B GIO DC V O TO
TRNG I HC NễNG NGHIP H NI NGUYN VN THNH NGHIÊN CứU ảNH HƯởng một số thông số và
chế độ làm việc của dao đĩa đến chất
lợng cắt gốc mía của máy chặt mía rải
hàng liên hợp với máy kéo 4 bánh cỡ 18-25hp

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và Thiết bị cơ giới hoá Nông - Lâm nghiệp
Mã số : 60-52-14
Ngi hng dn khoa hc: TS. Nguyễn Sỹ Hiệt
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
ii
Lời cảm ơn
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp cao học khóa 17 chuyên
nghành Kỹ thuật máy và Thiết bị cơ giới hóa Nông - Lâm nghiệp Trờng Đại học
Nông nghiêp Hà Nội, tôi đ nhận đợc sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của các
thầy giáo, cô giáo trong trờng. Nhân dịp này tôi xin đợc bày tỏ lòng cảm ơn
chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong trờng.
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia đình và Tiến sĩ Nguyễn Sỹ Hiệt,
ngời đ tận tình hớng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo trong Bộ môn Máy
nông nghiệp - Khoa Cơ điện - Trờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn lnh đạo và các bạn đồng nghiệp của Trung tâm
Phát triển Cơ điện nông nghiệp - Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu
hoạch đ tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập cũng nh thực hiện đề tài.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn Ban lnh đạo công ty Mía đờng Lam
Sơn Thanh Hóa, nông trờng mía đờng Hà Trung Thanh Hóa đ tạo điều kiện
cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Hà nội, ngày tháng năm 2010

1.3.2. Nghiên cứu về bộ phận làm việc của dao thu hoạch mía 12
1.3.3. Kết quả nghiên cứu bộ phận cắt gốc mía 13
1.4. Hiện trạng thu hoạch mía và tình hình nghiên cứu ứng dụng máy thu hoạch
mía ở nớc ta 16
1.4.1. Hiện trạng thu hoạch mía ở nớc ta hiện nay 16
1.4.2. Tình hình nghiên cứu máy thu hoạch mía trong nớc 17
1.5. Một số nhận xét về bộ phận dao cắt và mẫu máy thu hoạch mía 21
Chơng 2: Mục tiêu, đối tợng, nội dung và phơng pháp nghiên cứu 22
2.1. Mục tiêu nghiên cứu 22
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
iv
2.1.1 Mục tiêu chung 22
2.1.2. Mục tiêu cụ thể 22
2.2. Đối tợng nghiên cứu 23
2.3. Nội dung nghiên cứu 23
2.3.1. Một số đặc điểm nông học của cây mía 24
2.3.2. Một số tính chất cơ lý của cây mía khi thu hoạch 34
2.4. Phơng pháp nghiên cứu 45
2.4.1. Tổng hợp, tham khảo các tài liệu, partent về máy thu hoạch mía của
nớc ngoài 45
2.4.2. Phơng pháp phân tích, nghiên cứu lý thuyết 45
2.4.3. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố 45
2.3.4. Phơng pháp gia công, xử lý số liệu thí nghiệm thu đợc 46
2.5. Các chỉ tiêu đánh giá và phơng pháp xác định 50
2.5.1. Các chỉ tiêu đánh giá chất lợng gốc mía sau khi cắt 50
2.5.2 Phơng pháp xác định một số đặc điểm nông học 52
2.6. Các thiết bị đo lờng và dụng cụ thí nghiệm 54

Phụ lục 1 98
Phụ lục 2 99
Phụ lục 3 100
Phụ lục 4 101
Phụ lục 5 102
Phụ lục 6 103
Phụ lục 7 104 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
vi
Danh mục hình trong luận văn

