BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
NGUYỄN VIỆT ANH HOÀN THIỆN KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ
CHẾ TẠO BỘ PHẬN BĂM
CỦA MÁY BĂM THÁI LÁ MÍA HUA.BTLM-1,2 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
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM VĂN TỜ
HÀ NỘI - 2010
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Phạm Văn Tờ, cùng tập thể các thầy
cô trong Bộ môn Cơ học kỹ thuật – Khoa Cơ ðiện - Trường ðại học Nông
nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình làm ñề tài và hoàn thành Luận
văn.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo trong khoa Cơ
ðiện ñã trực tiếp giảng dạy tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Cảm ơn
Trường Cao ñẳng Công nghiệp Nam ðịnh và bạn bè ñồng nghiệp ñã tạo mọi
ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ tôi hoàn thành Luận văn này.
Tác giả luận văn Nguyễn Việt Anh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
iiiMỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
MỞ ðẦU 1
CHƯƠNG 1TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ LÁ MÍA SAU THU
HOẠCH TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 4
chế tạo mẫu máy 31
2.2.1. Mục ñích nghiên cứu 31
2.2.2. Nội dung nghiên cứu 31
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu 32
CHƯƠNG 3 HOÀN THIỆN THIẾT KẾ BỘ PHẬN BĂM THÁI LÁ MÍA .33
3.1. Kết cấu, nguyên lý hoạt ñộng và ñiều kiện làm việc của bộ phận băm thái 33
3.1.1. Kết cấu và nguyên lý hoạt ñộng của bộ phận băm thái 33
3.1.2 ðiều kiện làm việc và yêu cầu chế tạo bộ phận băm thái 34
3.2. Hoàn thiện thiết kế bộ phận băm thái 34
3.2.1.Nội dung hoàn thiện thiết kế bộ phận băm thái 34
3.2.2. Xây dựng lý thuyết tính toán tốc ñộ cắt của dao khi làm việc 35
3.2.3. Biện pháp ñảm bảo xung lực tác dụng lên chốt dao nhỏ nhất 41
3.2.4. Kiểm tra ứng suất, chuyển vị và vị trí nguy hiểm phát sinh trên dao và
chốt theo thiết kế ban ñầu 46
3.2.5. Hoàn thiện thiết kế dao. 49
3.2.6. Thiết kế kích thước và kiểu dáng chốt dao 55
CHƯƠNG 4 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO VÀ CHỐT 56
4.1. ðiều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật 56
4.2. Giới thiệu các công nghệ sẽ ứng dụng chế tạo phôi dao 56
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
v4.2.1. Phôi dao chế tạo bằng phương pháp Hàn 56
4.2.2. Phôi dao chế tạo bằng phương pháp ðúc trong khuân cát 57
4.3. Quy trình công nghệ chế tạo dao và chốt dao 68
4.3.1. Quy trình công nghệ chế tạo dao 68
4.3.2. Quy trình công nghệ chế tạo chốt dao 80
KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1- Biểu ñồ thống kế sản lượng ñường trên thế giới qua các năm 5
Hình 1.2 - Biểu ñồ thống kê diện tích trồng mía trong nước qua một số vụ gần
ñây 8
Hình 1.3 Biểu ñồ thống kê sản lượng mía trong nước qua một số vụ gần ñây 8
Hình 1.4 - Ảnh quang cảnh ñốt ngọn lá mía trên mặt ñồng sau thu hoạch 17
Hình 1.5 - Ảnh thu hoạch mía bằng máy liên hợp 20
Hình 1.6 - Ảnh máy cuốc vùi của Pháp 21
Hình 1.7 - Ảnh mẫu máy băm thái lá mía BTLM-1,2 23
Hình 2.1- Hình vẽ kết cấu máy băm lá mía 25
Hình 2.2 - Mô hình máy băm thái lá mía 26
Hình 2.3- Ảnh mẫu máy thí nghiệm ñang làm việc 27
Hình 2.4 -Ảnh máy ñang công tác 30
Hình 2.5 -Ảnh ngọn lá mía sau khi băm thái 30
Hình 3.1- Kết cấu bộ phận băm thái 33
Hình 3.2 - Mô hình bài toán tính vận tốc của dao .35
Hình 3.3 - Mô hình bài toán tìm xung lực tác dụng 41
Hình 3.3 - Bản vẽ chi tiết dao theo thiết kế ban ñầu 44
Hình 3.6 - Phân bố ứng suất trên dao và chốt theo thiết kế ban ñầu 46
Hình 3.7 - Chuyển vị trên dao và chốt 47
Hình 3.8 - Phân bố vị trí nguy hiểm trên dao 48
Hình 3.9
-
DANH MỤC VIẾT TẮT
NLM - Ngọn lá mía
b
tb
- Bề rộng trung bình lá trên cây
l
tb
- Chiều dài trung bình của lá trên cây
B
tb
- Khoảng cách giữa các luống mía
L - Khoảng cách giữa các luống thứ nhất ñến luống thứ n của ruộng mía
A
n
- Số lượng ngọn mía
a
m
- Số lượng cây mía trên 1m chiều dài luống mía
B
tb
- Khoảng cách trung bình của các luống mía
T
hệ
- ðộng năng của cơ hệ
T
Tr
- ðộng năng của trống quay
T
dao
- ðộng năng của dao
-
Vận tốc góc sau va chạm
S
-
Xung lực va chạm tại lưỡi dao
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
xa
-
Chiều dài dao
b
-
Khoảng cách từ khối tâm C của dao ñến tâm chốt A
ρ
lk
-
Sai lệch không gian do lệch khuôn gây ra
ρ
lt
-
Sai lệch không gian do lệch tâm.
