BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

TRẦN TIẾN ANH

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA
MÁY BĂM THẢM MỤC LÀM PHÂN BÓN SÂM NGỌC LINH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Đồng Nai, 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

TRẦN TIẾN ANH

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA
MÁY BĂM THẢM MỤC LÀM PHÂN BÓN SÂM NGỌC LINH
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
MÃ SỐ: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT


khối lượng thảm mục này là không đủ để bón cho cây sâm, chủ yếu là chỉ sử
dụng trong vườn ươm cây giống, đồng thời công đi thu gom thảm mục này là
rất lớn, để khắc phục tồn tại này một số đơn vị đã thiết kế chế tạo dây chuyền
sản xuất phân bón cho Sâm từ thảm mục trong rừng tự nhiên. Với dây chuyền


2

sản xuất phân bón này có thể tạo ra đủ khối lượng thảm mục để bón cho vườn
sâm, từ đó có điều kiện tăng năng suất và chất lượng vườn Sâm.
Hiện nay việc nghiên cứu các máy trong dây truyền sản xuất phân bón
chưa được quan tâm, chưa có công trình nào nghiên cứu toàn diện, tối ưu các
thông số kỹ thuật của máy băm thảm mục làm phân bón cho cây sâm
Với những lý do đã được trình bầy ở trên chúng tôi chọn và thực hiện
đề tài: “Nghiên cứu xác định một số thông số hợp lý của máy băm thảm
mục làm phân bón cho sâm ngọc linh".
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên chúng tôi đặt mục
tiêu nghiên cứu là:
Xác định được các thông số hợp lý của máy băm thảm mục làm phân bón
cho cây sâm ngọc linh để tăng năng suất và giảm chi phí năng lượng riêng.
3. Phạm vi nghiên cứu
Do thời gian nghiên cứu có hạn, trong đề tài này chỉ giới hạn các nội
dung sau:
3.1 . Thiết bị nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu khảo sát các thông số của máy băm thảm
mục đó là: Các lực tác dụng lên các phần tử của dao băm, các thông số của
dao băm ảnh hưởng đến lực cắt, năng suất và tiêu hao năng lượng khi băm.
3.2 . Đối tượng nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu một loại thảm mục phổ biến, đặc trưng trong

5.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Dựa vào lý thuyết cắt gọt gỗ và lý thuyết tính toán máy gia công chế
biến gỗ để thiết lập công thức tính lực tác dụng lên dao cắt


4

5.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Thực nghiệm để xác định hàm mục tiêu, trên cơ sở đó thiết lập được
tương quan giữa hàm mục tiêu với tham số ảnh hưởng.
- Sử dụng phương pháp giải bài toán tối ưu để tìm ra thông số hợp lý của
máy băm.


5

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về rừng tự nhiên nơi trồng sâm ngọc linh ở tỉnh Kon Tum
Sâm ngọc linh là sảm phẩm đặc hữu của vùng núi ngọc linh, nguồn gốc
loài sâm này được phát hiện ở vùng núi ngọc linh, hiện nay tỉnh Kon Tum đã
qui hoạch 170.000 ha rừng tự nhiên để phụ vụ cho bảo tồn và phát triển loại
sâm này.
1.1.1. Điều kiê ̣n tự nhiên
Vi ̣trí điạ lý: Kon Tum là tỉnh miề n núi vùng cao, biên giới, nằ m ở phía
bắ c Tây Nguyên trong toa ̣ đô ̣ điạ lý từ 107020'15" đế n 108032'30" kinh đô ̣
đông và từ 13055'10" đế n 15027'15" vi ̃ đô ̣ bắ c.
Kon Tum có diêṇ tích tự nhiên 9.676,5 km2, chiế m 3,1% diêṇ tích toàn
quố c, phía bắ c giáp tỉnh Quảng Nam (chiề u dài ranh giới 142 km); phía nam
giáp tỉnh Gia Lai (203 km), phía đông giáp Quảng Ngaĩ (74 km), phía tây

