về vị trí, khoảng cách trồng cây. Nhưng kiểu máy này có kết cấu cơ cấu hình bình hành (cơ cấu 4 khâu), cơ cấu cam phức tạp, và độ ổn định làm việc không cao nên năng xuất của máy trồng có kiểu nguyên lý này không cao. Kiểu máy này thường áp dụng cho trồng các loại cây non có bầu, những cây có độ bền cơ học không cao (Hình 1.3) Hình 1.3 Bộ phận trồng cây theo nguyên lý hình bình hành 1.1.3. Theo nguyên lý băng tải tay kẹp Hình 1.4 Bộ phận trồng theo nguyên lý băng tải tay kẹp 1. Tay kẹp, 2. Băng tải, 3. Trống tải, 4. Thanh tỳ, 5. Điểm nhận cây, 6. Điểm nhả cây
13 Công nhân nhặt cây kẹp vào tay kẹp. Tay kẹp được gắn trên băng tải 2 chuyển động vận chuyển cây tới điểm P sẽ tì vào thanh tưạ 4 để giữ cây. Khi cây đến điểm O tay kẹp mở ra để nhả cây vào rãnh trống. Máy trồng theo nguyên lý này đạt được độ chính xác về khoảng cách cây trồng khá cao hơn so với máy trồng đơn giản; nhưng kết cấu để bố trí băng tải, trống tải khá phức tạp. 1.1.4. Máy trồng cây con CPHM-4: Trên cơ sở yêu cầu kỹ thuật nông học đối với máy trồng cây con, những năm 60 (thế kỷ XX) Liên Xô chế tạo hoàn chỉnh máy CPHM-4 dùng để trồng cây con, bộ phận trồng được treo sau máy kéo và được phổ biến trong sản xuất tại Nga và một số nước SNG. Do đặc điểm của cây con mềm, dễ dập gãy do đó rất khó cơ giới hóa trong khâu trồng. Máy trồng cây hiện nay còn nhờ bàn tay người phụ thêm trong quá trình trồng. Trong phạm vi nhiệm vụ của nó, máy trồng cây con cần đạt những yêu cầu nông học sau: - Cây sau khi trồng phải thẳng đứng hoặc có độ nghiêng đảm bảo, không bị làm cong rễ (nếu có); - Không làm bị thương cây, không để đất lấp phủ hoàn toàn cây; - Đảm bảo độ trồng sâu đều và đúng theo quy định; - Trồng phải nén chặt gốc cây phù hợp; đôi khi trồng xong phải tưới. Máy trồng cây con CPHM-4 (hình 1.5) dùng để trồng cây có bầu hoặc không có bầu. Máy vừa trồng vừa tưới nước hoặc phân nước. Trang bị chính của máy gồm: + Khay đựng cây con 6. + Guồng đưa cây xuống rãnh. Nhưng khâu đưa cây từ khay cho guồng nhờ bàn tay con người. + Về nguyên lý hoạt động chính như sau: Guồng đưa cây là bộ phận làm việc chính, có những bộ phận giữ cây 10 đưa cây xuống rãnh. Nhờ có cơ cấu hình bình hành mà bộ phận này giữ vị trí cây con luôn luôn đứng thẳng trong quá trình guồng quay. Bộ phận giữ cây chỉ mở từ khi nó đặt cây xuống dưới rãnh cho đến khi người công nhân đưa cây vào cho nó. Guồng được truyền động từ bánh xe máy trồng đến và quay với vận tốc sao cho tổng hợp vận tốc tiến của máy và vận tốc quay của guồng tại điểm đặt cây xuống rãnh bằng không để cây trồng được thẳng đứng. Thực tế vận tốc quay lớn hơn vận tốc tiến một ít để trừ độ xô cây ra trước do bộ phận lấp gây nên . Hộp biến tốc (thay đổi tốc độ truyền từ bánh xe chủ động đến guồng) gồm 2 đĩa 17 và 16 nằm
14 vuông góc với nhau. Đĩa chủ động 17 ép vào đĩa thụ động 16 nhờ lò xo và truyền động bằng ma sát. Vị trí đĩa thụ động so với đĩa chủ động điều chỉnh được nhờ vô lăng 3, do đó làm thay đổi tốc độ quay của guồng phù hợp với vận tốc tiến của máy. - Lưỡi rạch 13 và bánh lấp nén 11. Thay đổi vị trí bánh lấp nén so với lưỡi rạch sẽ thay đổi độ sâu trồng. - Bộ phận kiểm tra và điều chỉnh để trồng thẳng hàng ngang. Bộ phận kiểm tra gồm hai xích 12 (trái, phải) có các mũi tên 18. Khoảng cách giữa các mũi tên có thể thay đổi được, bằng khoảng cách giữa các cây trong hàng. Khi bắt đầu trồng, các bộ phận giữ cây của bốn mảng và mũi tên xích kiểm tra phải nằm trên cùng một đường thẳng ngang. Điều chỉnh vị trí xích do