ρ
cv
-
Sai lệch không gian do cong vênh.
ñại hóa nông nghiệp nông thôn nước ta hiện nay.
Nông nghiệp nước ta mang ñặc trưng của nông nghiệp nhiệt ñới có
nhiều loại cây trồng có khả năng thích nghi cao ñặc biệt là cây công nghiệp
như: cao su, cà phê, hạt tiêu, mía… Trong ñó cây mía có vị trí quan trọng.
Cây mía và nghề làm mật, ñường ở Việt Nam ñã có từ xa xưa, nhưng công
nghiệp mía ñường mới ñược bắt ñầu từ thế kỷ thứ XX. ðến năm 1994, cả
nước mới có 9 nhà máy ñường mía, với tổng công suất gần 11.000 tấn mía
ngày và 2 nhà máy ñường tinh luyện công suất nhỏ, thiết bị và công nghệ lạc
hậu. Hàng năm phải nhập khẩu từ 300.000 ñến 500.000 tấn ñường. Năm
1995, với chủ trương”ðầu tư chiều sâu, mở rộng các nhà máy ñường hiện có,
xây dựng một số nhà máy có quy mô vừa và nhỏ ở những vùng nguyên liệu
nhỏ. Ở những vùng nguyên liệu tập trung lớn, xây dựng các nhà máy có thiết
bị công nghệ tiến tiến hiện ñại, kể cả liên doanh với nước ngoài, sản lượng
ñường năm 2000 ñạt khoảng một triệu tấn (Nghị Quyết ðại hội ðảng toàn
quốc lần thứ 8)[2]. Chương trình mía ñường ñược chọn là chương trình khởi
ñầu ñể tiến hành công nghiệp hoá, hiện ñại hoá nông nghiệp nông thôn, xoá
ñói, giảm nghèo, giải quyết việc làm cho lao ñộng nông nghiệp. Ngành mía
ñường ñược giao”Không phải là ngành kinh tế vì mục ñích lợi nhuận tối ña
mà là ngành kinh tế xã hội”.
Sau khi thu hoạch mía, ngọn và lá mía trải thành thảm trên mặt ñồng
với một khối lượng rất lớn. ðể tiến hành các khâu canh tác tiếp theo như
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
2chăm xóc, làm ñất số lượng lá mía nói trên cần phải ñược xử lý. Có nhiều
cách xử lý lượng lá mía nói trên, phổ biến hiện nay vẫn là ñốt.
ðể ñảm bảo tính bền vững của việc trồng mía, quy trình công nghệ
thâm canh mía hiện nay của nước ta không cho phép ñốt lá mía sau thu hoạch
vì biện pháp này không những bỏ phí ñi một lượng phân hữu cơ mà còn góp
hoàn thiện ñể chuyển giao vào sản xuất.
Tồn tại hiện nay của mẫu máy ñã thiết kế là:
- Tỷ lệ lá ñược cắt nhỏ còn thấp, chủ yếu lá mía mới bị vò nát do ñó sau
khi băm thái các khâu canh tác tiếp theo như chăm xóc, làm ñất vẫn còn tình
trạng lá quấn vào bộ phận làm việc của máy canh tác.
