BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------



---------


LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu
trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ
một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận
văn này ñã ñược cảm ơn và các trích dẫn trong luận văn này ñều
ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả Nguyễn Chung Thông
LỜI CẢM ƠN Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
ii

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp Cao học khóa 17 chuyên
ngành Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp Trường ðại học


MỤC LỤC
Lời cam ñoan ..................................................................................................i

Lời cảm ơn ....................................................................................................ii

Mục lục .........................................................................................................iii
Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu............................................................viii

DANH MỤC CÁC BẢNG.....................................................................................ix

DANH MỤC CÁC HÌNH.......................................................................................x

ðẶT VẤN ðỀ...........................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của ñề tài .......................................................................................1

2. ðối tượng nghiên cứu, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài....2

3. Nội dung nghiên cứu............................................................................................2

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÂY SẮN VÀ CƠ GIỚI HÓA KHÂU THU
HOẠCH SẮN ...........................................................................................................3

1.1. Tổng quan về cây sắn .......................................................................................3

1.1.1. Nguồn gốc và sự phát triển ............................................................................3

1.1.2. Vài nét về tình hình trồng sắn trên ghế giới và ở Viêt Nam........................3



2.2.1. Phương pháp sử lý số liệu ño ñạc................................................................17

2.2.2. Phương pháp giải tích ..................................................................................18

2.2.3. Phương pháp số ............................................................................................18

2.2.4. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm......................................................18

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHÍNH CỦA MÁY
...................................................................................................................................20

3.1. Khảo sát các thông số hình học, cơ lý tính của cây sắn khi thu hoạch ....20

3.1.1. Khảo sát khoảng cách cây, luống và hàng trồng sắn [17] ........................20

3.1.2. Các chỉ số cơ lý tính [17]..............................................................................21

3.2. Lựa chọn cấu truc và nguyên lý làm việc của máy.....................................21

3.2.1. Mô hình tính toán và kết quả tính toán bộ phận ñào [17].........................23

3.2.1.1. Yêu cầu kỹ thuật chung.............................................................................23

3.2.1.2. Các nguyên lý ñào củ.................................................................................24

3.2.1.3. Lựa chọn nguyên lý ñào............................................................................27

3.2.1.4. Cơ sở thực tế tính toán và lựa chọn bộ phận ñào ...................................28


3.2.4.2. Bánh tựa ñồng............................................................................................58

CHƯƠNG IV. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ LẮP GHÉP MỘT
SỐ CHI TIẾT, CỤM MÁY CHÍNH .....................................................................60

4.1. Cụm khung ......................................................................................................60

4.1.2. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết và kiểm tra tính công nghệ .............................60

4.1.3. Phân loại chi tiết, sắp ñặt vào các nhóm.....................................................60

4.1.4. Xác ñịnh dạng sản xuất................................................................................60

4.1.5. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi....................................................60

4.2. Bộ phận ñào.....................................................................................................62

4.2.1. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết và kiểm tra tính công nghệ .............................62

4.2.2. Phân loại chi tiết và xác ñịnh dạng sản xuất.............................................63

4.2.3. Trụ ñào...........................................................................................................63

4.2.3.1. Nghiên cứu bản vẽ chế tạo........................................................................63

4.2.3.2. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi trụ ñào....................................64

4.2.4. Tấm ñỡ lưỡi ñào............................................................................................64


4.3.2. Cụm bánh ñai................................................................................................68

4.3.2.1. Bánh ñai......................................................................................................68

4.3.2.2. Trục lắp bánh ñai.......................................................................................70

4.3.3. Cụm cơ cấu ép...............................................................................................73

4.3.3.1. Bản vẽ chế tạo và tính công nghệ.............................................................73

4.3.3.2. Phân loại chi tiết ........................................................................................74

4.3.3.3. Xác ñịnh dạng sản xuất.............................................................................74

4.3.3.4. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.................................................74

4.3.3.5. Xác ñịnh chuẩn và chọn các ñịnh vị........................................................74

CHƯƠNG V. TỔ CHỨC KHẢO NGHIỆM MẪU MÁY...............................75

5.1. Mục ñích và nội dung khảo nghiệm máy.....................................................75

5.1.1. Mục ñích khảo nghiệm.................................................................................75

5.1.2. Nội dung khảo nghiệm.................................................................................75

5.1.2.1. Khảo nghiệm trong phòng thí nghiệm.....................................................75

5.1.2.2. Khảo nghiệm ngoài thực tế.......................................................................76

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….