Khí hâ ̣u: Kon Tum thuô ̣c vùng khí hâ ̣u nhiêṭ đới gió mùa cao nguyên.
Nhiêṭ đô ̣ trung bình trong năm dao đô ̣ng trong khoảng 22 - 230C, biên đô ̣
nhiêṭ đô ̣ dao đô ̣ng trong ngày 8 - 90C. Kon Tum có 2 mùa rõ rê ̣t: mùa mưa
chủ yế u bắ t đầ u từ tháng 4 đế n tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đế n tháng 3
năm sau. Hàng năm, lươ ̣ng mưa trung biǹ h khoảng 2.121 mm, lươ ̣ng mưa
năm cao nhấ t 2.260 mm, năm thấ p nhấ t 1.234 mm, tháng có lươ ̣ng mưa cao
nhấ t là tháng 8. Mùa khô, gió chủ yế u theo hướng đông bắ c; mùa mưa, gió
chủ yế u theo hướng tây nam. Đô ̣ ẩ m trung bình hàng năm dao đô ̣ng trong
khoảng 78 - 87%. Đô ̣ ẩ m không khí tháng cao nhấ t là tháng 8 - 9 (khoảng
90%), tháng thấ p nhấ t là tháng 3 (khoảng 66%).
1.1.2. Rừng và tài nguyên rừng
1) Rừng: đế n năm 2008, diêṇ tích đấ t lâm nghiêp̣ của Kon Tum là
660.341 ha, chiế m 68,14% diêṇ tích tự nhiên. Kon Tum có các kiể u rừng
chiń h sau:


7

- Rừng lá kim nhiê ̣t đới hỗn hơ ̣p cây và lá rô ̣ng: đây là kiể u rừng điể n
hiǹ h của rừng tỉnh Kon Tum, phân bố chủ yế u trên đô ̣ cao 500 m, có ở hầ u
hế t huyê ̣n, thi ̣trong tỉnh.
- Rừng lá rộng nhiêṭ đới: có hầ u hế t trong tỉnh và thường phân bố ở ven
sông.
- Rừng thưa khô cây ho ̣ dầ u (rừng khô ̣p): phân bố chủ yế u ở huyê ̣n
Ngo ̣c Hồ i, huyê ̣n Đăk Glei (do ̣c theo biên giới Viêṭ Nam, Lào, Campuchia).
2) Tài nguyên rừng:
- Thực vâ ̣t: theo kế t quả điề u tra bước đầ u, tỉnh Kon Tum có khoảng
hơn 300 loài, thuô ̣c hơn 180 chi và 75 ho ̣ thực vâ ̣t có hoa. Cây ha ̣t trầ n có 12
loài, 5 chi, 4 ho ̣; cây ha ̣t kín có 305 loài, 175 chi, 71 ho ̣; cây mô ̣t lá mầ m có
20 loài, 19 chi, 6 ho ̣; cây 2 lá có mầ m 285 loài, 156 chi, 65 ho ̣. Trong đó, các


Thảm mục
cành khô lá
rụng trong rừng

Xủ lý hạt
giống ( ủ, xát
vỏ, phân loại)

Thúc
mầm

Cây sâm phát
triển ra hoa kết
quả

Băm và nghiền
nhỏ cành cây lá
rụng

Gieo hạt đó
nẩy mầm vào
khay hoặc bầu

Chăm sóc cây
giống trong vườn
ươm (nhà lưới)

Chăm bón cây sâm
(bón phân, tưới nước

sâm đã nẩy mầm trong vườn ươm để tạo ra cây giống, khi cây giống đạt tiêu
chuẩn mang đi trồng. Như vậy, quy trình tạo giống, trồng chăm sóc, thu hái
hạt giống là vòng tuần hoàn khép kín. Sau mỗi chu kỳ số lượng hạt giống tăng
lên, diện tích trồng được tăng lên, như vậy sau một năm/1 chu kỳ thì diện tích
vườn Sâm tăng lên theo cấp số nhân và đáp ứng được yêu cầu mở rộng vườn
Sâm.
- Khâu cho hạt nảy mầm (ươm mầm)
Để cho hạt sâm nẩy mầm tốt nhất, tỷ lệ cao nhất thì hạt phải được xử lý
bằng nhiệt độ và độ ẩm ở trong mội trường đặc biệt và với thời gian thích hợp
nhất để tạo ra điều kiện cho hạt nảy mầm thích hợp và tốt nhất
- Khâu gieo ươm tạo cây con
Hạt sau khi nảy mầm được gieo vào trong khay hoặc trong túi bầu dinh
dưỡng, khay hoặc túi bầu này được xếp thành luống trong nhà lưới ( nhà lưới
được thiết kế có hệ thống điều khiển nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm không khí).
- Khâu chăm sóc cây giống
Cây giống trước khi mang đi trồng phải đạt yêu cầu nhất định, do vậy
cần phải chăm sóc ở trong nhà lưới để cây giống phát triển đạt yêu cầu kỹ
thuật, việc chăm sóc chủ yếu là tưới nước, bón phân và che sáng hợp lý, sau
khi cây giống đạt yêu cầu nhất định thì mang đi trồng.
- Khâu trồng Sâm
Vườn Sâm được xử lý tối ưu về ánh sáng, đào và dọn sạch rể cây, cây
bụi, đá sỏi, tạo luống và hướng luống, lớp thảm mục trước khi trồng phải
được xử lý, cải tạo để tạo điều kiện tốt nhất cho cây Sâm phát triển. Việc xử
lý chủ yếu là tạo ra một lớp thảm mục với chiều dầy nhất định để tạo cho cây
Sâm có đủ khoáng chất và chất dinh dưỡng để phát triển… kỹ thuật trồng phải