- ðộ bền của dao kém, lưỡi dao nhanh mòn, lỗ và chốt dao nhanh bị
hỏng.
ðể khắc phục các nhược ñiểm trên ñề tài cần tính toán kiểm tra xác
ñịnh các thông số ñộng học, ñộng lực học và các thông số cấu tạo cũng như
chế ñộ làm việc hợp lý của máy ñồng thời nghiên cứu quy trình công nghệ
chế tạo bộ phận băm thái làm cơ sở hoàn chỉnh thiết kế, chế tạo máy.
Xuất phát từ tình hình trên tôi thực hiện ñề tài
“Hoàn thiện kết cấu và công
nghệ chế tạo bộ phận băm của máy băm thái lá mía HUA.BTLM-1,2”
ðề tài gồm những nội dung sau:
1. Tổng quan nghiên cứu xử lý lá mía sau thu hoạch trên thế giới và
trong nước.
2. Kết cấu và nguyên lý làm việc của máy băm thái lá mía BTLM-1,2
3. Hoàn thiện thiết kế bộ phận băm thái lá mía.
4. Công nghệ chế tạo dao và chốt. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
4CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ LÁ MÍA SAU THU
HOẠCH TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
Hình 1.1
-
Biểu ñồ thống kế sản lượng ñường trên thế giới qua các năm
Ở Việt Nam, cây mía ñược du nhập vào trồng từ rất lâu (có tài liệu nói
từ trước năm 205 trước công nguyên). Cùng với cây mía, công nghiệp ñường
ở nước ta ñã có từ thời Pháp thuộc với 2 nhà máy ñường là Tuy Hòa (Trung
Bộ) và Hiệp Hòa (Nam Bộ) [5].
Từ ngày hòa bình lặp lại, nhất là sau khi thống nhất ñất nước, cây mía
ñã ñược phục hồi và phát triển nhanh chóng nhất là một số năm gần ñây. Với
vị trí ñịa lý trải dài từ 8
0
30’ vĩ Bắc ñến 23
0
20’ vĩ ñộ Bắc khí hậu nước ta
thuận lợi cho sự phát triển và khai thác tiềm năng năng suất của cây mía.
Nhằm ñáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và tham gia xuất khẩu, chúng ta
ñã hoàn thành thắng lợi chương trình 1 triệu tấn ñường của Chính phủ vào
năm 2000
(Theo”PHÊ DUYỆT QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN MÍA ðƯỜNG ðẾN
NĂM 2010 VÀ ðỊNH HƯỚNG ðẾN
nhà máy là 86.000 tấn mía ngày (chiếm trên 82% công suất cả nước). Cụ thể:
+ Vùng Bắc Trung Bộ: tổng công suất nhà máy là 35.000 tấn mía
ngày;
+ Vùng Duyên hải miền Trung và Tây Nguyên: tổng công suất nhà
máy là 16.300 tấn mía ngày;
+ Vùng ðông Nam Bộ: tổng công suất nhà máy là 14.900 tấn mía
ngày;
+ Vùng ðồng bằng sông Cửu Long: tổng công suất nhà máy là
19.800 tấn mía ngày.
b) Về sản xuất mía nguyên liệu:
- Tổng diện tích trồng mía: 300.000 ha, trong ñó vùng nguyên liệu tập
trung là: 250.000 ha.
- Năng suất mía bình quân: 65 tấn/ha.
- Chữ ñường bình quân: 11 CCS.
- Sản lượng mía: 19,5 triệu tấn.
- Bốn vùng trọng ñiểm phát triển mía ñường có tổng diện tích trồng
mía là 222.000 ha (chiếm 74,0% diện tích mía cả nước). Cụ thể:
+ Vùng Bắc Trung Bộ: tổng diện tích trồng mía là 80.000 ha;
+ Vùng duyên hải miền Trung và Tây Nguyên: tổng diện tích trồng
mía là 53.000 ha;
+ Vùng ðông Nam Bộ: tổng diện tích trồng mía là 37.000 ha;
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
7 + Vùng ñồng bằng sông Cửu Long: tổng diện tích trồng mía là 52.000 ha.