người điều khiển máy thực hiện bằng cách vặn vô lăng 4. Cần điều chỉnh sao cho mũi tên xích kiểm tra trùng với hàng cây ngang đã trồng trước. Lúc vô lăng 4 đứng yên, bộ phận kiểm tra hoạt động được nhờ bánh xe máy trồng truyền qua hộp vi sai và đĩa 17. Máy gồm có 04 nhánh. Mỗi nhánh trồng 01 hàng. Máy có thể trồng với khoảng cách 50; 60 hoặc 70 cm. Để thay đổi khoảng cách cây trên hàng ta thay đổi số bộ phận giữ cây trên guồng. Nước tưới được đưa từ thùng lắp hai bên máy treo đến hộp 15. Lượng nước tưới cho mỗi cây là 0,8 lít. Nước này tưới vào gốc khi cây vừa đặt xuống rãnh. Vận tốc máy liên hợp máy 0,9 – 1,7 km/h. Máy cần một người lái máy kéo, một người điều khiển máy trồng, bốn người trực tiếp trồng. Năng suất máy 0,3 – 0,4 hecta/giờ, khối lượng máy 1200 kg. Về nguyên lý hoạt động của máy khá hoàn hảo, trồng được 04 hàng/lượt, việc điều chỉnh máy dễ dàng, không phức tạp. Tuy vậy máy cồng kềnh, nặng nề, không phù hợp với điều kiện đất trồng ở Việt Nam.
15 Hình 1.5 Sơ đồ máy trồng CPHM - 4 1. Thanh kéo dưới; 2. Thanh kéo trên; 3. Vô lăng điều chỉnh đĩa phụ động hộp biến tốc; 4. Vô lăng; 5. Ghế ngồi của người điều khiển máy; 6. Khay để cây con; 7. Đĩa guồng đưa cây; 8. Biên cơ cấu bình hành; 9. Tay quay; 10. Bộ phận giữ cây; 11. Bánh lấp nén; 12. Xích kiểm tra; 13. Lưỡi rạch; 14. Ghế ngồi người đưa cây cho bộ phận giữ; 15. Hộp nước tưới; 16. Đĩa thụ động; 17. Đĩa chủ động; 18. Mũi tên.
16 Tóm lại: Nhu cầu về năng suất và chất lượng xuất khẩu dứa ngày một tăng, đòi hỏi tăng năng suất và đa dạng sản phẩm chế biến từ quả dứa là nhu cầu bức thiết. Ngoài giống thì công tác đẩy mạnh cơ giới hóa khâu trồng dứa để giảm sức lao động và qua đó tăng tính cạnh tranh và góp phần tăng hiệu quả trên một diện tích trồng được đặt lên hàng đầu.....Rất nhiều nước trên thế giới đã thiết kế, chế tạo được máy trồng cây với nguyên lý từ đơn giản đến phức tạp. Tuy vậy việc thiết kế, chế tạo máy trồng dứa phù hợp với các điều kiện canh tác còn rất hạn chế. Nguyên lý làm việc của máy trồng cây có nhiều loại, máy trồng cây của một số nước như Mỹ, Nhật, Bungari có kết cầu ngày càng nhỏ, gọn phù hợp với điều kiện canh tác của Việt Nam; tuy vậy bộ phận xuống chồi cần phải cải tiến cho phù hợp, nhất là đối với trồng dứa. Vì vậy rất cần việc nghiên cứu, cải tiến cho bộ phận xuống chồi để áp dụng vào việc trồng dứa ở Việt Nam ngày một đạt hiệu quả tốt hơn. 1.2. Tình hình cơ giới hoá khâu trồng dứa trong nước. Ở nước ta, dứa được trồng từ Bắc đến Nam, diện tích trồng cả năm, năm 2010 hiện khoảng 40.000 ha với sản lượng khoảng 50.000 tấn, trong đó 90 % ở các tỉnh phía Nam như: Kiên Giang, Tiền Giang, Cà Mau, Cần Thơ, Long An…(Phụ lục 1) Trên thế giới cũng như tại Việt Nam nhu cầu về các sản phẩm của dứa ngày một tăng, do vậy tăng năng suất và diện tích trồng dứa là nhu cầu bức thiết. Vì vậy ngoài việc cải tiến về giống, đa dạng hóa sản phẩm, tăng diện tích trồng, việc cải tiến khâu trồng dứa nhằm giảm công lao động; cơ giới hóa khâu trồng dứa sẽ góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất, qua đó hạ giá thành sản phẩm và tăng tính cạnh tranh trong khâu sản xuất dứa. Hiện nay khâu trồng dứa trên cả nước ta vẫn hoàn toàn được tiến hành bằng thủ công. Chưa có một mẫu máy trồng dứa nào được áp dụng phổ biến ở Việt Nam Đại học nông nghiệp I Hà nội là nơi dày công nghiên cứu thiết kế về máy trồng dứa nhưng đến nay vẫn dừng lại ở 2 máy mẫu chưa được thực tế chấp nhận là máy trồng dứa kiểu đơn giản và máy trồng dứa bán tự động.