10

được nghiên cứu tối ưu về mật độ, không nên trồng quá sâu cũng như quá

các kết quả nghiên cứu cho thấy sâm Ngọc Linh là một trong 4 loại sâm quý
nhất trên thế giới. Do công dụng của sâm Ngọc Linh rất tốt cho sức khỏe của
con người nên giá trị kinh tế của sâm Ngọc Linh rất cao. Từ khi phát hiện năm
1973 cho đến năm 1995 thì loài sâm này đã bị khai thác cạn kiệt có nguy cơ
tuyệt chủng mất nguồn gen quý hiếm này.
Đứng trước nguy cơ cây sâm Ngọc Linh bị tuyệt chủng trong tự nhiên,
năm 2003 Bộ Y Tế đã phối hợp với UBND tỉnh Quảng Nam tổ chức hội thảo
bảo tồn và phát triển cây sâm Ngọc Linh lần thứ nhất, năm 2008 Bộ Y tế cũng
đã kết hợp với UBND tỉnh Kon Tum tiến hành hội thảo lần thứ hai về khai
thác, phát triển và xây dựng thương hiệu sâm Việt Nam. Các ý kiến tham luận
trong hội thảo đều cho rằng nhà nước cần đầu tư dự án lớn thời gian dài để
nghiên cứu toàn diện về cây sâm quí này.
Tại hội thảo lần thứ nhất, Thứ trưởng Bộ Y Tế Trần Chí Liêm đã kết luận
cần có các dự án lớn, dài hạn và đồng bộ cho việc phát triển và bảo tồn sâm
Ngọc Linh, xây dựng chính sách quốc gia cho cây sâm ngọc Linh, tạo điều
kiện và đầu tư thỏa đáng đúng với giá trị và tầm vóc vốn có của cây sâm Ngọc
Linh.
Tại hội thảo lần thứ hai, Thứ trưởng Bộ Y Tế Nguyễn Thị Kim Tiến cũng
đã có ý kiến chỉ đạo như sau: Tỉnh Quảng Nam tập trung sản xuất giống là
chính, tỉnh Kon Tum tập trung sản xuất được liệu sâm Ngọc Linh là chủ đạo.
Cần nhanh chóng phát triển sâm Việt Nam tạo ra sản phẩm hàng hóa và xây
dựng thương hiệu sâm Ngọc Linh như sâm Mỹ, sâm Triều Tiên, sâm Trung
Quốc. Cần tìm ra mô hình đầu tư và trồng sâm như nông lâm trường quốc
doanh, các doanh nghiệp, các hộ cá thể. Mở rộng hơn nữa đối tượng đầu tư để
trồng sâm bao gồm các cá nhân, doanh nghiệp trong và ngoài nước.


12

Sau hai lần hội thảo quốc gia về bảo tồn và phát triển sâm ngọc Linh, đã

Dược, Trường đại học Y Hiroshima - Nhật), đó phân lập và xác định cấu trúc
49 saponin trong Sõm Ngọc Linh, phát hiện 24 saponin mới, đặt tên VG.R1R24.
Từ năm 1999-2001, Vừ Duy Huấn, Yamasaki,K. (Viện nghiên cứu khoa
học Dược, Trường đại học Y Hiroshima – Nhật ), đó phân lập và xác định cấu
trúc 19 saponin trong lỏ sâm Việt Nam , phát hiện 8 saponin mới đặt tên
VG.L1-L8.
Từ năm 2001-2002, Trần Lờ Quan, Kadota,S. (Viện nghiên cứu Y học
phương đông, Trường đại học Y Dược Toyama, Nhật bản), đó phát hiện thêm
3 saponin và 1 genin trong sâm Ngọc Limh, 2 saponin mới là 20-O-MeG.Rh1 và VG-R25.
Năm 1995, Nguyễn Thị Thu Hương, K. Matsumoto, K. Yamasaki,
Nguyễn Minh Đức, Nguyễn Thới Nhâm và H. Watanabe, đó nghiên cứu và
công bố Saponin chiết suất từ sâm Ngọc Linh có tác dụng giảm stress rất tốt.
Từ năm 1995-2000, Nguyễn Thị Thu Hương và các cộng sự ở Trung tâm
Sâm và Dược liệu thành phố Hồ Chí Minh có nghiên cứu và công bố 8 công
trình về tác dụng của Saponin được chiết suất từ sâm Ngọc Linh đối với sức
khỏe con người, kết quả nghiên cứu cho thấy tác dụng của Saponin là giảm
stress và tăng cường sức khỏe.
Năm 2003, Vũ Duy Huấn, K. Ohtani, R. Kasai ở Viện nghiên cứu khoa
học Dược, Trường đại học Y Hiroshima – Nhật, đó nghiên cứu và phân lập
được các cấu trúc mới của saponin trong lá cây Sâm ngọc Linh
Như vậy, cho đến nay đã có khoảng 24 công trình nghiên cứu về hoạt
chất có trong củ sâm Ngọc Linh đã được công bố trong các hội thảo, nghị
quốc tế, các công trình này đều khẳng định Sâm Ngọc Linh là loại sâm tốt
nhất trên thế giới.


14

1.3.2. Các công trình nghiên cứu về bảo tồn và phát triển cây sâm Ngọc
Linh

nguồn vốn ít ỏi của chương trình 661 của Chính Phủ, Dự án trên đã được
nghiệm thu giai đoạn bảo tồn nguồn gen và nguồn giống đạt kết quả tốt.
Căn cứ vào kết quả của bảo tồn giống sâm Ngọc Linh của Công ty Lâm
Nghiệp Đắc Tô thì đến tháng 6 năm 2012 Công ty đã bảo tồn thành công
giống Sâm Ngọc Linh với diện tích vườn Sâm bảo tồn là 8ha.
Căn cứ vào kết quả đánh giá nghiệm thu của ủy ban nhân dân tỉnh Kon
Tum về diện tích vườn sâm đã được bảo tồn, cũng như kết quả báo cáo về bảo
tồn Sâm Ngọc Linh của Công ty Lâm nghiệp Đắc Tô thì khẳng định rằng
giống, gen Sâm Ngọc Linh quý hiếm đã được bảo tồn.
Kết quả bảo tồn nguồn gen và giống sâm ngọc linh của trung tâm sâm
Ngọc Linh thuộc Công ty lâm nghiệp Đắc Tô đã bước đầu xây dựng được quy
trình sản xuất cây giống sâm từ hạt, kỹ thuật trồng và chăm bón, kết quả trên
chủ yếu đúc rút từ thực tiễn trong công tác bảo tồn, chưa được nghiên cứu
toàn diện để hoàn thiện.
Từ kết quả bảo tồn thì cần phải phát triển nhân rộng để trở thành vùng
nguyên liệu hàng hóa (nguồn dược liệu chủ lực) phục vụ nhu cầu trong nước
và xuất khẩu. Mặt khác, nhằm thúc đẩy phát triển kinh tế xa` hội của bà con
đồng bào dân tộc thiểu số nghèo thuộc các huyện nghèo 30a và, đồng thời
cũng là mục tiêu QLBV phát triển rừng bền vững.
1.3.3. Các công trình nghiên cứu về nhân giống sâm Ngọc Linh bằng nuôi
cấy mô
PGS. TS Dương Tấn Nhựt đã thực hiện đề tài nghiên cứu cấp nhà nước về
tạo giống sâm Ngọc Linh bằng phương pháp nuôi cấy mô, kết quả nghiên cứu


16

của đề tài đã tạo ra được cây giống sâm Ngọc Linh bằng nuôi cấy mô, cây
giống này đã được trồng thử nghiệm ở Trung tâm Sâm Ngọc Linh thuộc công
ty lâm nghiệp Đắc Tô, kết quả quan sát cây sâm trồng từ giống nuôi cấy mô

đủ, từ đó ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phát triển của cây sâm.
Để giải quyết tồn tại trên, dự án đề xuất công nghệ hệ thống thiết bị để
sản xuất phân bón cho sâm Ngọc Linh từ thảm mục, cành cây lá rụng ở trong
rừng. Với công nghệ này sẽ tạo ra khối lượng phân lớn đáp ứng yêu cầu sản
xuất hàng hóa, chất lượng thảm mục sau khi chế biến thành phân rất tốt, tạo
điều kiện cho rễ cây sâm phát triển. Sơ đồ công nghệ sản xuất phâm từ thảm
mục được thể hiện sau đây:
Cành cây lá
rụng trong
rừng nguyên
sinh