β: Góc nghiêng của lưỡi ñào so với phương ngang;
α: Góc nghiêng của bộ phận kẹp nhổ so với phương ngang.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
ixDANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Tình hình sản xuất sắn ở châu Á (năm 1999) ......................................4

Bảng 1.2. Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam (năm 1999) ..................................6

Bảng 1.3. Sự phân bố theo chiều sâu của rễ sắn với giống KM-94(%) ...............8

Bảng 1.4. ðo ñường kính thân cây (mm) ...............................................................9

Bảng 3.1. Phân loại ñất khô theo lực cản riêng khi cày......................................32

Bảng 3.2. Phân loại ñất ruộng nước theo lực cản riêng khi cày........................32

Bảng 5.1. Vận tốc khảo nghiệm.............................................................................83

Hình 1.2. Máy ñào sắn ở Malaysia.......................................................................12

Hình 1.3. Máy ñào củ khoai tây KCT- 1,4 ............................................................12

Hình 1.4. Bộ phận nhổ theo phương pháp ñòn bẩy ............................................13

Hình 1.5. Hình ảnh thu hoạch sắn ñơn giản bằng tay........................................13

Hình 1.6. Kẹp nhổ sắn của Trần Thanh Lưu.......................................................14

Hình 3.1. Sơ ñồ phân bố cây sắn...........................................................................20

Hình 3.2. Sơ ñồ phân bố củ....................................................................................20

Hình 3.3. Sơ ñồ cấu trúc và nguyên lý làm việc của máy....................................21

Hình 3.4. Sơ ñồ vị trí kẹp nhổ ................................................................................22

Hình 3.5. Lưỡi ñào phẳng......................................................................................24

Hình 3.6. Cấu tạo lưỡi ñào phân ñoạn..................................................................25

Hình 3.7. Cấu tạo lưỡi ñào lòng máng..................................................................26

Hình 3.8. Bộ phận ñào............................................................................................28

Hình 3.9. Các thông số hình học bộ phận ñào.....................................................30

Hình 3.10. Lực tác dụng lên nêm ..........................................................................33


Hình 3.24. Sơ ñồ bố trí bộ truyền từ trục thu công suất ......................................55

Hình 3.25. Sơ ñồ bố trí bộ truyền từ bánh xe ......................................................56

Hình 3.26. Kết cấu khung máy ..............................................................................58

Hình 3.27. Cụm bánh tựa ñồng.............................................................................59

Hình 5.1. Dụng cụ ño ñộ cứng của ñất.................................................................77

Hình 5.2. ðồ thị lực cản vào biến dạng
λ
............................................................78

Hình 5.3. Dụng cụ ño hệ số ma sát giữa ñất và thép............................................80 1


2 2. ðối tượng nghiên cứu, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
- ðối tượng nghiên cứu là các mẫu máy thu hoạch cây có củ và máy thu
hoạch củ sắn liên hợp.
- Mục tiêu là tạo ra mẫu máy thu hoạch củ sắn phù hợp với ñiều kiện sản xuất
ở Việt Nam và ñáp ứng ñược nhu cầu sản xuất công nghiệp hiện tại.
- Ý nghĩa khoa học là ñóng góp thêm một mẫu máy trong sản suất nói chung
và trong sản xuất nông nghiệp nói riêng.
- Ý nghĩa thực tiễn là cơ sở ñể sản xuất ra máy Thu hoạch củ sắn phục vụ sản
xuất, tăng năng suất thu hoạch sắn, nâng cao hiệu quả kinh tế và giải phóng
sức lao ñộng cho con người.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về cây sắn và cơ giới hóa cây sắn;
- Nghiên cứu lựa chọn và xây dựng sơ ñồ nguyên lý làm việc của máy;
- Tính toán thiết máy;
- Chế tạo mẫu máy;
- Khảo nghiệm mẫu máy trong ñiều kiện sản xuất thực tế.