17 1.2.1. Máy trồng dứa kiều đơn giản Một số thông số cấu tạo chính của máy trồng dứa đơn giản: - Kích thước, dài x rộng x cao (mm): 1780 x 1920 x 1250 - Số hàng trồng (hàng): 4 - Khoảng cách hàng (cm): 40-50 - Liên hợp với máy kéo: MTZ 80/82 - Số người phục vụ: 5 - Năng suất: 0.5 ha/h Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý và máy trồng cây đơn giản 1.Khung máy, 2.Bánh tựa đồng, 3. Thanh điều chỉnh, 4. Bộ phận lấp đất, 5.Bộ phận ống nạp chồi dứa, 6.Bộ phận rạch đất, 7. Khay đựng chồi, 8. Ghế ngồi Máy có cấu tạo và nguyên lý làm việc đơn giản. Máy cũng bao gồm các bộ phận: Khung máy; mũi rẽ rạch hàng, bánh lấp đất nhưng bộ phận trồng cây (chuyển cây) hoàn toàn bằng tay, thủ công; Người công nhân ngồi sau máy, nhặt từng chồi cây trên khay bỏ vào ống nạp và chờ sẵn máy di chuyển đến vị trí cần trồng thì gạt tay mở đáy ống cho chồi cây tự rơi xuống nên độ đồng đều về khoảng cách giữa các cụm là không đảm bảo, nhiều khi còn bị mắc kẹt. Đối với chồi dứa bao gồm cả thân lá nên khả năng măc kẹt là rất lớn. Máy có năng xuất thấp và chi phí nhân công lao động lại cao. Máy có thể trồng được 4 hàng dứa nhưng cần đến 5 công nhân kèm theo để phục vụ.
18 1.2.2. Máy trồng dứa bán tự động: Một số thông số cấu tạo chính của máy trồng dứa bán tự động: - Kích thước, dài x rộng x cao (mm): 2160 x 1300 x 1500 - Số hàng trồng (hàng): 2 - Dẫn động cho guồng trồng từ trục thu công suất - Khoảng cách hàng (cm): 50 - Liên hợp với máy kéo: MTZ 80/82 - Số người phục vụ: 3 Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý và máy trồng dứa bán tự động 1.Khung máy, 2.Bánh xe nén đất, 3.Guồng trồng, 4 Mũi rẽ, 5.Bộ truyền xích dẫn động cho guồng trồng, 6.Bánh xe tựa đồng, 7.Thanh treo, 8.Bộ phận rải phân, 9.Khay đựng cây con, 10.Bộ phận kẹp cây, 11.Ghế ngồi. Máy trồng dứa bán tự động gồm các bộ phận sau: Khung máy, mũi rẽ để tạo rãnh đặt chồi dứa, bánh tựa đồng, khay đựng chồi dứa và ghế ngồi. Máy có bộ phận trồng cây theo nguyên lý hình bình hành; Guồng trống chính là cơ cấu bình hành có 6 cánh nhận chồi dứa từ tay công nhân. Guồng quay và chuyển động đóng mở bộ phận kẹp chồi được dẫn động từ bánh đồng nhờ bộ phận truyền động xích. Máy trồng này có bộ phận trồng theo nguyên lý hình bình hành có cấu tạo cơ cấu lệch tâm, cơ cấu cam đóng mở điều khiển việc kẹp và nhả cây rất phức tạp; Vì máy theo