2. ðịnh hướng phát triển ñến năm 2020
ðến năm 2020 sản xuất ñường ñáp ứng ñủ cho tiêu dùng trong nước
và xuất khẩu, mức sản xuất khoảng 2,1 triệu tấn, trong ñó: ñường luyện là 1,5
triệu tấn, ñường trắng 500.000 tấn, ñường thủ công 100.000 tấn.)
nước ta, quá trình xói mòn, quá trình feralit xảy ra mạnh làm cho ñất thiếu
mùn, ñộ pH cao (ñất chua) và hàm lượng các chất dinh dưỡng, các yếu
Hình 1.2 -
Biểu ñồ thống kê diện tích trồng mía trong nước qua
một số vụ gần ñây
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
2008
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Hình 1.3 -
Biểu ñồ thống kê sản lượng mía trong nước qua một số
vụ gần ñây
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
9tố vi lượng rất thấp. Chính vì vậy trong những năm qua năng suất mía cây ở
nước ta còn rất thấp. Theo hiệp hội Mía ðường Việt Nam năng suất bình quân
cả nước chỉ ñạt mức 35- 50 tấn/ha
Chính vì vậy cần phải tiến hành nhiều biện pháp ñồng bộ ñể tăng ñộ
phì nhiêu của ñất, nâng cao năng suất mía trên 1 ñơn vị diện tích là một trong
những yếu tố làm giảm giá thành sản xuất ñường nâng cao khả năng cạnh
tranh của ngành mía ñường nước ta với các nước trong khu vực và trên thế
giới. Việc hình thành các vùng chuyên canh mía rộng lớn và tính thời vụ rất
cao trong công việc thâm canh mía (thu hoạch và trồng mới diễn ra ñồng thời)
yêu cầu phải cơ giới hóa các khâu canh tác mía.
Ở nước ta vấn ñề cơ giới hóa trong nông nghiệp nói chung và ñối với
NLM làm phân hữu cơ tại chỗ và làm vật liệu che ủ, giữ ẩm.
Theo kết quả nghiên cứu của Trạm nghiên cứu mía Anakapalle thuộc
bang Andhra Pradesh (Ấn ðộ) cho thấy. Ủ lá mía làm phân năng suất mía
tăng từ 5-10 tấn/ha so với ñốt lá mía. Theo một số nhà khoa học, ñối với
những vùng có khí hậu khắc nghiệt, nguồn nước khan hiếm ruộng mía ñược
phủ kín ngọn lá mía ñã băm thái có thể kéo dài chu kỳ tưới từ 15 – 20 ngày so
với 8 – 10 ngày ở ruộng không ñược phủ ngọn lá mía [29]. Nếu vùi 2,5 – 7,5
tấn NLM cho 1 ha kết hợp với bons vi sinh vật phân giải xenlulô, sẽ làm tăng
năng xuất mía từ 3 – 12,2 tấn/ha [30]. Vùi NLM có tác dụng làm tăng khả
năng hút dinh dưỡng của mía, tăng khả năng giữ nước của ñất hạn chế cỏ dại
nâng cao ñộ phì nhiêu của ñất. Kết quả nghiên cứu của Prasad và cộng sự cho
thấy: ủ lá mía tiết kiệm ñược 30% lượng nước cần tưới và tăng năng suất mía
10%, năng suất ñường 9% so với không ủ lá. Ngoài ra lá mía còn chứa 1 -
1,5% Nitơ, 0,005-0,01%P
2
O
5
và 1,5-1,8%K
2
O, cũng là nguồn cung cấp dinh
dưỡng cho mía (Singh,1987[32]). Ở Philippin, kết của nghiên cứu của
Beronia và cộng sự (1990) cho thấy: Vùi trả lại ñất ngọn lá mía ñã ñược băm
thái có tác dụng làm tăng năng suất của mía lưuv gốc, hàm lượng nitơ tống số
cao hơn nhiều so với các ruộng mía không ñược vùi ngọn lá mía [26].
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
11Vùi ngọn lá mía kết hợp với các biện pháp canh tác tối thiểu [31], [33]
giá thành sản xuất mía thấp hơn nhiều so với hệ thống canh tác thông thường.
Chính những ưu ñiểm trên ñây cho nên hiện nay việc xử lý, sử dụng
NLM sau thu hoạch làm phân bón, làm vật liệu che phủ giữ ẩm. nhằm bảo vệ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
12và nâng cao khả năng sản xuất của ñất bảo vệ môi trường… ñang ñược quan
tâm giải quyết. ðó là một biện pháp khả thi, có thể phổ biến rộng rãi và hiệu
suất ñầu tư cao nếu toàn bộ NLM ñược băm nhỏ và vùi lấp tốt. Vấn ñề này
ñang ñược nhà nước, ngành mía ñường quan tâm và người trồng mía ñón
nhận tích cực.
