Hoàn thiện kết cấu và công nghệ chế tạo bộ phận băm của máy băm thái lá mía HUA,BTLM-1,2

ằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc. Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm. Nam ðịnh, ngày 10 tháng 10 năm 2010 Nguyễn Việt Anh Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Phạm Văn Tờ, cùng tập thể các thầy cơ trong Bộ mơn Cơ học kỹ thuật – Khoa Cơ ðiện - Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội đã giúp đỡ tơi trong quá trình làm đề tài và hồn thành Luận văn. Tơi cũng xin trân trọng cảm ơn tập thể các thầy, cơ giáo trong khoa Cơ ðiện đã trực tiếp giảng dạy tơi trong suốt quá trình học tập tại trường. Cảm ơn Trường Cao đẳng Cơng nghiệp Nam ðịnh và bạn bè đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn này. Tác giả luận văn Nguyễn Việt Anh Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......iii MỤC 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 1.1. Sơ lược tình hình trồng mía trên thế giới và ở Việt Nam. .................... 4 1.2. Ý nghĩa tầm quan trọng của việc xử lý ngọn mía sau thu hoạch........... 9 1.3. Một số đặc điểm cơ lý tính của ngọn mía sau thu hoạch và yêu cầu kỹ thuật của việc băm thái ngọn lá mía.......................................................... 12 1.3.1. Một số đặc điểm sinh học và quy trình canh tác cây mía ảnh hưởng đến sự làm việc của máy băm thái ngọn lá mía .........................................................12 1.3.2. Khối lượng ngọn lá mía sau thu hoạch trên đồng. ....................................13 1.4. Tình hình xử lý ngọn lá mía trên thế giới và ở Việt Nam................... 15 1.4.1. Phương pháp đốt lá mía .............................................................................16 1.4.2. Dọn lá mía ..................................................................................................18 1.4.3. Làm nát ngọn lá mía ngay trên mặt đồng bằng cày chảo hay bừa đĩa nặng hoặc phay..............................................................................................................19 1.4.4. Phương pháp liên hợp máy thu hoạch cây – ngọn lá mía.........................19 1.4.5. Phay cuốc vùi .............................................................................................20 1.4.6. Sử dụng cày một lưỡi liên hợp với máy kéo cỡ lớn cày sâu từ 40 – 50 cm kết hợp với lao động thủ cơng vùi lấp tồn bộ ngọn lá mía xuống đất và tười nước ......................................................................................................................21 1.4.7. Phương pháp băm thái ngọn lá mía...........................................................22 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......iv CHƯƠNG 2 KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BĂM THÁI LÁ MÍA BTLM-1,2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP HỒN THIỆN THIẾT KẾ VÀ CƠNG NGHỆ MẪU MÁY .................................... 25 2.1. Kết cấu và nguyên lý làm việc của máy băm thái lá mái BTLM – 1,225 2.1.1. Kết cấu của máy băm thái lá mía BTLM – 1,2.........................................25 2.1.2. Nguyên lý làm việc. ...................................................................................26 2.1.3. Những ưu nhược điểm của mẫu máy BTLM – 1,2..................................27 2.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu hồn thiện thiết kế và cơng nghệ chế tạo mẫu máy....................................................................................... 31 2.2.1. Mục đích nghiên cứu .................................................................................31 2.2.2. Nội dung nghiên cứu..................................................................................31 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................32 CHƯƠNG 3 HỒN THIỆN THIẾT KẾ BỘ PHẬN BĂM THÁI LÁ MÍA . 33 3.1. Kết cấu, nguyên lý hoạt động và điều kiện làm việc của bộ phận băm thái 33 3.1.1. Kết cấu và nguyên lý hoạt động 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. Hồn thiện thiết kế bộ phận băm thái................................................. 34 3.2.1.Nội dung hồn thiện thiết kế bộ phận băm thái .........................................34 3.2.2. Xây dựng lý thuyết tính tốn tốc độ cắt của dao khi làm việc..................35 3.2.3. Biện pháp đảm 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 đầu.....................................................................................46 3.2.5. Hồn thiện thiết kế dao. .............................................................................49 3.2.6. Thiết kế kích thước và kiểu dáng chốt dao................................................55 CHƯƠNG 4 CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO DAO VÀ CHỐT ............................ 56 4.1. ðiều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật.............................................. 56 4.2. Giới thiệu các cơng nghệ sẽ ứng dụng chế tạo phơi dao..................... 56 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......v 4.2.1. Phơi dao chế tạo bằng phương pháp Hàn..................................................56 4.2.2. Phơi dao chế tạo bằng phương pháp ðúc trong khuân cát .......................57 4.3. Quy trình cơng nghệ chế tạo dao và chốt dao..................................... 68 4.3.1. Quy trình cơng nghệ chế tạo dao...............................................................68 4.3.2. Quy trình cơng nghệ chế tạo chốt dao.......................................................80 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ ..................................................................... 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................ 91 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 ðộ mấp mơ ruộng mía sau thu hoạch. ........................................... 13 Bảng 1.2 Kết quả thu được trên một số giống mía trồng phổ biến như sau:........ 14 Bảng 2.1 Kết quả khảo nghiệm của máy....................................................... 28 Bảng 2.2 Bảng kết quả thí nghiệp ở số truyền 3 và 4 .................................... 28 Bảng 2.3 Chất lượng băm thái ...................................................................... 29 Bảng 3.1 Bảng giá trị vận tốc cắt và số vịng quay của trống quay đảm bảo cho dao duỗi thẳng theo phương hướng kính khi tải thay đổi............... 40 Bảng 3.4 Bảng giá trị vận tốc cắt và số vịng quay của trống quay đảm bảo cho dao duỗi thẳng theo phương hướng kính khi tải thay đổi của dao mới............... 51 Bảng 4.1 Bảng phối liệu .............................................................................. 63 Bảng 4.2 Bảng hệ số thu hồi các nguyên tố hợp kim .................................... 63 Bảng 4.3 Thời gian cho vào và hiệu suất thu hồi của các hợp kim............... 64 Bảng 4.4 Thành phần hĩa học của mác thép đúc 65Cr................................. 65 Bảng 4.5 Bảng quy trình cơng nghệ nấu thép 65Cr...................................... 66 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1- Biểu đồ thống kế sản lượng đường trên thế giới qua các năm..........5 Hình 1.2 - Biểu đồ thống kê diện tích trồng mía trong nước qua một số vụ gần đây ....................................................................................................................8 Hình 1.3 Biểu đồ thống kê sản lượng mía trong nước qua một số vụ gần đây 8 Hình 1.4 - Ảnh quang cảnh đốt ngọn lá mía trên mặt đồng 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 - Mơ hình máy băm thái lá mía .......................................................26 Hình 2.3- Ảnh mẫu máy thí nghiệm đang làm việc........................................27 Hình 2.4 -Ảnh máy đang cơng 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 - Mơ hình bài tốn tính vận tốc của dao ....................................... .35 Hình 3.3 - Mơ hình bài tốn tìm xung lực tác dụng .....................................41 Hình 3.3 - Bản vẽ chi tiết dao theo thiết kế ban đầu ....................................44 Hình 3.6 - Phân bố ứng suất trên dao và chốt theo thiết kế ban đầu ............