- Hình 3.6 Lỡi dao cắt gốc mía cao 63
- Hình 3.7 Lỡi dao cắt ngầm dới đất 64
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
vii
- Hình 3.8 Góc cắt trợt của dao 65
- Hình 4.1 Bộ phận dao cắt 68
- Hinh 4.2 Lỡi dao 68
- Hình 4.3 Máy thu hoạch mía tại Công ty mía đờng Lam Sơn 70
- Hình 4.4 ảnh hởng của vận tốc dao cắt đến độ phẳng gốc cắt 72
- Hình 4.5 ảnh hởng của góc nghiêng đĩa dao tới độ phẳng của gốc cắt 74
- Hình 4.6 ảnh hởng của chiều dày lỡi dao đến độ phẳng gốc cắt 75
- Hình 4.7 ảnh hởng của góc mài sắc lỡi cắt đến độ phẳng của gốc cắt 76
- Hình 4.8 ảnh hởng của vận tốc máy đến chiều cao gốc cắt 77
- Bảng 1.3 Một số thông số kỹ thuật của dao đĩa 14
- Bảng 1.4 Thông số có bản của máy chặt mía rải hàng CMRH-0,1 20
- Bảng 2.1 Đặc điểm ruộng và cây mía khi thu hoạch 33
- Bảng 2.2 Số liệu thí nghiệm xác định phạm vi uốn đàn hồi của thân cây mía
36
- Bảng 2.3 Số liệu xác định Môđul đàn hồi uốn cây mía ở các đờng kính khác
nhau 37
- Bảng 2.4 Giá trị Môđul đàn hồi uốn ở cây mía ở các vị trí khác nhau theo chiều
cao cây mía 38
- Bảng 2.5 Giá trị lực nén P
K
trớc khi vỡ giập cây mía ở các vị trí khác nhau
41
- Bảng 2.6 Khảo sát chất lợng gốc mía sau khi cắt 49
- Bảng 2.7 Các thông số, chỉ tiêu và phơng pháp xác định 50
- Bảng 2.8 Các chơng trình máy tính sử dụng và xử lý số liệu thí nghiệm 52
- Bảng 4.1 Khả năng thay đổi các thông số trên máy thí nghiệm 69
- Bảng 4.2 Số liệu thí nghiệm: ảnh hởng của vận tốc đĩa dao x1 đén độ phẳng
của gốc mía 72
- Bảng 4.3 Số liệu thí nghiệm: Góc nghiêng đĩa dao x2 ảnh hởng đến chất lợng
cắt gốc y1 73
- Bảng 4.4 Số liệu thí nghiệm: Chiều dày lỡi dao x3 ảnh hởng đến độ phẳng
gốc cắt y1 74
- Bảng 4.5 Số liệu thí nghiệm: Góc mài sắc lỡi cắt x4 ảnh hởng đến độ phẳng
gốc cắt y1. 75
- Bảng 4.6 Số liệu thí nghiệm: Vận tốc liên hợp máy x5 ảnh hởng đến chiều cao
của gốc cắt y2 85
- Bảng 4.7 Bảng thông số kỹ thuật các bộ phận máy chặt mía rải hàng 78
- Bảng 4.8 Chi phí biến đổi cho 1 ha mía thu hoạch bằng máy 80
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật


Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
x
Ký hiệu và chữ viết tắt dùng trong luận văn Ký hiệu Đại lợng, tên gọi Thứ nguyên
LHTHM Liên hợp thu hoạch mía -
LHTH Liên hợp thu hoạch -

Độ cắt sót %
Y
xt
Tỷ lệ cắt bị xơ tớc %
Y
hg
Chiều cao gốc mía cm
B Khoảng cách giữa 2 hàng mía m
h Độ sâu đáy luống m


Mật độ cây mía Cây/m
2
h
c
Chiều cao tự nhiên của cây mía cm
c


Góc nghiêng cây mía độ
d Đờng kính thân cây mía cm
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
xi
N Năng suất thuần tuý ha/h
q
m
Sản lợng mía trên 1 đơn vị diện tích kg/m
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
1
Lêi më ®Çu
Lêi më ®ÇuLêi më ®Çu
Lêi më ®Çu
Mía là cây công nghiệp ngắn ngày có hiệu quả kinh tế cao, dễ trồng, dễ
thu hoạch và chế biến. Ở nước ta mía là nguyên liệu của ngành công nghiệp sản
xuất ñường, và là nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp giấy, hoá dược
khác. ðể ñáp ứng nhu cầu về ñường, những năm gần ñây cây mía ñã ñược phát
triển ở nhiều vùng trong cả nước, góp phần xoá ñói giảm nghèo ở nông thôn

Liên hợp thu hoạch mía sử dụng máy kéo 4 bánh, thực hiện cắt gốc, rải
hàng, có thể thu hoạch ñược mía ñổ, có khả năng làm việc trên ñất dốc <6
0
- Năng suất máy thu hoạch mía: 0,1÷0,15ha/h
- ðộ sót: ≤3%
- Giảm ñược 15÷20% chi phí so với phương pháp thu hoạch thủ công hiện
nay.
- Bộ phận dao không ñược cắt chập và có khả năng tự mài sắc.

Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
3
Chơng 1
Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Tổng quan vấn đề nghiên cứuTổng quan vấn đề nghiên cứu
Tổng quan vấn đề nghiên cứu

cho nhu cầu tiêu dùng trong nớc. Từ khi thực hiện chơng trình 1 triệu tấn đờng
vào năm 2000, ngành công nghiệp mía đờng Việt nam đ có những bớc tăng
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
4
trởng rất nhanh. Năm 2009, ngành mía đờng đ đạt mục tiêu sản xuất 15 triệu tấn
đờng, đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nớc. Tổng hợp tình hình sản xuất mía
đờng đợc trình bày trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Tổng hợp chung về sản xuất mía đờng trong những năm gần đây
(2004-2009)
Vụ sản
xuất
D.tích cả
nớc, (ha)
D.tích vùng
nguyên liệu
tập trung,
(ha)
Năng suất
bình quân,
(T/ha)
Tổng sản
lợng mía
(1.000 T)
Sản lợng
mía ép CN
(1.000T)
2004-2005

bộ
ĐBSCL

Diện tích, 10
3
ha

2,3 24,6 113,4 34,1 31,4 65,3
Tỷ lệ,% 0,8 9,1 41,8 12,6 11,6 24,1
Nguồn: Báo cáo đánh giá về năng lực công nghệ và thực trạng chế
biến của ngành mía đờng 2010 - Tổng cục thống kê
Các vùng mía đờng trên đảm bảo cung cấp nguyên liệu cho 43 nhà máy
hoạt động, đợc phân bố trên cả nớc.
Việc cung cấp mía nguyên liệu cho các nhà máy ngày càng tốt hơn, vụ sản
xuất 2008-2009 sản lợng mía ép công nghiệp đạt 11,6 triệu tấn (bình quân các
nhà máy trong cả nớc đạt 93,0% công suất). Tuy vậy, việc phát triển vùng
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
5
nguyên liệu của các nhà máy vẫn không đồng đều, nhiều nhà máy vẫn trong tình
trạng thiếu nguyên liệu.
1.1.3. Nhu cầu về cơ giới hoá thu hoạch mía ở nớc ta
Trồng mía là một nghề nặng nhọc, tốn nhiều lao động trong đó khâu thu
hoạch mía tốn nhiều công lao động nhất và với cờng độ lao động cao. Nội dung
việc thu hoạch nguyên liệu cho sản xuất đờng gồm 3 nhóm công việc là: thu
hoạch trên đồng (gồm các công đoạn cắt gốc, cắt ngọn, róc lá làm sạch, gom
bó) vận chuyển và bốc dỡ trên sân nhà máy. Riêng các công đoạn thu hoạch mía
trên đồng là nặng nhọc và tốn nhiều lao động do đặc điểm của cây mía và điều

t ban đầu không lớn.
- Công nghệ thu hoạch cắt cây thành đoạn.
Công nghệ này thực hiện các công đoạn cắt ngọn; cắt gốc; cắt cây mía
thành đoạn; làm sạch lá; bốc xếp lên xe và chuyên chở về nhà máy. Công nghệ
này có u điểm là giải phóng đợc nhiều công lao động, thu hoạch nhanh, gọn,
năng suất cao nhng đòi hỏi tính đồng bộ nghiêm ngặt và chất lợng cao của hệ
thống vận chuyển, đờng giao thông, thời gian lu trữ mía không quá 24h, đầu t
ban đầu rất lớn.
1.2.2. Các phơng pháp thu hoạch mía
Đồng thời với các công nghệ thu hoạch trên là song song tồn tại hai phơng
pháp thu hoạch một giai đoạn và nhiều giai đoạn. Việc áp dụng công nghệ và
phơng pháp nào tuỳ thuộc vào yếu tố đồng ruộng, nhân công lao động trong
nông nghiệp, trình độ công nghiệp chế tạo máy phục vụ nông nghiệp và tập quán
canh tác ở mỗi nơi, mỗi vùng, mỗi nớc.
- Phơng pháp thu hoạch nhiều giai đoạn
Phơng pháp thu hoạch này thực hiện các công đoạn bằng các máy riêng
biệt, nghĩa là ứng với mỗi công đoạn có các công cụ và máy công tác riêng rẽ,
hoạt động độc lập. Phơng pháp này có thể thực hiện bằng lao động thủ công
hoặc có thể thực hiện bằng máy. Nhợc điểm của phơng pháp thu hoạch này là
phải tiến hành thu hoạch mía theo nhiều công đoạn nên:
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
7
- Tỉ lệ tổn thất qua các công đoạn cắt gốc, làm sạch lá, cắt ngọn, gom, vận
chuyển cao;
- Năng suất các máy thực hiện từng công đoạn thấp;
- Tốc độ thu hoạch chậm, chi phí lao động vẫn còn chiếm tỷ lệ cao;
ở nớc ta từ trớc đến nay áp dụng phơng pháp thu hoạch này bằng lao