1.1.2.1. Tình hình sản xuất sắn trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 quốc gia có trồng sắn trong
ñó diện tích trồng sắn nhiều nhất tập trung ở các nước: Nigieria, Brazin, 4 Côngô, Thái Lan, indônêxia. Sản lượng sắn trên Thế Giới hàng năm ñạt
khoảng trên 120 triệu tấn.
Trong khoảng thời gian 30 năm (từ 1950 – 1980) sản xuất sắn trên thế
giới tăng 237%, trong thời gian ñó sản xuất lúa mì tăng 285%, sản xuất lúa
nước tăng 227%, sản xuất ngô tăng 259%.
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất sắn ở châu Á (năm 1999)
Tên nước Diện tích(ha) Năng suất(tấn/ha)
Sản lượng (tấn)
Châu Á 3.366.398 13.,6 45.767.700
Brunây 130 11,5 1.500
Campuchia 7.000 9,6 67.500
Trung Quốc 230.065 15,9 3.650.903
Ấn ðộ 250.000 24,0 6.000.000
Indônêxia 1.205.330 12,2 14.728.292
Lào 5.100 13,7 70.000
Malayxia 39.000 10,3 400.000
Manñivơ 9 4,7 42
Mianma 8.000 11,5 92.000
Philippin 210.000 8,5 1.786.710
Srilanca 30.064 8,5 257.153
Thái Lan 1.150.000 14,7 16.930.200
Việt Nam 231.700 7,7 1.783.400

Sắn ở vùng ñồng bằng sông Cửu Long cho năng suất cao nhất (9,18
tấn/ha củ tươi) so với các vùng khác trong cả nước. Năng xuất của cả nước
chỉ ñạt 7,97 tấn/ha, chưa bằng 1/3 năng suất của Ấn ðộ (24,0 tấn/ha) và chỉ
bằng 1/2 năng xuất sắn của Trung Quốc (15,6 tấn/ha).
Vùng ðông Bắc là vùng có sản lượng sắn cao nhất. Vùng ðồng Bằng
Sông Cửu Long có năng xuất sắn cao nhất so với các vùng khác trong cả
nước, nhưng năng xuất sắn vẫn ở vào loại thấp so với thế giới.
6 Bảng 1.2. Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam (năm 1999)
Vùng trồng
Diện tích
(1000 ha)
Năng
suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(1000 tấn)
ðồng bằng sông Hồng 5,6 87,57 48,0
Vùng ðông Bắc 48,3 8,69 419,7
Vùng Tây Bắc 33,8 8,69 240
Vùng Bắc Trung Bộ 35,9 6,18 221,7
Duyên hải Miền Trung 40,4 7,30 294,9
Vùng Tây Nguyên 32,3 8,61 278,2
Vùng ðông Nam Bộ 21,3 8,19 219,9
ðồng bằng sông Cửu Long 9,2 9,18 84,5

năng suất cao. Yêu cầu ñầu tư sản xuất không lớn.
+ Công nghệ trồng, chăm sóc và thu hoạch ngày càng chú trọng và
ñược hoàn thiện, giống ngày càng ñược cải thiện..
+ Những thành tựu trong việc nghiên cứu sử dụng các bộ phận của cây
sắn: từ củ sắn ñến lá, thân, cành cây ñang mở ra nhiều triển vọng mới. Tinh bột
và các sản phẩm chế biến từ sắn ñang ngày càng có nhu cầu cao trên thị trường.
+ Các sản phẩm từ sắn có tính cạnh tranh cao vì giá thành hạ, vì những
tính năng mà các sản phẩm khác cùng loại không có ñược.
+ Việt Nam ñang có nhiều tiềm năng ñất ñai ñể phát triển cây sắn.
Cùng với chủ trương chuyển dịch cơ cấu cây trồng, ña dạng hoá sản xuất
nông nghiệp, ở nhiều vùng ñất ñai, nhất là những vùng ñồi núi trung du và
miền núi, cây sắn với những tiến bộ KHCN mới trở thành loại cây có những
ưu thế mà các loài cây khác không có ñược.
1.1.3. Các ñặc ñiểm hình thái và giải phẫu cây sắn [1]
1.1.3.1. Rễ sắn (củ sắn)
Khi sắn ñược trồng bằng hom, rễ sắn phát sinh ra từ các mắt ñốt, các
mô sẹo của hom. 8 Nếu sắn trồng bằng hạt thì hình thành một rễ cọc cắm thẳng xuống ñất
và hình thành nhiều rễ phụ. Các rễ phụ lúc ñầu phát triển theo chiều ngang, sau
ñó cũng ñâm thẳng xuống ñất. Rễ cọc và rễ phụ có thể phát triển thành củ.
Rễ sắn mọc từ hom, lúc ñầu cũng phát triển theo chiều ngang, về sau
cắm thẳng xuống dưới. Các nhà khoa học ñã nhận xét thấy, sau 7 tháng rễ sắn
có thể phát triển ñến ñộ sâu 0,9m và sau 12 tháng rễ ăn sâu ñến 1,4m. Những
rễ tập trung trong ñiều kiện thuận lợi, các thượng tầng hoạt ñộng mạnh và
phát triển lên thành củ sắn. Các rễ phát triển từ các mô phân sinh thường ñược