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 - Bản vẽ chi tiết dao mới ..............................................................49 Hình 3.10 - Phân bố ứng suất trên dao mới.................................................... 53 Hình 3.11- Chuyển vị trên dao mới và chốt. ..................................................54 Hình 3.12 - Phân bố vị trí nguy hiểm trên dao mới ........................................54 Hình 3.13 - Bản vẽ chi tiết chốt dao................................................................55 Hình 4.1- Phân bố nhiệt trong nồi lị cảm ứng ..............................................65 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......viii Hình 4.2- Bản vẽ chi tiết lồng phơi dao cắt ....................................................70 Hình 4.3- Ảnh chi tiết dao đúc .......................................................................71 Hình 4.3 - Sơ đồ gá đặt và thứ tự các bước gia cơng của nguyên cơng 1.... ..72 Hình 4.4- Sơ đồ nhiệt luyện chi tiết dao ........................................................ 79 Hình 4. 5- Bản vẽ lồng phơi chi tiết chốt dao ................................................ 81 Hình 4. 6- Sơ đồ gá đặt và các bước gia cơng của nguyên cơng 1................ 82 Hình 4.7- Sơ đồ gá đặt nguyên cơng 2 khoan lỗ φ4,9 ................................... 86 Hình 4.8- Sơ đồ gá đặt nguyên cơng 2 khoan 2 lỗ φ4.................................... 87 Hình 4.9 - Sơ đồ nhiệt luyện chi tiết chốt dao………………………………89 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......ix DANH MỤC VIẾT TẮT NLM - Ngọn lá mía btb - Bề rộng trung bình lá trên cây ltb - Chiều dài trung bình của lá trên cây Btb - Khoảng cách giữa các luống mía L - Khoảng cách giữa các luống thứ nhất đến luống thứ n của ruộng mía An - Số lượng ngọn mía am - Số lượng cây mía trên 1m chiều dài luống mía Btb - Khoảng cách trung bình của các luống mía Thệ - ðộng năng của cơ hệ TTr - ðộng năng của trống quay Tdao - ðộng năng của dao m - Khối lượng của dao JC - Mơ men quán tính của dao đối với tâm C vC - Vận tốc khối tâm C của dao. M - mơ men chủ động Mc - mơ men cản cắt. Π - Thế năng Qϕ - Lực suy rộng của hệ ứng với các toạ độ suy rộng ϕ Qθ - Lực suy rộng của hệ ứng với các toạ độ suy rộng θ Fc - Lực cắt v - Vận tốc cắt của dao AJ - Mơ men quán tính của dao đối với chốt A 0θ& - Vận tốc gĩc trước va chạm 1θ& - Vận tốc gĩc sau va chạm S - Xung lực va chạm tại lưỡi dao Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......x a - Chiều dài dao b - Khoảng cách từ khối tâm C của dao đến tâm chốt A ρlk - Sai lệch khơng gian do lệch khuơn gây ra ρlt - Sai lệch khơng gian do lệch tâm. ρcv - Sai lệch khơng gian do cong vênh. εc - Sai số chẩn. εk - Sai số do kẹp chặt gây ra. t - Chiều sâu cắt S - Lượng chạy dao n - Tốc độ cắt Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......1 MỞ ðẦU Cùng với cơng nghệ sinh học và thuỷ lợi thì cơ giới hố trong sản xuất nơng nghiệp là một trong điều kiện để đánh giá trình độ phát triển nơng nghiệp nước ta. Việc khơng ngừng nâng cao năng suất lao động, chất lượng nơng sản giải quyết tính căng thẳng của thời vụ, của sản xuất nơng nghiệp là một trong những nội dung quan trọng của sự nghiệp cơng nghiệp hố, hiện đại hĩa nơng nghiệp nơng thơn nước ta hiện nay. Nơng nghiệp nước ta mang đặc trưng của nơng nghiệp nhiệt đới cĩ nhiều loại cây trồng cĩ khả năng thích nghi cao đặc biệt là cây cơng nghiệp như: cao su, cà phê, hạt tiêu, mía… Trong đĩ cây mía cĩ vị trí quan trọng. Cây mía và nghề làm mật, đường ở Việt Nam đã cĩ từ xa xưa, nhưng cơng nghiệp mía đường mới được bắt đầu từ thế kỷ thứ XX. ðến năm 1994, cả nước mới cĩ 9 nhà máy đường mía, với tổng cơng suất gần 11.000 tấn mía ngày và 2 nhà máy đường tinh luyện cơng suất nhỏ, thiết bị và cơng nghệ lạc hậu. Hàng năm phải nhập khẩu từ 300.000 đến 500.000 tấn đường. Năm 1995, với chủ trương”ðầu tư chiều sâu, mở rộng các nhà máy đường hiện cĩ, xây dựng một số nhà máy cĩ quy mơ vừa và nhỏ ở những vùng nguyên liệu nhỏ. Ở những vùng nguyên liệu tập trung lớn, xây dựng các nhà máy cĩ thiết bị cơng nghệ tiến tiến hiện đại, kể cả liên doanh với nước ngồi, sản lượng đường năm 2000 đạt khoảng một triệu tấn (Nghị Quyết ðại hội ðảng tồn quốc lần thứ 8)[2]. Chương trình mía đường được chọn là chương trình khởi đầu để tiến hành cơng nghiệp hố, hiện đại hố nơng nghiệp nơng thơn, xố đĩi, giảm nghèo, giải quyết việc làm cho lao động nơng nghiệp. Ngành mía đường được giao”Khơng phải là ngành kinh tế vì mục đích lợi nhuận tối đa mà là ngành kinh tế xã hội”. Sau khi thu hoạch mía, ngọn và lá mía trải thành thảm trên mặt đồng với một khối lượng rất lớn. ðể tiến hành các khâu canh tác tiếp theo như Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......2 chăm xĩc, làm đất số lượng lá mía nĩi trên cần phải được xử lý. Cĩ nhiều cách xử lý lượng lá mía nĩi trên, phổ biến hiện nay vẫn là đốt. ðể đảm bảo tính bền vững của việc trồng mía, quy trình cơng nghệ thâm canh mía hiện nay của nước ta khơng cho phép đốt lá mía sau thu hoạch vì biện pháp này khơng những bỏ phí đi một lượng phân hữu cơ mà cịn gĩp phần làm trai cứng thêm đất trồng mía, đất nhanh bị bạc mầu. Yêu cầu của quy trình là bằng mọi giá lá mía sau khi thu hoach cần được vùi xuống đất làm phân hữu cơ trả lại độ phì cho đất. Ở những nước cơng nghiệp phát triển như Mỹ, Úc, người ta thu hoạch mía bằng các máy liên hợp cĩ thể cắt nhỏ thân cây mía và ngọn lá mía, sau đĩ phân loại và phun ngọn lá mía được cắt nhỏ trải đều ra mặt đồng. Với những máy thu hoạch mía đơn giản hơn như ở Trung Quốc, Thái Lan, ngọn và lá mía được cắt rời khỏi cây và trải xuống mặt đồng mà chưa được cắt nhỏ. Ở Việt Nam ngọn lá mía sau khi thu hoạch cịn trải lại trên mặt đồng chiếm khoảng một phần ba tổng khối lượng cây mía. Do khơng được bĩc lá đầy đủ trong quá trình sinh trưởng và phát triển, nên lá khơ cũng chiếm một tỷ lệ đáng kể. ðể thực hiện đúng quy trình cơng nghệ thâm canh mía đề ra cần phải cĩ biện pháp xử lý ngọn lá mía nĩi trên bằng cách băm nhỏ chúng ra và vùi xuống đất. Cơng việc trên khơng thể làm được bằng lao động thủ cơng mà phải tiến hành bằng máy. ðề tài cấp nhà nước giai đoạn 2000-2005 “Nghiên cứu thiết kế một số mẫu máy canh tác cây trồng cạn chính”. Mã số KC07.11 do PGS TS Phạm Văn Tờ chủ trì, đã nghiên cứu thành cơng mẫu máy băm thái lá mía HUA.BLM – 1,2. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......3 Máy cĩ bộ phận băm thái kiểu dao búa lắp trên rơto trục ngang treo sau máy kéo MTZ.80/82. Khi băm thái ngọn lá mía, các dao cắt cĩ thể cắt nhỏ và vị dập nát ngọn, lá mía sau đĩ trải đều trên mặt đồng.. Mẫu máy đã được hội đồng nghiệm thu cấp nhà nước cơng nhận và cho phép tiếp tục nghiên cứu hồn thiện để chuyển giao vào sản xuất. Tồn tại hiện nay của mẫu máy đã thiết kế là: - Tỷ lệ lá được cắt nhỏ cịn thấp, chủ yếu lá mía mới bị vị nát do đĩ sau khi băm thái các khâu canh tác tiếp theo như chăm xĩc, làm đất vẫn cịn tình trạng lá quấn vào bộ phận làm việc của máy canh tác. - ðộ bền của dao kém, lưỡi dao nhanh mịn, lỗ và chốt dao nhanh bị hỏng. ðể khắc phục các nhược điểm trên đề tài cần tính tốn kiểm tra xác định các thơng số động học, động lực học và các thơng số cấu tạo cũng như chế độ làm việc hợp lý của máy đồng thời nghiên cứu quy trình cơng nghệ chế tạo bộ phận băm thái làm cơ sở hồn chỉnh thiết kế, chế tạo máy. Xuất phát từ tình hình trên tơi thực hiện đề tài “Hồn thiện kết cấu và cơng 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. Hồn thiện thiết kế bộ phận băm thái lá mía. 4. Cơng nghệ chế tạo dao và chốt. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ LÁ MÍA SAU THU HOẠCH TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 1.1. Sơ lược tình hình trồng mía trên thế giới và ở Việt Nam. Cây mía (Sacchasum oficnarum L) là cây cơng nghiệp ngắn ngày cung cấp nguyên liệu chủ yếu cho cơng nghiệp sản xuất đường – một thực phẩm khơng thể thiếu trong đời sống hiện nay của cả cộng đồng, cĩ vị trí ngày càng quan trọng trong cơ cấu sản phẩm nơng nghiệp ở nước ta và trên thế giới. Trong giai đoạn hiện nay cây mía ở nước ta được coi là một trong những cây mũi nhọn trong việc chuyển dịch cơ cấu cây trồng khai thác tiềm năng đất đai, thực hiện phân cơng lao động khu vực nơng thơn trung du, miền núi.Cây mía cĩ nguồn gốc từ Tân Ghi nê thích nghi với khí hậu nhiệt đới: mưa nhiều, nhiệt độ cao. Hiện nay trên thế giới cĩ khoảng 70 quốc gia trồng mía, tập trung trong khoảng từ 39 vĩ độ Nam đến 30 vĩ độ Bắc với diện tích khoảng 20 triệu ha. ðường mía trở thành thực phẩm cơ bản từ rất lâu, sản lượng đường và mức tiêu thụ đường mía liên tục tăng. (xem biểu đồ thống kê sản lượng đường trên thế giới qua các năm hình 1.1) xuất đường hàng đầu thế giới là Braxin, Ấn ðộ, Trung Quốc, Cu Ba, Thái Lan… Cây mía cĩ tiềm năng năng suất cao chịu thâm canh, năng suất mía tối đa được ghi nhận ở ðài Loan là 456,95 tấn/ha với mía 24 tháng tuổi, ở Ấn ðộ là 440,85 tấn/ha với mía 18 tháng tuổi và 406,38 tấn/ha với mía 12 tháng tuổi[3]. ðường mía được sản xuất tập trung ở Châu Mỹ, sau đĩ là cá nước châu Á, châu Úc, châu Âu. Những nước cĩ diện tích và sản lượng mía cao sản Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......5 Xu hướng chung của thế giới là đầu tư thâm canh tăng năng suất, chất lượng mía để giảm giá thành đầu vào của cơng nghiệp sản xuất đường, ổn định diện tích trồng mía. Hình 1.1 - Biểu đồ thống kế sản lượng đường trên thế giới qua các năm Ở Việt Nam, cây mía được du nhập vào trồng từ rất lâu (cĩ tài liệu nĩi từ trước năm 205 trước cơng nguyên). Cùng với cây mía, cơng nghiệp đường ở nước ta đã cĩ từ thời Pháp thuộc với 2 nhà máy đường là Tuy Hịa (Trung Bộ) và Hiệp Hịa (Nam Bộ) [5]. Từ ngày hịa bình lặp lại, nhất là sau khi thống nhất đất nước, cây mía đã được phục hồi và phát triển nhanh chĩng nhất là một số năm gần đây. Với vị trí địa lý trải dài từ 8030’ vĩ Bắc đến 23020’ vĩ độ Bắc khí hậu nước ta thuận lợi cho sự phát triển và khai thác tiềm năng năng suất của cây mía. Nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và tham gia xuất khẩu, chúng ta đã hồn thành thắng lợi chương trình 1 triệu tấn đường của Chính phủ vào năm 2000 (Theo”PHÊ DUYỆT QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN MÍA ðƯỜNG ðẾN NĂM 2010 VÀ ðỊNH HƯỚNG ðẾN NĂM 2020”của thủ tướng chính phủ 2003 2007 2002 2004 2005 2006 2008 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......6 1. ðến năm 2010 a) Sản xuất đường: - Sản lượng đường: 1,5 triệu tấn, trong đĩ, đường cơng nghiệp là 1,4 triệu tấn (670.000 tấn đường luyện và 730.000 tấn đường trắng), đường thủ cơng là 100.000 tấn (quy đường trắng). - Tổng cơng suất thiết kế của các nhà máy: 105.000 tấn mía ngày, trong đĩ: bốn vùng trọng điểm phát triển mía đường cị tổng cơng suất các nhà máy là 86.000 tấn mía ngày (chiếm trên 82% cơng suất cả nước). Cụ thể: + Vùng Bắc Trung Bộ: tổng cơng suất nhà máy là 35.000 tấn mía ngày; + Vùng Duyên hải miền Trung và Tây Nguyên: tổng cơng suất nhà máy là 16.300 tấn mía ngày; + Vùng ðơng Nam Bộ: tổng cơng suất nhà máy là 14.900 tấn mía ngày; + Vùng ðồng bằng sơng Cửu Long: tổng cơng 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 đĩ vùng nguyên liệu tập trung là: 250.000 ha. - Năng suất mía bình quân: 65 tấn/ha. - Chữ đường bình quân: 11 CCS. - Sản lượng mía: 19,5 triệu tấn. - Bốn vùng trọng điểm phát triển mía đường cĩ 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 ðơng Nam Bộ: tổng diện tích trồng mía là 37.000 ha; Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......7 + Vùng đồng bằng sơng Cửu Long: tổng diện tích trồng mía là 52.000 ha. 2. ðịnh hướng phát triển đến năm 2020 ðến năm 2020 sản xuất đường đáp ứng đủ cho tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, mức sản xuất khoảng 2,1 triệu tấn, trong đĩ: đường luyện là 1,5 triệu tấn, đường trắng 500.000 tấn, đường thủ cơng 100.000 tấn.) ðầu tư thâm canh diện tích mía hiện cĩ, mở rộng diện tích ở nơi cĩ điều kiện theo hướng: trồng giống mía mới, áp dụng cơng nghệ canh tác tiên tiến và đầu tư cĩ tưới. ðến năm 2020 tổng diện tích trồng mía khoảng 300.000 ha, năng suất mía bình quân đạt 80 tấn/ha, chữ đường bình quân 12 CCS, sản lượng mía đạt 24 triệu tấn; tổng cơng suất thiết kế của các nhà máy khoảng 120.000 tấn mía ngày. Ở nhiều vùng nơng thơn trung du, miền núi cây mía thực sự đã trở thành cây xĩa đĩi giảm nghèo, gĩp phần giải quyết việc làm nâng cao thu nhập cho nhiều hộ gia đình nơng dân, khai thác các tiềm năng đất đai, lao động trong vùng trung du miền núi. Việc hình thành các vùng nguyên liệu mía gắn với các nhà máy chế biến đường đã gĩp phần làm thay đổi cơ cấu kinh tế nơng nghiệp nơng thơn – thực hiện cơng nghiệp hĩa hiện đại hĩa theo đường lối mà đại hội ðảng tồn quốc lần thứ IX đã đề ra. Hiện nay cả nước cĩ hơn 40 nhà máy đường đang hoạt động với vùng nguyên liệu mía hơn 300.000 ha sản lượng mía cây từ 10 – 12 triệu tấn. Mục tiêu của chúng ta là giữ ổn định diện tích trồng mía khoảng 300.000 ha, đầu tư khoa học, cơng nghệ, vật tư để thâm canh đảm bảo năng suất bình quân 50-60 tấn/ha, chữ đường bình quân từ 11 – 12 CCS. ðảm bảo nguyên liệu cho các nhà máy hoạt động trong thời gian từ 100 – 120 ngày với sản lượng đường khoảng 1 triệu tấn/năm [2,3]. ðất trồng mía ở nước ta chủ yếu là các loại đất xám nguồn gốc phù sa cổ và các vùng đất đồi dốc từ 80 – 150. Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ở Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......8 nước ta, quá trình xĩi mịn, quá trình feralit xảy ra mạnh làm cho đất thiếu mùn, độ pH cao (đất chua) và hàm lượng các chất dinh dưỡng, các yếu Hình 1.2 - Biểu đồ thống kê diện tích trồng mía trong nước qua một số vụ gần đây 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Hình 1.3 - Biểu đồ thống kê sản lượng mía trong nước qua một số vụ gần đây Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......9 tố vi lượng rất thấp. Chính vì vậy trong những năm qua năng suất mía cây ở nước ta cịn rất thấp. Theo hiệp hội Mía ðường Việt Nam năng suất bình quân cả nước chỉ đạt mức 35- 50 tấn/ha Chính vì vậy cần phải tiến hành nhiều biện pháp đồng bộ để tăng độ phì nhiêu của đất, nâng cao năng suất mía trên 1 đơn vị diện tích là một trong những yếu tố làm giảm giá thành sản xuất đường nâng cao khả năng cạnh tranh của ngành mía đường 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 cơng việc thâm canh mía (thu hoạch và trồng mới diễn ra đồng thời) yêu cầu phải cơ giới hĩa các khâu canh tác mía. Ở nước ta vấn đề cơ giới hĩa trong nơng nghiệp nĩi chung và đối với cây mía nĩi riêng cịn nhiều hạn chế. 1.2. Ý nghĩa tầm quan trọng của việc xử lý ngọn mía sau thu hoạch. Ngọn lá mía (NLM) sau mỗi vụ thu hoạch mía cây là sản phẩm phụ tất yếu của quy trình sản xuất mía. Cùng với cỏ dại chưa được xử lý nĩ cản trở các cơng đoạn tiếp theo của quy trình sản xuất mía như chăm sĩc mía lưu gốc hoặc làm đất để trồng mía chu kỳ tiếp theo. Mặt khác, các