cho quá trình thu hoạch bằng cơ giới, hạn chế năng suất làm việc của máy
1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng các máy thu
hoạch mía trên thế giới
Trên thế giới, quá trình nghiên cứu các loại máy thu hoạch mía đợc tiến
hành từ những năm 30 của thế kỷ trớc, đ có nhiều mẫu máy từ giản đơn đến
hiện đại đợc nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất.
Theo số liệu thông tin, chỉ tính từ sáng chế đợc đăng ký bảo hộ đầu tiên năm
1969 đến 2008 toàn thế giới có khoảng 170 sáng chế kỹ thuật về máy thu hoạch
mía. Mỗi sáng chế này liên quan tới giải pháp kỹ thuật mới, cải tiến một hoặc
nhiều bộ phận trên máy thu hoạch mía. Có tới 14 nớc có sáng chế đợc công
nhận. Trong đó đi đầu là úc, Mỹ, Đức. Các phát minh sáng chế tập trung vào cải
tiến các bộ phận sau:
- Gom dựng, tiếp nhận cây ở phía trớc máy;
- Cắt ngọn mía;
- Cắt gốc mía;
- Cắt mía thành đoạn hoặc để nguyên cây;
- Làm sạch lá.
Quá trình nghiên cứu, cải tiến phát triển các loại máy thu hoạch mía có nhiều
thể loại rất đa dạng. Đáp ứng yêu cầu đối với công nghệ và phơng pháp thu
hoạch mía, các loại máy có thể đợc chia thành 2 nhóm: nhóm thu hoạch theo
công nghệ để nguyên cây dài và nhóm thu hoạch theo công nghệ cắt cây thành
đoạn ngắn. Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
9
1.3.1. Máy sử dụng trong công nghệ thu hoạch để nguyên cây


Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
10
- Chất lợng gốc mía sau khi cắt bị vỡ, dập nhiều;
- Khi thay đổi vận tốc dao cắt thì máy bị rung rất nhiều ;
- Không thu hoạch hoạch đợc mía đổ;
- Ngời làm việc đi theo sau máy rất vất vả;
- Không có khả năng tăng năng suất do hạn chế bởi vận tốc nguời đi.
2). Máy cắt mía cỡ vừa NB-15T của Nhật (hình 1.2), áp dụng trong công
nghệ để nguyên cây thu hoạch mía theo phơng pháp nhiều giai đoạn, nguồn
động lực là máy kéo 4 bánh công suất 45 Hp.

Hình 1.2. Máy cắt mía rải hàng liên hợp với máy kéo 4 bánh NB-15T
Tác dụng của máy: Cắt gốc 1 luống mía, không làm sạch lá, xếp rải cây
sang luống bên cạnh.
Máy có cấu tạo bao gồm các bộ phận chính: vít xoắn nâng cây; xích vơ
gom và giữ cây gắn vấu; dao cắt gốc dạng đĩa; xích ngang kẹp giữ cây và rải
hàng sang bên cạnh. Phía trên xích có các thanh tựa cây. Máy đợc treo phía sau

- Bộ phận dao cắt gốc hay bị kẹt do lá mía khô, lỡi dao cắt gốc hay bị mòn,
tỷ lệ gốc mía sau khi cắt bị vỡ dập cao dẫn đến góc mía không nảy mầm khi lu
gốc cho vụ sau.
- Máy đợc bố trí lệch bên nên hạn chế khả năng quan sát và điều khiển
máy trong quá trình làm việc của ngời lái.
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
12

Hình 1.3. Máy thu hoạch mía Thái Lan Super Cane Cuter K-80

1.3.2. Nghiên cứu về bộ phận làm việc của dao thu hoạch mía.
Cây mía trong thời vụ thu hoạch có trạng thái đứng cây hoặc nghiêng đổ,
đan cài vào nhau, mật độ cây và sự phân tán của các cây trong khóm mía không
đồng đều, một khối lợng lớn lá mía không đợc bóc ảnh hởng đến quá trình
cắt gốc của dao. Để thực hiện công việc cắt gốc, thì dao cắt cần có các bộ phận
làm việc chính bao gồm: bộ phận truyền chuyển động cho dao, đĩa lắp dao, lỡi
dao và các phần phụ trợ khác. Các bộ phận này thực hiện chức năng chính của
công đoạn cắt gốc mía. Chúng có thể kết hợp với nhau theo nhiều phơng án, tạo
thành các kiểu cắt gốc khác nhau. Các bộ phận khác cũng đ đợc nghiên cứu cải
tiến khá công phu, mà trớc hết là cơ cấu tiếp nhận và sử lý trạng thái cây nh:
xích kẹp nâng cây phía, trớc vít nâng cây
Trong điều kiện giới hạn của đề tài, chúng tôi chỉ nghiên cứu sâu đến bộ
phận dao cắt gốc mía. Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut
13