25-32mm.
Thân cây sắn có chiều cao từ 2-6m. tùy thuộc vào ñặc ñiểm của giống
mà thân có thể phân cành hoặc không phân cành. Thân cây sắn mọc ñứng từ
ñất lên, nhưng do ñiều kiện khí hậu nó có thể mọc ngiêng từ 90
o
– 60
o
so với
mặt ñất (do hướng gió hoặc ánh nắng mặt trời). một số giống sắn có phân
nhánh ở chiều cao 1/3 hay 2/3 thân cây. Thân và cành phân thành nhiều
lóng. Lóng của thân dài 1 - 4cm, lóng của cành dài từ 1,7 - 7cm.
Bảng 1.4. ðo ñường kính thân cây (mm)
STT Gốc Cách gốc 25 cm Giữa Ngọn
1 23 24 21 19
2 27 26.5 22 18
3 28 26 24 20
4 30 24 21 15
5 26 25 23 20
Cấu tạo thân cây sắn gồm các phần sau:
- Lớp vỏ ngoài là một lớp biểu bì mỏng, có màu sắc khác nhau;
- Tầng nhu mô vỏ gồm những tế bào khá lớn. ðó là mô mềm của vỏ thân cây
sắn;
- Tầng libe gồm các tế bào nhỏ và mỏng;
- Tầng sinh gỗ;
- Lõi rỗng ở phần giữa thân. 10
hoạch sắn chưa có ñiều kiện phát triển.
Hiện nay, nhu cầu tinh bột sắn làm nguyên liệu cho công nghiệp ngày
càng tăng (năm 2006, lượng tiêu thu tinh bột sắn trên thế giới ñạt 5,9 triệu
tấn), nhiều giống sắn có năng suất, hàm lượng tinh bột cao, chịu thâm canh ñã
ñược nghiên cứu và ñược ñưa vào sản xuất. Nhiều nhà máy chế biến tinh bột
sắn ñã ñược xây dựng, yêu cầu có nguồn nguyên liệu tập trung, ổn ñịnh và
cung cấp ñều ñặn cho nhà máy hoạt ñộng quanh năm. Tầm quan trọng của cây
sắn trong sản xuất Nông nghiệp ñược nâng lên một tầm cao mới, cùng với sự
phát triển bùng nổ của khoa học công nghệ, việc nghiên cứu khâu cơ giới hóa
cây sắn trên thế giới ngày càng ñược chú trọng.
Những nước ñã áp dụng cơ giới cây sắn như Malaysia, Braxin, Thái
Lan… ñã cho thấy kết quả kinh tế rõ rệt
Khâu thu hoạch sắn bao gồm các công ñoạn như cắt thân cây, băm nhỏ
rải trên mặt ñồng, ñào nhổ củ gom thành ñống và vận chuyển về nơi bảo quản
chế biến.
Việc ñào và nhổ củ sắn là khâu nặng nhọc, tốn nhiều công sức lao ñộng.
Từ những năm 1960, Khoa cơ khí nông nghiệp, Trường ðại Học Công nghệ
Kwame Nkrumah ở ðức ñã nghiên cứu máy ñào sắn ứng dụng ở Ghana.
Ở Malaysia ñã chế tạo ra máy thu hoạch sắn kiểu sàng lắc, máy gồm có
bộ phận ñào và bộ phận phân ly củ kiểu sàng lắc. 12
Hình 1.2. Máy ñào sắn ở Malaysia
Ở Congo và ở Braxin ñã ứng dụng kết cấu của máy thu hoạch khoai tây
ñể thu hoạch sắn. Tuy nhiên do ñặc ñiểm củ sắn khác củ khoai tây nên khi thu
hoạch củ sắn cũng bị gãy và trầy xước nhiều ảnh hưởng chất lượng củ sắn nên