vùng đất quy hoạch trồng mía thường là vùng đất đồi dốc khu vực trung du miền núi, đất cĩ năng suất cây trồng nơng nghiệp thấp, khả năng bị rửa trơi và xĩi mịn cao. Theo quan điểm hiện nay của các nhà nơng học, tính bề vững của một nền nơng nghiệp phải được xây dựng trên cơ sở bền vững về mặt kinh tế, bền vững về mặt mơi trường và bền vững về mặt xã hội. Các biện pháp canh tác cơ giới đều phải đáp ứng các yêu cầu trên. Theo kết quả nghiên cứu của các nhà nơng học, các tàn dư hữu cơ thực vật, các sản phẩm phụ sau thu hoạch như ngọn lá mía nếu được vùi trả lại đất là một trong những nguồn cung cấp dinh dưỡng chủ yếu cho cây trồng. Các chất hữu cơ trong quá trình khống hố cĩ tác dụng kích thích sự hoạt động của hệ động vật và vi sinh vật đất - từ đĩ cải thiện kết cấu đất, hạn chế xĩi mịn, tăng Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......10 khả năng ngấm và giữ nước của đất, tăng khả năng đệm của đất. Làm giảm độ độc của nhơm và mangan, tạo mơi trường thuận lợi cho bộ rễ hoạt động. Vùi tàn dư cây trồng làm phân bĩn vừa cung cấp dinh dưỡng cho cây vừa cải thiện các đặc tính lý, hố sinh học của đất nâng cao độ phì nhiêu của đất để sản xuất được ổn định, lâu bền [18,24] Với lý luận”Hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp”. Các nhà nơng học nhấn mạnh sự cân bằng các nguyên tố vi lượng và khống được thu hồi từ chính những tàn thể thực vật, vận dụng lý luận IPNS, gần đây trên thế giới và ở Việt Nam việc thu dọn NLM sau thu hoạch được gắn liền với việc tận dụng 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 đốt lá mía. Theo một số nhà khoa học, đối với những vùng cĩ khí hậu khắc nghiệt, nguồn nước khan hiếm ruộng mía được phủ kín ngọn lá mía đã băm thái cĩ thể kéo dài chu kỳ tưới từ 15 – 20 ngày so với 8 – 10 ngày ở ruộng khơng được 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 xenlulơ, sẽ làm tăng năng xuất mía từ 3 – 12,2 tấn/ha [30]. Vùi NLM cĩ tác dụng làm tăng khả năng hút dinh dưỡng của mía, tăng khả năng giữ nước của đất hạn chế cỏ dại nâng cao độ phì nhiêu của đất. Kết quả nghiên cứu của Prasad và cộng sự cho thấy: ủ lá mía tiết kiệm được 30% lượng nước cần tưới và tăng năng suất mía 10%, năng suất đường 9% so với khơng ủ lá. Ngồi ra lá mía cịn chứa 1 - 1,5% Nitơ, 0,005-0,01%P2O5 và 1,5-1,8%K2O, 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 đất ngọn lá mía đã được băm thái cĩ tác dụng làm tăng năng suất của mía lưuv gốc, hàm lượng nitơ tống số cao hơn nhiều so với các ruộng mía khơng được vùi ngọn lá mía [26]. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......11 Vùi 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 thơng thường. ðiều này đã mở ra một hướng chiến lược mới trong việc quản lý, xử lý và sử dụng NLM sau thu hoạch. Ở nước ta, theo kết quả nghiên cứu gần đây của TS Trần Cơng Hạnh và các cộng sự, cứ mỗi vụ thu hoạch tuỳ theo giống và năng suất mía cĩ thể trả lại cho đất lượng ngọn lá mía bằng từ (30-40%) năng suất cây mía. Vùi 25-30 tấn NLM cho 1ha kết hợp với chế độ bĩn phân hố học hợp lý khơng những trả lại cho đất trung bình từ 104kg Nitơ, 12 kg P2O5, 55 kg K2O, mà cịn tác dụng tăng năng suất mía, tăng chất lượng mía (chữ đường thương phẩm Commecial Cane Sacarose CCS) ngay trong vụ đầu, làm tăng lượng mùn trong đất, tăng số lượng vi sinh vật cĩ ích, làm cho đất cĩ cấu tượng tốt, chống rửa trơi, xĩi mịn, tiết kiệm chi phí phân bĩn khá cao, gần 10 triệu đồng/1ha trong 3 cụ so với bĩn đạm, lân k._.ali đơn theo tổng lượng chất dinh dưỡng ngang nhau [11]. Vùi trả lại NLM sau thu hoạch liên tiếp trong 1 chu kỳ mía cĩ tác dụng bồi bổ đất tăng hàm lượng các chất hữu cơ, giảm nhơm di động, tăng độ pH, cải thiện một số đặc tính quan trọng của đất, gĩp phần cải tạo bảo vệ và nâng cao dần khả năng sản xuất của đất trong điều kiện nguồn phân chuồng ngày càng khan hiếm. ðối với ruộng mía lưu gốc, nếu tồn bộ NLM sau thu hoạch được băm nát rải đều trên mặt ruộng cĩ tác dụng giữ ẩm rất tốt trong điều kiện thời tiết khơ hạn (tháng 11, 12 và tháng 1 năm sau) thúc đẩy sự nẩy mần của gốc mía. Thực tế cho thấy ruộng mía lưu gốc được phủ một lớp ngọn lá mía được băm thái thì tỷ lệ nảy mần thường cao hơn so với ruộng mía được đốt là từ 10-15% trong điều kiện thời tiết khơ hạn và khơng co nguồn nước tưới, đồng thời tốc độ sinh trưởng đảm bảo hơn. Chính những ưu điểm trên đây cho nên hiện nay việc xử lý, sử dụng NLM sau thu hoạch làm phân bĩn, làm vật liệu che phủ giữ ẩm. nhằm bảo vệ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......12 và nâng cao khả năng sản xuất của đất bảo vệ mơi trường… đang được quan tâm giải quyết. ðĩ là một biện pháp khả thi, cĩ thể phổ biến rộng rãi và hiệu suất đầu tư cao nếu tồn bộ NLM được băm nhỏ và vùi lấp tốt. Vấn đề này đang được nhà nước, ngành mía đường quan tâm và người trồng mía đĩn nhận tích cực. 1.3. Một số đặc điểm 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 định các thơng số kỹ thuật cần thiết cho mẫu máy băm thái ngọn lá mía, điều cần thiết là nghiên cứu các đặc điểm 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 đặc điểm sinh học và quy trình canh tác cây mía ảnh hưởng đến sự làm việc của máy băm thái ngọn lá mía Mía là cây trồng trên cạn, các vùng được quy hoạch trồng mía hầu hết là vùng đất xám phù sa cổ và các loại đất đồi dốc từ 80 – 150. Ngọn lá mía cĩ sợi xơ, các sợi sơ cĩ độ bền tương đối cao khi cĩ độ ẩm phù hợp, cản trở quá trình băm thái. Ở Việt Nam khoảng cách giữa các hàng mía thay đổi từ (0,9 – 1,4) m. Tuỳ thuộc và loại đất, độ phì nhiêu, mức độ thâm canh. ðất đồi, đất ít màu mỡ khoảng cách các hành từ (0,9 – 1) m. Ở miền Trung Nam bộ dùng giống mía nhỏ cây, trình độ thâm cánh chưa cao, khoảng cách từ 0,7 đến 0,8m. ðất bãi bồi, đất tốt khoảng cách các hành từ (1,1 – 1,4)m. Mía thường được để tái sinh gốc (gọi là mía lưu gốc) do đĩ việc sử lý ngọn lá mía sau thu hoạch ở những ruộng mía này phải đảm bảo tỷ lệ hư hại gĩc mía cho phép để đảm bảo mật độ mía cây sau này. Mật độ mía là chỉ tiêu quan trọng đầu tiên để đảm bảo năng suất. Trong quá trình chăm sĩc mía để cây hấp thụ phân bĩn được tốt, hạn chế bốc hơi và chống đổ do bão giĩ. Người ta thường sử dụng cầy vun gốc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......13 cho mía khi đã đủ mật độ cây. ðể đo được H ta sử dụng thước lá, đo trên 10 luống mía liên tiếp cho cả hai loại ruộng mía: mía thường và mía thâm canh cao (TCC). Bảng 1.1 ðộ mấp mơ ruộng mía sau thu hoạch. Loại mía Khoảng cách luống (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Trung bình (cm) Thơng thường 100 6 7 5 6 8 10 6.5 9 11 8 7.65 TCC 140 17 16 17 14 16 13 17 15 16 16 15.7 ðộ mấp mơ mặt đồng ảnh hưởng rất lớn đến sự chuyển động ổn định của liên hợp máy và do đĩ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng băm thái 1.3.2. Khối lượng ngọn lá mía sau thu hoạch trên đồng. Ngọn lá mía sau thu hoạch được phân bố trên mặt ruộng khơng cĩ quy luật và rất khơng đều. 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 độ đầu tư chăm sĩc, mật độ cây mía trên đơn vị diện tích. Trong điều kiện nước ta hiện nay, cơng việc thu hoạch chủ yếu là lao động thu cơng nên sự phân bố ngọn lá mía sau thu hoạch trên đồng ruộng phụ thuộc chủ yếu vào thĩi quen, tập quán của người lao động. 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 đặc điểm sinh học và điều kiện thực tế chúng tơi chọn 3 loại giống điển hình là MI 55-177, Qð11 và Roc 10. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......14 1.3.2.1 Xác định kích thước lá mía. Sử dụng thước lá đo vị trí rộng nhất của lá, đo chiều dài tất số lá mía trên cây, đặc biệt lưu ý đo phần bẹ lá và ngọn cịn lại sau đĩ tính giá trị trung bình theo cơng thức: n b b n 1i i tb ∑ == (1.1) và n l l n 1i i tb ∑ == (1.2) Trong đĩ: btb và ltb là các giá trị bề rộng trung bình và chiều dài trung bình của lá trên cây (m) n: Số lá mía bi, li là chiều rộng và chiều dài của lá thứ i. Bảng 1.2 Kết quả thu được trên một số giống mía trồng phổ biến như sau: 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 khơng nhiều. Chiều dài bẹ lá cịn lại từ 20-27cm, giữa bẹ lá cĩ phần thắt lại dễ bị gãy do đĩ phần bẹ lá dễ bị tách khỏi phần lá dưới tác động cơ học. 1.3.2.2. Khoảng cách giữa các luống mía Khoảng cách giữa các luống mía được tính bằng cơng thức sau: Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......15 1n L Btb − = (1.3) Trong đĩ: Btb: Khoảng cách giữa các luống mía (m) L: Khoảng cách giữa các luống thứ nhất đến luống thứ n của ruộng mía (m) n: Số luống mía Kết quả đo được như sau: ðất đồi: 0,98 – 1,1m ðất bãi: 1,1 – 1,2 m Trong thực tế các máy rạch hàng trồng mía cĩ khoảng cách cố định 1,1m hoặc 1,2m. Với khoảng cách này việc đưa cơ giới vào các khâu canh tác cịn gặp khĩ khăn. Tốt nhất nên trồng với khoảng cách giữa các hàng mía là 1,2 – 1,4m. 1.3.2.3. Số lượng ngọn lá mía trên 1 đơn vị diện tích sau thu hoạch (ha) Giả thiết sau thu hoạch ruộng giữ nguyên hiện trạng, ngọn lá mía khơng bị lấy đi làm thức ăn cho trâu bị. Số lượng lá mía tính theo cơng thức sau: 10000. B a A tb m n = (1.4) Trong đĩ: An: Số lượng ngọn mía am: Số lượng cây mía trên 1m chiều dài luống mía Btb: Khoảng cách trung bình của các luống mía 1.4. Tình hình xử lý ngọn lá mía trên thế giới và ở Việt Nam Tình hình xử lý ngọn lá mía trên thế giới và ở nước ta – Ưu điểm của các phương pháp xử lý ngọn lá mía hiện nay. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......16 Ngọn lá mía sau khi thu hoạch cần phải được xử lý càng sớm càng tốt để tạo điều kiện cho mía gốc nảy mầm, hoặc đảm bảo cho việc tiến hành các cơng việc chăm sĩc mía lưu gốc, cày phá gốc mía, vệ sinh đồng ruộng phục vụ cho chu kỳ trồng mía tiếp theo được thuận tiện. Cĩ nhiều phương pháp xử lý ngọn lá mía khác nhau tuỳ thuộc vào tập quán, kỹ thuật canh tác, trình độ cơng nghệ, khả năng ứng dụng cơ giới của từng địa phương, lãnh thổ, các vùng trồng mía khác nhau trên thế giới. 1.4.1. Phương pháp đốt lá mía Cĩ hai hình thức: đốt trước và sau khi thu hoạch. - ðốt trước thu hoạch áp dụng nhiều ở các nước cĩ trình độ cơ giới hĩa cao, vùng mía tập trung chuyên canh lớn, khơng sử dụng phần ngọn làm hom giống. Trước khi thu hoạch người ta đốt lá để việc thu hoạch được dễ dàng. Ở một mức độ nào đĩ cịn giảm chi phí vận chuyển về nhà máy do đốt mía đã mất đi một lượng nước đáng kể. Phương pháp này được sử dụng nhiều ở CuBa, các nước Nam Mỹ … - ðốt sau khi thu hoạch: Là hình thức phổ biến nhất, ở nước ta và một số các nước trên thế giới hiện nay chủ yếu sử dụng phương pháp này. Ruộng mía sau thu hoạch từ 5 đến 10 ngày thì ngọn lá mía khơ người ta đốt ngọn lá mía vào buổi chiều tối ít giĩ để đảm bảo ngọn lá mía được cháy triệt để và hạn chế hỏa hoạn cĩ thể xảy ra. * Ưu điểm của phương pháp đốt là nhanh gọn triệt để dễ làm giải phĩng nhanh mặt đồng, ít tốn lao động và khơng cần đầu tư. Ngồi ra đốt lá cịn diệt trừ được mầm mống sâu bênh, làm tăng nhiệt độ đất. Nhiệt độ đất tăng thúc đẩy việc hút thức ăn và quá trình tái sinh của mía gốc nếu điều kiện thời tiết thuận lợi đủ ẩm. Mía gốc tái sinh sớm, nhanh và mạnh, tỷ lệ tái sinh cao là những yếu tố cơ bản đầu tiên đảm bảo năng suất mía cao. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......17 Hình 1.4 - Ảnh quang cảnh đốt ngọn lá mía trên mặt đồng sau thu hoạch Mặt khác, đốt lá cịn làm tăng độ pH, tăng hàm lượng một số nguyên tố khống, đặc biệt là Kali [32]. Ở Brazil, thơng báo rằng: đốt lá là một biện pháp phổ biết vì nếu khong đốt một khối lượng lá mía và cỏ (10 – 15 tấn/ha) sẽ gây khĩ khăn và làm chi phí lao động tăng thêm cho việc cày chăm sĩc. Mặt khác, năng suất mía trong trường hợp khơng đốt cĩ thể bị giảm so với đốt nếu khơng thêm phân đạm mà giá thành phân đạm lại rất cao. * Nhược điểm chủ yếu của phương pháp đốt là làm mất đi một khối lượng khá lớn các chất hữu cơ cĩ thể trả lại cho đất hàng năm làm cho đất trở nên chai cứng, khĩ cày bừa hủy hoại một lượng lớn vi sinh vật cĩ ích đặc biệt là trong điều kiện thời tiết khơ hạn, độ ẩm khơng khí thấp kéo dài và thiếu nguồn nước tưới các ruộng mía lưu gốc dễ bị chết gốc mía. ðây cũng chính là nguyên nhân làm giảm khả năng sản xuất của đất và làm thối hĩa đất. Ngồi ra đốt lá cịn được coi là một nguyên nhân gây ơ nhiễm mơi trường và dễ xảy Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......18 ra hỏa hoạn do làm tăng lượng khí CO và O3 trong khí quyển [27]. Theo quan điểm phát triển nơng nghiệp bền vững Bộ Khoa học Cơng nghệ và Mơi trường, Bộ Nơng nghiệp và phát triển Nơng thơn khuyến cáo khơng dùng biện pháp đốt ngọn lá mía sau thu hoạch. ðặc biệt ở vùng mía nguyên liệu của Cơng ty Mía đường Lam Sơn (Thanh Hĩa) đã cĩ chủ trương và chính sách cụ thể khuyến khích, hỗ trợ các chủ hộ trồng mía giữ lại ngọn là mía làm phân và vật liệu chu phủ giữ ẩm [7]. 1.4.2. Dọn lá mía bằng thủ cơng Là phương pháp dồn lá mía thành đống, bĩ thành từng bĩ và vận chuyển ra ngồi hoặc vận chuyển từ hành mía chưa chăm sĩc sang hàng mía đã cày bĩn phân chăm sĩc theo kiểu luân phiên. Sau khi đã hồn thành các cơng việc làm đất hoặc chăm sĩc như: cày, lọc gốc, bĩn phân, mía kết thúc giai đoạn tái sinh hoặc kết thúc việc trồng mới, ngọn lá mía lại được đưa trở lại ruộng mía để che phủ, sau đĩ sẽ được vùi vào trong đất khi cày vui gốc, chăm sĩc cho mía. Ở Ấn ðộ người ta khơng vận chuyển ngọn lá mía ra ngồi mà đào các rãnh sâu giữa các luống mía. Ngọn lá mía được dồn vào rãnh này trộng với phân lân trở thành nguồn phân hữu cơ bĩn cho mía. - Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản dễ làm, sử dụng lao động thủ cơng, chủ động hồn tồn về thời gian. Ruộng mía được che phủ ngọn lá mía được giữ ẩm rất tốt, hạn chế được cỏ dại, thực tế cho thấy nếu phủ giữ ẩm tốt cĩ thể giảm được một lần làm cỏ. Phương pháp này đã được sử dụng ở các vùng nguyên liệu của nhà máy ðường Việt Nam – ðài Loan như ở Nơng trường Hà Trung, Nơng trường Vân Du (Thanh Hĩa) và trong một số vùng phía Nam với quy mơ hẹp và đơn lẻ. - Nhược điểm: Tốn nhiều cơng lao động phải vừa gom vừa vận chuyển qua lại với khối lượng lớn (20 – 25 tấn x 2 lần), phải chi phí khoảng từ (15 – 20) cơng/ha, khơng đáp ứng được yêu cầu thời vụ của canh tác mía. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......19 Lượng lá mía tập trung trong mùa khơ hanh dễ xảy ra hỏa hoạn. Lá mía cịn nguyên nên khả thấm nước, khả năng xâm nhập của các loại vi khuẩn khĩ hơn nên thời gian phân hủy lâu hơn. Nếu thiếu độ ẩm thì việc cày bừa chăm sĩc sẽ gặp khĩ khăn. Vì vậy phương pháp này chỉ áp dụng cho những ruộng mía nhỏ đơn lẻ. 1.4.3. Làm nát ngọn lá mía ngay trên mặt đồng bằng cày chảo hay bừa đĩa nặng hoặc phay Ruộng mía sau khi thu hoạch người ta sử dụng cày chảo hoặc bừa đĩa nặng hoặc phay (phổ biến là dùng bừa đĩa nặng) liên hợp với máy kéo MTZ 50/80 đi lại nhiều lần ngang dọc cho đến khi ngọn lá mía được băm nát trộn với đất, sử dụng cày trụ khơng bị ùn cản là được. Phương pháp này được sử dụng nhiều ở Nơng trường Hà Trung (Thanh Hĩa) và một số nơi. - Ưu điểm: đơn giản, dễ thực hiện, sử dụng trang thiết bị hiện cĩ mà khơng cần phải đầu tư trang thiết bị mới. Ngọn lá mía được băm, trộn với đất nên thời gian phân hủy nhanh hơn. - Nhược điểm: Chi phí cao do phải thực hiện nhiều lượt, thực tế khảo sát tại Nơng trường Hà Trung (Thanh Hĩa) cho thấy phải bừa trung bình 7 – 8 lượt mới đảm bảo yêu cầu (tương đương với 2,5 – 3 ha TC). Thời gian thực hiện lâu ảnh hưởng đến yêu cầu thời vụ khẩn trương của việc làm đất trồng mía. Liên hợp máy đi lại nhiều lần trên mặt đồng gây nén đất khơng phù hợp với yêu cầu của quy trình làm đất tối thiểu hiện nay với máy theo nguyên lý phay khi gặp lớp ngọn lá mía thì máy bị nâng dần lên, độ sĩt lớn. Mặt khác phương pháp này chỉ sử dụng được cho những ruộng mía phá gốc trồng lại. Vì vậy phương pháp này được khuyến cáo ít sử dụng. 1.4.4. Phương pháp liên hợp máy thu hoạch cây – ngọn lá mía Theo phương pháp này ngọn lá mía cùng với thân cây mía được máy thu hoạch cùng lúc. Khi vào máy phần ngọn lá mía được tách riêng và được làm nát phun ra trên mặt đồng thành những búi nhỏ hoặc được cắt thành Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......20 những đoạn ngắn (15–20 cm) khơng cản trở quá trình làm đất hay chăm sĩc mía lưu gốc. Phương pháp này được sử dụng nhiều ở Cu Ba và các nước Nam Mỹ trước đây. - Ưu điểm: là phương pháp liên hợp chi phí năng lượng thấp, máy đi lại ít lượt trên mặt đồng cĩ thể áp dụng phương pháp làm đất tối thiểu. - Nhược điểm: Yêu cầu trình độ cơ giới hĩa cao, trang thiết bị máy mĩc đồng bộ quy hoạch đồng ruộng tốt, do đĩ chi phí ban đầu lớn, cơng nghệ chế tạo hiện đại, trình độ sử dụng cao. Trong điều kiện nước ta chưa cĩ khả năng áp dụng phương pháp này. 1.4.5. Phay cuốc vùi Phay cuốc vùi là loại máy do Cộng hịa Pháp chế tạo được Cơng ty đường Bourrbon Tây Ninh đưa và thử nghiệm trong vụ mía đường 2000 – 2001. Nguyên tắc của nĩ là sử dụng mặt đồng để làm tấm kê, lưỡi cắt được bố trí trên cơ cấu 4 khâu. Khi làm việc lưỡi cắt bổ từ trên xuống như động tác Hình 1.5 - Ảnh thu hoạch mía bằng máy liên hợp Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......21 cuốc đất. Ngọn lá mía được chặt ra thành từng khúc hoặc được dí sâu xuống đất. ðây là phương pháp liên hợp vừa băn thái lá mía vừa làm đất. - Ưu điểm: Máy thực hiện cùng lúc hai cơng đoạn – phù hợp với yêu cầu của nguyên lý làm đất tối thiểu. Ngọn lá mía vừa được cắt vừa được vùi dưới đất nên cĩ thể rút ngắn thời gian phân hủy giải quyết được tính căng thẳng thời vụ trồng mía, chi phí lao động thấp. - Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, địi hỏi cơng nghệ chế tạo tiên tiến, nguồn động lực yêu cầu phải lớn do đĩ phải chi phí để trang bị lại nguồn động lực, giá máy cũng rất cao. Máy chỉ làm việc tốt ở vùng đất nhẹ và cũng phải đi lại nhiều lần mới đạt yêu cầu vì thế khả năng áp dụng đại trà bị hạn chế. 1.4.6. Sử dụng cày một lưỡi liên hợp với máy kéo cỡ lớn cày sâu từ 40 – 50 cm kết hợp với lao động thủ cơng vùi lấp tồn bộ ngọn lá mía xuống đất và tười nước ðây là phương pháp 1 giai đoạn. Liên hợp máy tạo thành rãnh sâu dùng lao động thủ cơng dồn lá mía xuống rãnh của đường cày trước để đường cày tiếp theo lấp lại. Hệ thống máy này đã được Cơng ty đường Việt Nam – ðài Hình 1.6 - Ảnh máy cuốc vùi của Pháp Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......22 Loan (Thanh Hĩa) nhập vào dùng thử tại vùng nguyên liệu của Cơng ty như nơng trường Hà Trung, Thạch Quảng, xã Thành Tâm (Thạch Thành) ….. - Ưu điểm: Ngọn lá mía được vùi sâu cĩ đủ độ ẩm thúc đất quá trình phân hủy nhanh hơn. Máy đi lại trên đồng ít lần, và cày sâu tạo điều kiện tốt để thực hiện quy trình làm đất tối thiểu. Tốc độ làm đất nhanh đáp ứng yêu cầu thời vụ trồng mía. - Nhược điểm: Chỉ sử dụng được ở diện tích mía phá gốc trồng lại, tầng đất canh tác phải dày và khơng cĩ đá ngầm. Trang thiết bị động lực cĩ cơng suất quá lớn, đắt tiền (máy kéo cơng suất từ 200 – 250CV), cơng nghệ chế tạo cao. ðối với nước ta diện tích trồng mía thường manh mún, các vùng quy hoạch trồng mía chủ yếu là vùng đồi trung du cĩ nhiều đá ngầm kinh tế cịn khĩ khăn, do đĩ khả năng áp dụng phương pháp này chưa phù hợp. 1.4.7. Phương pháp băm thái ngọn lá mía Sử dụng máy băm thái ngọn lá mía để băm thái và rải sản phẩm trên mặt đồng cĩ bộ phận làm việc gồm roto trên cĩ lắp dao bằng khớp bản lề. Khi làm việc roto quay dưới tác dụng của mơmen truyền tới từ trục thu cơng suất của máy kéo, ngọn lá mía sẽ được băm thái và tung sản phẩm thái ra mặt đồng. Trong thời gian qua đã cĩ nhiều cơ quan đơn vị đầu tư nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm loại máy này. Viện Cơ ðiện nơng nghiệp đã thiết kế mẫu băm thái kiểu hai giai đoạn: Giai đoạn 1 vơ gom vật liệu, giai đoạn 2 cát thái Mẫu máy cĩ ưu điểm là cắt tốt nhưng bộ phận gom thường bị sĩt và hay hỏng. Mẫu máy đã thử nghiệm tại Nơng trường Hà Trung (Thanh Hĩa) nhưng chưa được người sử dụng chấp nhận. Khoa Cơ ðiện – trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội đã thiết kế mẫu máy băm thái BTLM-1,2 theo nguyên lý lắp dao khớp bản lề trên roto, cĩ chiều quay ngược với chiều quay của phay đất. Qua các lần thử nghiệm tại trại giống mía của Cơng ty Cổ phần Mía ðường Lam Sơn (Thanh Hĩa) cho thấy mẫu máy đã khắc phục được các nhược điểm ở một số mẫu máy khác. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......23 Máy đáp ứng các yêu cầu cơ bản của khâu băm thái lá mía và đã được hội đồng nghiệm thu cấp nhà nước cơng nhận. Song do thời gian cịn hạn chế việc nghiên cứu để hồn thiện thiết kế và cơng nghệ chưa được đầu tư thích đáng. ðể mẫu máy này sớm chuyển giao vào sản xuất cần nghiên cứu tiếp để hồn thiện thiết kế và cơng nghệ chế tạo mẫu máy. Nhận xét: - Cây mía tiếp tục được quan tâm đầu từ phát triển trong thời gian tới, Muốn tăng năng suất, giảm giá thành để tăng khả năng cạnh tranh của ngành mía đường nước ta với các nước trong khu vực và trên thế giới cần phải đầu tư cơ giới hĩa canh tác mía cùng với các biệp pháp thâm canh và ứng dụng các tiến bộ khoa học khác như sinh học, hĩa học …. - Nhu cầu sử dụng ngọn lá mía để làm phân bĩn, che phủ đất tăng lượng mùn hữu cơ, bổ xung các nguyên tố khống cải tạo đất và tăng khả Hình 1.7- Ảnh mẫu máy băm thái lá mía BTLM-1,2 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......24 năng canh tác của đất trồng mía, bảo vệ tài nguyên đất là rất cần thiết đang được Nhà nước, ngành mía đường và người trồng mía quan tâm đặc biệt. - Trong điều kiện tự nhiên, kinh tế, trình độ cơng nghệ, tập quán canh tác và khả năng lao động của nước ta hiện nay, phương pháp xử lý ngọn lá mía bằng cơng cụ băm thái và rải sản phẩn trên mặt đồng như máy BTLM-1,2 của trường ðại học nơng nghiệp Hà nội cĩ tính khả thi cao hơn các giải pháp khác và được các cơ sở trồng mía đĩn nhận. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......25 CHƯƠNG 2 KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY BĂM THÁI LÁ MÍA BTLM-1,2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP HỒN THIỆN THIẾT KẾ VÀ CƠNG NGHỆ MẪU MÁY 2.1. Kết cấu và nguyên lý làm việc của máy băm thái lá mái BTLM – 1,2 2.1.1. Kết cấu của máy băm thái lá mía BTLM – 1,2 Máy cĩ bộ phận băm thái kiểu dao búa lắp trên rơto trục ngang treo sau máy kéo MTZ.80/82. Khi băm thái ngọn lá mía, các dao cắt cĩ thể cắt nhỏ và vị dập nát ngọn, lá mía sau đĩ trải đều trên mặt đồng. Kết cấu của máy được biểu diễn trên hình 2.1. Máy băm thái lá mía BTLM -1,2 gồm các bộ phận sau: 1. Khung máy. 2. Bộ truyền bánh răng cơn. 3. Trục chủ động . 4. Bộ truyền xích. 5. Bánh xe. 6. Nắp che bộ truyền xích. 7. Trục trống quay. 8. Trống quay 9. Dao. 10. Tấm kê. 11. Nắp che. Hình 2.1- Hình vẽ kết cấu máy băm lá mía Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......26 Hình 2.2 - Mơ hình máy băm thái lá mía 2.1.2. Nguyên lý làm việc. Bộ phận cơng tác nhận nguồn động lực từ máy kéo qua truyền động bánh răng cơng 2 vào trục chủ động 3, truyền động từ trục 3 sang trục 7 nhờ bộ truyền động xích 4. Làm cho trống 8 trên đĩ cĩ lắp các dao cắt 9 quay theo ngược chiều với chiều phay đất. Dưới tác dụng của lực ly tâm các dao được duỗi thẳng ra ở vị trí làm việc theo hướng đường kính ngồi của trống quay. Khi dao đi xuống ở vị trí thấp nhất sẽ gặp vật liệu cắt (ngọn lá mía) và vơ vật Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......27 liệu lên đến tấm kê và thực hiện nhiệm vụ cắt nhỏ vật liệu rồi phun về phía sau như hình 2.2. 