Cho máy
băm nhỏ
vụn ra

Cho vào
máy nghiền
nhỏ

ủ với nhiệt
độ và độ ẩm
để phân hủy
và hoai mục

Tạo ra phân
bón cho
Sâm

Bón cho

a) Thiết bị băm cành lá
- Để băm cành lá cho nhỏ vụn, chúng tôi đề xuất loại máy băm dạng
trống,nguồn động lực để cho máy chạy là động cơ điện thiết bị nhỏ gọn, có
thể tháo rời thành từng bộ phận để dễ dàng di chuyển ở trong khu rừng
nguyên sinhcấu tạo của máy băm dăm được thể hiện ở hình sau:


19

6
7
5
9
1
4
2

8

3

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của máy băm cành khô, lá khô, thảm mục
1. Động cơ; 2. Hệ thống truyền lực; 3. Đĩa thép; 4. Dao băm ; 5.Cửa đưa
nguyên liệu; 6. Cửa ra nguyên liệu; 7. Vỏ máy; 8. Đế máy 9. Ru lô đưa
nguyên liệu vào
- Nguyên lý hoạt động: Động cơ hoạt động thông qua hệ thống truyền lực
đĩa thép quay, làm dao cắt quay, nguyên liệu cành lá khô đưa vào cửa số 5
gặp dao cắt quay với tốc độ lớn. Dao cắt băm nhỏ cành lá ra, sau khi được
băm nhỏ sản phẩm đi ra cửa số 6.
b) Thiết bị nghiền

dập quay và tạo ra động năng lớn, nguyên liệu đưa vào cửa số 6 gặp búa dập,
các thảm mục sẽ bị dập vụn ra nát ra và đi qua sàng số 5, đi ra ngoài theo cửa
số 7, những mảnh vụn cành lá được dập liên tục đến khi nhỏ đi qua mắt sàng
ra ngoài.
Tóm lại: Đã có nhiều công trình nghiên cứu về hoạt chất và công dụng của
các hoạt chất trong Sâm ngọc Linh, đã có một số công trình nghiên cứu về
bảo tồn nguồn gen và nguồn giống sâm ngọc Linh, chưa có công trình nào
nghiên cứu thiết bị sản xuất phân bón cho sâm ngọc linh
1.5. Tổng quan các công trình nghiên cứu máy băm
Máy băm được sử dụng rộng rãi trong chế biến gỗ và trong chế biến thức
ăn chăm nuôi. Hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy băm đó là máy băm
dạng đĩa, máy băm dạng trống, máy cắt thái sử dụng trong chế biến thức ăn
chăn nuôi. Tùy theo yêu cầu và tính chất vật lý của từng loại nguyên liệu đưa
vào băm mà ta chọn dạng nghiền nào cho thích hợp.
- Trong công nghệ chế biến lâm sản máy băm dạng đĩa được sử dụng
phổ biền để băm dăm gỗ để phục vụ cho công nghệ sản xuất giấy sợi, đầu vào
của máy này là cây gỗ có đường kính ≤ 20, theo các tài liệu [46], [47], [48] thì
loại máy này đã được nghiên cứu tương đối toàn diện về kết cấu và thông số
tối ưu, các kết quả nghiên cứu đã được áp dụng để hoàn thiện máy.
- Trong công nghệ sản xuất giấy từ nguyên liệu tre nứa, người ta thường
sử dụng máy băm dạng trống để băm tre nứa tạo ra mảnh dăm có chiều dài 24 cm, ưu điểm của loại máy băm dạng trống là cho năng suất cao, phù hợp với


21

nguyên liệu tổng hợp mềm. Theo các tài liệu [42],[44],[47], các loại máy băm
dạng trống sử dụng để băm tre nứa đã được nghiên cứu hoàn thiện, hiện đang
được sử dụng rộng rãi trên thị trường.
- Trong công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi máy băm cũng được sử
dụng phổ biến, Theo tài liệu [14], máy băm thức ăn chăn nuôi dạng trống và


nguyên liệu

(%)

(cm)

(%)

1

Cành cây tươi

50

5

20

2

Cành cây gẫy mục

50

5

10

3


Lau lách

45

-

5

7

Thảm mục

50

-

5

9

Cây bụi

50

3

10

Nhận xét: Căn cứu vào bảng 2.1 chúng tôi thấy loại nguyên liệu để đưa