1.3. Một số ñặc ñiểm cơ lý tính của ngọn mía sau thu hoạch và yêu cầu kỹ
thuật của việc băm thái ngọn lá mía
ðể lựa chọn nguyên lý và xác ñịnh các thông số kỹ thuật cần thiết cho
mẫu máy băm thái ngọn lá mía, ñiều cần thiết là nghiên cứu các ñặc ñiểm cơ
lý tính của ngọn lá mía và yêu cầu kỹ thuật của việc băm thái ngọn lá mía làm
phân hữu cơ và vật liệu che phủ giữ ẩm.
1.3.1. Một số ñặc ñiểm sinh học và quy trình canh tác cây mía ảnh hưởng
ñến sự làm việc của máy băm thái ngọn lá mía
Mía là cây trồng trên cạn, các vùng ñược quy hoạch trồng mía hầu hết
là vùng ñất xám phù sa cổ và các loại ñất ñồi dốc từ 8
0
– 15
0
. Ngọn lá mía có
sợi xơ, các sợi sơ có ñộ bền tương ñối cao khi có ñộ ẩm phù hợp, cản trở quá
trình băm thái.
Ở Việt Nam khoảng cách giữa các hàng mía thay ñổi từ (0,9 – 1,4) m.
Tuỳ thuộc và loại ñất, ñộ phì nhiêu, mức ñộ thâm canh. ðất ñồi, ñất ít màu
mỡ khoảng cách các hành từ (0,9 – 1) m. Ở miền Trung Nam bộ dùng giống
9 11 8 7.65
TCC 140 17 16 17 14 16 13 17 15 16 16 15.7
ðộ mấp mô mặt ñồng ảnh hưởng rất lớn ñến sự chuyển ñộng ổn ñịnh
của liên hợp máy và do ñó ảnh hưởng rất lớn ñến chất lượng băm thái
1.3.2. Khối lượng ngọn lá mía sau thu hoạch trên ñồng.
Ngọn lá mía sau thu hoạch ñược phân bố trên mặt ruộng không có quy
luật và rất không ñều. Kích thước và số lá mía trên cây; khối lượng ngọn lá
mía sau thu hoạch phụ thuộc rất nhiều yếu tố: giống mía, mức ñộ ñầu tư chăm
sóc, mật ñộ cây mía trên ñơn vị diện tích. Trong ñiều kiện nước ta hiện nay,
công việc thu hoạch chủ yếu là lao ñộng thu công nên sự phân bố ngọn lá mía
sau thu hoạch trên ñồng ruộng phụ thuộc chủ yếu vào thói quen, tập quán của
người lao ñộng.
Hiện nay các vùng trồng mía chủ yếu một số giống mía như sau: MI
55-177, Quế ðường 11 (Qð 11), Việt ðường 85, Roc 10, Roc 16 Căn cứ
các ñặc ñiểm sinh học và ñiều kiện thực tế chúng tôi chọn 3 loại giống ñiển
hình là MI 55-177, Qð11 và Roc 10.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
141.3.2.1 Xác ñịnh kích thước lá mía.
Sử dụng thước lá ño vị trí rộng nhất của lá, ño chiều dài tất số lá mía
trên cây, ñặc biệt lưu ý ño phần bẹ lá và ngọn còn lại sau ñó tính giá trị trung
bình theo công thức:
n
b
b
n
STT Giống mía Chiều dài bẹ
(cm)
Chiều dài lá
(cm)
Bề rộng trung bình lá
(cm)
1 MI 55- 177 27 175 4,2
2 Qð 11 24 156 4,2
3 ROc 10 25 155 4,6
4 Roc 16 24,7 154 4,3
Kết quả trên cho thấy:
Bề rộng lá mía của các giống mía khác nhau không nhiều. Chiều dài
bẹ lá còn lại từ 20-27cm, giữa bẹ lá có phần thắt lại dễ bị gãy do ñó phần bẹ lá
dễ bị tách khỏi phần lá dưới tác ñộng cơ học.
1.3.2.2. Khoảng cách giữa các luống mía
Khoảng cách giữa các luống mía ñược tính bằng công thức sau:
Copyright: Tài liệu đại học ©