2.1.3. Những ưu nhược điểm của mẫu máy BTLM – 1,2 2.1.3.1 Ưu điểm Qua nhiều thí nghiệm ta thấy máy BTLM-1,2 cĩ những ưu điểm sau: - Về nguyên lý hoạt động của máy theo kiểu các dao được lắp lỏng trên trống quay theo chiều phay ngược cĩ nhiều ưu việt hơn so với các nguyên lý của các máy khác. Kết quả khảo nghiệm mãu máy BTLM-1,2 cho trên bảng 2.1. Hình 2.3 - Ảnh mẫu máy thí nghiệm đang làm việc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......28 Bảng 2.1 Kết quả khảo nghiệm của máy Số truyền của máy kéo Vm (m/s) Thơng số động học (λ = d m V V ) Lượng cung cấp (Kg/s) Chiều dài TB đoạn thái (mm) ðộ dập nát (%) Lượng sản phẩm khơng đạt yêu cầu (kg/m2) Tình trạng động cơ Ghi chú I (0,576) 46.87 0.829 155 100 0.02 Bình thường ðạt yêu cầu II (1,05) 25.7 1.512 197 100 0.18 Bình thường ðạt yêu cầu III (1,7) 15.88 2.448 232 100 0.25 Bình thường ðạt yêu cầu IV (2,14) 12.6 3.081 318 80 0.35 Bình thường Cịn sĩt Bảng 2.2 Bảng kết quả thí nghiệp ở số truyền 3 và 4 Số truyền của máy kéo Vm (m/s) Thơng số động học (λ = d m V V ) Lượng cung cấp Kg/s Chiều dài TB đoạn thái (mm) ðộ dập nát (%) Lượng sản phẩm khơng đạt yêu cầu (kg/m2) Tình trạng động cơ Ghi chú III(1,7) 20 2.448 190 100 0.21 Bình thường ðạt yêu cầu IV(2,14) 15.9 3.08 218 100 0.25 Bình thường Máy rung Kết quả thử nghiệm cho thấy: Ở chế độ Vd = 27 m/s máy làm việc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật ở số truyền I, II, III. Ở số truyền IV sản phẩm sau khi băm thái bị sĩt nhiều do chế độ động học khơng đúng. Ở chế độ Vd = 34 m/s chỉ thử nghiệm ở số truyền III và IV máy làm việc đạt yêu cầu, ở số truyền IV máy làm việc rung hơn do kết cấu chưa hợp lý. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......29 Xem xét mặt đồng sau khi băm thái một lượt, tiến hành lấy mẫu đánh giá chất lượng băm thái. Ta cĩ kết quả như bảng sau. Bảng 2.3 Chất lượng băm thái Kết quả lựa chọn Stt Trọng lượng mẫu (kg/m2) > 35cm (kg) (20- 34)cm (kg) < 20cm (kg) Tỷ lệ của K so với tổng số (%) Bề rộng trung bình (cm) ðộ dập nát (%) Số gốc bị dập 1 0.540 0.036 0.072 0.362 6.7 2.8 100 0 2 0.960 0.11 0.32 0.53 11.4 1.7 100 2 3 1.22 0.23 0.41 0.58 19 2.85 100 1 4 1.4 0.250 0.46 0.0696 17.8 2.5 100 0 5 1.31 0.212 0.61 0.488 16.2 3.8 100 1 TB 1.086 0.1676 2.73 Số lượng sản phẩm thu hồi được trung bình là 1.086 kg/m2 đạt 90,5% so với khối lượng ngọn lá mía xác định trước khi tiến hành băm thái điều đĩ chứng tỏ 9,5% khối lượng lá mía đã bị nát vụn trộn vào trong đất. Gần 40% khối lượng đoạn băm thái được trộn đất và hơn 80% khối lượng đoạn băm thái được băm nát. Bề rộng trung bình của đoạn sản phẩm sau khi băm thái là 2.73 cm chứng tỏ 100% sản phẩm đã được nứt dọc. Ruộng mía sau khi băm thái đủ điều kiện để tiến hành các khâu canh tác tiếp theo. Số lượng gốc mía hư hại: (những gốc mía bị vỡ, dập, lốc …) nằm trong khoảng cho phép 4 gốc/10m dài. Một số gốc bị cắt phần ruột, phần vỏ cịn lại khi xem xét khơng bị hư hại vẫn cịn khả năng nảy mầm. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......30 Hình 2.5- Ảnh ngọn lá mía sau khi băm thái Hình 2.4- Ảnh máy đang cơng tác Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......31 2.1.3.2 Nhược điểm Qua các thí nghiệm ta thấy mẫu máy cịn cĩ những tồn tại sau đây: - Tỷ lệ lá được cắt nhỏ cịn thấp, chủ yếu lá mía mới bị vị nát do đĩ sau khi băm thái các khâu canh tác tiếp theo như chăm xĩc, làm đất vẫn cịn tình trạng lá quấn vào bộ phận làm việc của máy canh tác. - ðộ bền của dao kém, lưỡi dao nhanh mịn, lỗ và chốt dao nhanh bị hỏng. 2.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu hồn thiện thiết kế và cơng nghệ chế tạo mẫu máy 2.2.1. Mục đích nghiên cứu ðể khắc phục các nhược điểm của mẫu máy hiện tại đề tài cần phải tính tốn kiểm tra xác định các thơng số động học, động lực học và các thơng số cấu tạo để lựa chọn chế độ làm việc hợp lý của máy đồng thời nghiên cứu quy trình cơng nghệ chế tạo các bộ phận làm việc chính của mẫu máy làm cơ sở chuyển giao mẫu máy vào sản xuất. 2.2.2. Nội dung nghiên cứu Do điều kiện thời gian cịn hạn chế cho nên đề tài chỉ tập trung hồn thiện thiết kế và cơng nghệ chế tạo bộ phận băm thái của máy bao gồm dao, chốt dao và trống.lắp dao. 2.2.2.1. Hồn thiện thiết kế - Tính tốn kiểm tra vận tốc cắt của dao. - Tìm giải pháp hạn chế xung lực va chạm tại chốt dao để nâng cao độ bền. - Thiết kế lại kết cấu dao cắt và chốt thỏa mãn các yêu cầu đặt ra. 2.2.2.2. Hồn thiện cơng nghệ chế tạo dao và chốt dao Nghiên cứu chọn vật liệu chế tạo dao và phương pháp gia cơng, nhiệt luyện dao và chốt dao. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......32 2.2.3. Phương pháp nghiên cứu ðể kiểm tra tính tốn tốc độ cắt của dao đề tài sử dụng các phương pháp tính tốn trong động lực học máy, cơ học giải tích, cơ học lý thuyết. ðể tìm ra biện pháp hạn chế xung lực va chạm tại dao và chốt dao đề tài sử dụng lý thuyết tính tốn của bài tốn va chạm của vật quay. ðể tính tốn các thơng số: khối lượng, mơ men quán tính, vị trí khối tâm của dao đề tài sử dụng phần mềm SolidWorks. ðể mơ phỏng nguyên lý hoạt động của máy đề tài ứng dụng Simulation trên phần mềm SolidWorks 2006. ðể tính tốn ứng suất, biến dạng và vị trí nguy hiểm trên dao dùng ứng dụng Cosmos trên phần mềm SolidWorks 2006. ðể thống kê tính tốn dùng Excel. Khi xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo dao và chốt. sử dụng một số cơng nghệ đúc thép hợp kim, cơng nghệ nhiệt luyện và cơng nghệ cắt gọt. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......33 CHƯƠNG 3 HỒN THIỆN THIẾT KẾ BỘ PHẬN BĂM THÁI LÁ MÍA 3.1. Kết cấu, nguyên lý hoạt động và điều kiện làm việc của bộ phận băm thái 3.1.1. Kết cấu và nguyên lý hoạt động của bộ phận băm thái a/ Kết cấu Kết cấu của bộ phận băm thái biểu diễn trên hình 3.1 Kết cấu bộ phận băm thái bao gồm: 1: Dao. 2: Chốt dao. 3: Tai dao. 4: Trống quay. 5: Bích. 6: Trục. Bộ phận băm thái gồm dao cắt 1 (24 dao) lắp bằng bản lề trên trống quay 4 thơng qua chốt dao 2 và tai dao 3. Tang quay 4 được lắp trên trục 6 nhờ mặt bính 5. Khi làm việc tang quay nhận chuyển động từ bộ truyền xích đến trục 6. b/ Nguyên lý hoạt động Khi làm việc trống 4 quay với một vận tốc cần thiết tạo ra lực ly tâm làm cho lưỡi 1 duỗi thẳng ra theo hướng kính của trống và quay theo trống. Khi máy tiến về phía trước, dao cĩ tác dụng như một bàn tay vơ vật liệu cắt (ngọn,lá mía) từ mặt đồng đưa lên đến vị trí cĩ tấm kê cắt và ở đấy dao thực Hình 3.1- Kết cấu bộ phận băm thái Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......34 hiện cơng việc cắt vật liệu sau đĩ cuốn vật liệu đã bị cắt chuyển động theo nắp che của máy phun ra phía sau và trải trên mặt đồng. Khi dao gặp phải vật liệu cứng như gốc mía, đá v.v..dao cĩ khả năng quay ngược trở lại mà khơng bị gẫy. Chất lượng cắt vật liệu phụ thuộc vào vận tốc cắt của dao. ðộ dài của vật liệu sau khi cắt phụ thuộc vào vận tốc trống và vận tốc tiến của liên hợp máy. 3.1.2 ðiều kiện làm việc và yêu cầu chế tạo bộ phận băm thái Dao và chốt làm việc trong điều kiện va đập và ma sát lớn giữa lưỡi dao, đất và vật liệu cắt, giữa phần lưỡi cắt khi tham gia làm việc. Phần thân dao lắp với chốt và chi tiết chốt cũng chịu mài mịn, va đập và cắt dập. Từ điều kiện làm việc trên ta đưa ra yêu cầu kỹ thuật cho dao như sau: - Phần lưỡi cắt phải sắc và cĩ độ cứng cao để chống mài mịn nâng cao tuổi thọ của dao. - ðể giảm ma sát giữa dao và chốt dao bằng kết cấu dùng rãnh bơi trơn. - Phần thân dao khơng được quá cứng vì nếu cứng sẽ dễ bị gẫy do dao va đập với mặt đồng khi làm việc. 3.2. Hồn thiện thiết kế bộ phận băm thái 3.2.1.Nội dung hồn thiện thiết kế bộ phận băm thái ðể nâng cao chất lượng băm thái và độ bền của dao cần phải: - Xây dựng lý thuyết tính tốn, kiểm tra tốc độ cắt của dao khi làm việc - Tìm giải pháp tốt nhất hạn chế xung lực va chạm tại thân dao và chốt dao khi làm việc. - Kiểm tra ứng suất, chuyển vị và vị trí nguy hiểm phát sinh trên dao khi làm việc. - Trên cơ sở đĩ thiết kế lại kết cấu dao gồm: kiểu dáng và các thơng số hình học và động lực học của dao và chốt dao. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......35 3.2.2. Xây dựng lý thuyết tính tốn tốc độ cắt của dao khi làm việc a- Mơ hình tính Hệ gồm: Trống quay và dao, trống quay xem như một ống trụ trịn cĩ bán kính R, mơ men quan tính Jo. Dao AB cĩ khối lượng m khối tâm C. Hệ cĩ hai bậc tự do. Chọn tọa độ suy rộng: q1 = ϕ (ϕ là gĩc quay của tr._.ợc các loại thép hợp kim kết cấu và thép hợp kim cơng cụ. Phương pháp luyện giống như đối với luyện thép cacbon, điều chủ yếu là thời gian và hàm lượng kim loại cho vào. 1. Phối liệu Mẻ liệu phải sạch, lượng phoi khơng được quá 15%: - Phải nắm vững thành phần của mẻ liệu. - ðể tiết kiệm và tránh cháy hao phải nắm vững thời gian cho nguyên tố hợp kim vào và hiệu suất thu hồi. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......63 Bảng 4.1 Bảng phối liệu Vật liệu Tỉ lệ % Thép vụn Cịn lại ðậu rĩt, ngĩt, vật đúc hỏng 35-50 Phoi thép 15-30 Gang <15 Hàm lượng cacbon trong phơi liệu phải bằng cacbon quy định của mác thép cộng với lượng khử cacbon. Hàm lượng cacbon trong phối liệu phải bằng tổng lượng cacbon, gang, thép vụn, phoi thép và đậu rĩt đậu ngĩt... đưa vào. Khi vượt quá quy định thì giảm tỉ lệ gang trong phơi liệu, ngược lại thì dùng vụn cực điện, bột than cốc để tăng hàm lượng cacbon trong phối liệu. Hàm lượng P và S phải thấp hơn 0,06%. - Cacbon lấy theo giới hạn của mác thép. - Lưu huỳnh và phốt pho phải lấy thấp hơn giới hạn quy định 0,005 – 0,1% vì axit khơng khử P và S. - Silic, Mangan và các nguyên tố khác lấy theo hệ số thu hồi. ðể tiết kiệm và tránh cháy hao phải nắm vững thời gian cho nguyên tố kim loại và hiệu suất thu hồi các nguyên tố đĩ vào thép. Theo các bảng 4.2 và 4.3. Bảng 4.2 Bảng hệ số thu hồi các nguyên tố hợp kim Nguyên tố Dạng phối liệu Thời gian nạp liệu Hệ số thu hồi % Ni Niken kim loại 100 Mo Feromolipden 98 W Ferovonfram 98 Cr Ferocrom Cùng một lúc với khi nạp liệu 95 Mn Feromangan 10 phút trước khi ra thép 90 Si FeroSilic 7-10 phút trước khi ra thép 100 V Ferovannadi 7 phút trước khi ra thép 92-95 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......64 Bảng 4.3 Thời gian cho vào và hiệu suất thu hồi của các hợp kim. Hợp kim Mục đích sử dụng Thời gian vào điều kiện đưa vào Hiệu suất thu hồi % Ferosilic Khử oxy ðiều chỉnh Si Cho ferosilic bột khi tạo xỉ hồn nguyên. Khi xỉ trắng tốt cho vào trước lúc ra thép 7-10 phút. 30 – 40 Feromangan Khử ơxy ðiều chỉnh Mn Cho vào sau khi đã cào xỉ ơxyt. Khi xỉ trắng tốt cho vào trong giai đoạn hồn nguyên. 93-95 Ferocrom ðưa Cr vào Ở giai đoạn hồn nguyên, khi xỉ trắng tốt, sau khi đã hồn nguyên được 15 phút thì cho vào. 95 Feromolipden ðưa Mo vào Cho vào khi nạp liệu hoặc cuối giai đoạn nĩng chảy, đem điều chỉnh ở giai đoạn hồn nguyên. 95-98 Ferovonfram ðưa W vào Cho vào ở cuối giai đoạn ơxy hĩa hoặc giai đoạn hồn nguyên, điều chỉnh ở giai đoạn hồn nguyên (cho W xong sau 15 phút mới được ra thép). 95-98 ðồng ðưa Cu vào Cho vào cuối giai đoạn nĩng chảy hoặc đầu giai đoạn ơxy hĩa. 95-98 Nhơm ðưa Al vào Với thép nhơm cao, sau khi théo đã khử ơxy tốt, đạt nhiệt độ cao, trước khi ra thép 8-15 phút cào xỉ, ngừng điện, cho Al vào. 60-80 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......65 2. Nạp liệu Nguyên tác nạp: liệu nhỏ cho vào đáy rồi tiếp đĩ là hợp kim fero rồi tiếp đến liệu to. Những cục liệu to nhất xếp xung quanh nồi. Cách nạp liệu tốt nhất là xếp liệu vào thùng bằng sắt cĩ kích thước và hình dáng như phía trong nồi. Khi nấu thùng sẽ nĩng chảy cùng với mẻ liệu 1 - Khu vực nhiệt độ cao 2,3 – Khu vực nhiệt độ vừa 4 - Khu vực nhiệt độ thấp 3. Quy trình cơng nghệ nấu thép 65Cr trong lị cảm ứng axít Thành phần hĩa học của thép hợp kim 65Cr theo bảng 4.4. Bảng 4.4 Thành phần hĩa học của mác thép đúc 65Cr Mác thép C Mn Si P S Cr Ni Cu 65Cr 0,62-0,70 0.15-0.4 0.17- 0.37 0.04 0.04 0.9-1.2 ≤0.4 ≤0.3 Quy trình nấu thép 65Cr trong lị điện cảm ứng axit thể hiện qua bảng 4.5. 1 1 2 3 4 Hình 4.1- Phân bố nhiệt trong nồi lị cảm ứng Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......66 Bảng 4.5 Bảng quy trình cơng nghệ nấu thép 65Cr Giai đoạn Trình tự Cơng việc Nội dung cơng việc 1 Khai lị Mở điện, cho chạy 60% cơng suất, chờ hết dịng điện xung, từ từ nâng cơng suất đến cực đại 2 ðảo liệu Khi liệu ở phái dưới đã chảy thì phải đảo liệu, khơng để cho liệu dính chồng bắc cầu lên nhau, tiếp tục cho thêm liệu 3 Tạo xỉ Khi liệu đã chảy gần hết cho chất tạo xỉ (mảnh kính hay mảnh thủy tinh vỡ) vào 1,5% Nấu chảy 4 Lấy mẫu Khi liệu đã chảy đến 95% lấy mẫu phân tích, cho hết số liệu cịn lại,. Khi đã chảy hết, giảm cơng suất nghiêng lị ra xỉ rồi tạo xỉ mới 5 Khử ơxy điều chỉnh thành phần Cho feromangan cacbon thấp và ferosilic vào khử ơxy và điều chỉnh Si, Mn. Sau đĩ cho ferocrom cacbon thấp để điều chỉnh Cr 6 ðo nhiệt độ, đo độ khử ơxy ðo nhiệt độ, lấy mẫu đo độ khử ơxy Hồn nguyê n 7 Khử ơxy lần cuối Khi thép đạt > 16500C, khử ơxy tốt cho nhơm (1kg/t) để khử ơxy lần cuối 8 Ra thép Ngưng điện, nghiêng lị, ra thép. Lấy mẫu trong thùng rĩt để phân tích Ra thép 9 Rĩt thép ðể lặng nước thép 3 -5 phút trong thùng rồi rĩt Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......67 Các bước lấy mẫu phân tích thành phần các nguyên tố hĩa học trong thép trên máy phân tích quang phổ. 4. Rĩt kim loại lỏng vào khuân ðể rĩt kim loại lỏng vào khuơn đảm bảo một số vấn đề sau: - Khuơn được lắp xong. - Vị trí khuơn bố trí cho quá trình rĩt được thuận lợi, chĩng điền đầy, đảm bảo chất lượng vật đúc. - Chú ý đè khuơn hoặc kẹp chặt khuơn chắc chắn chơng lực đẩy khi rĩt (lực acsimet) của kim loại lỏng. - Thùng rĩt cĩ dung tích phù hợp với loại khuơn. - Khơng cho xỉ theo vào lịng khuơn khi rĩt. - ðảm bảo nhiệt độ rĩt. Nhiệt độ rĩt thấp hơn nhiệt độ khi luyện khoảng 100 ÷ 1500C. Căn cứ vào nhiệt độ rĩt và độ giảm nhiệt dộ khi ra lị, khi vận chuyển và giữ trong thùng để xác định nhiệt độ ra lị của nước thép: Nhiệt độ rĩt của thép 65Cr từ 1540 – 15800C. 5. Dỡ khuân và làm sạch vật đúc a) Dỡ khuơn - Vật đúc được hố rắn ở nhiệt độ < 400 ÷ 5000C tiến hành dỡ khuơn. - ðây là cơng việc nặng nhọc gồm các nội dung sau: + Tháo hịm khuơn, đập lớp nguyên liệu tạo khuơn khỏi chi tiết; + Phá thao trong lỗ của vật đúc. - Dùng tay: Búa, đục, khí nén. b) Làm sạch vật đúc Nội dung: + Làm sạch lớp nguyên liệu làm khuơn, thao (đất, cát) bám vào bề mặt chi tiết; + Các đậu ngĩt, đậu rĩt. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......68 Phương pháp: + Dùng tay: ðục, bàn chải thép; + Dùng máy: Tang quay, phun cát, phun cát và nước… ðể cắt đậu dùng cưa, mỏ cắt hơi, hàn điện… Phơi dao được làm sạch bàng phương pháp dùng tay: dụng cụ đục, máy mài tay và bàn chải thép. 4.2.2.4. Thường hĩa Do quá trình kết tinh từ thể lỏng nên vật đúc dễ tồn tại các dạng rỗ khí, co,... và kích thức các hạt kim loại to và khơng đồng đều. Do đĩ ảnh hưởng đến cơ tính của chi tiết. ðể nâng cao cơ tính của vật đúc. Sau khi đúc xong vật đúc thường qua các nguyên cơng nhiệt luyện như: Ủ, thường hĩa, tơi, ram... Chi tiết dao là thép hợp kim ta chọn phương pháp thường hĩa. Nung chi tiết dao đến đường Ac3 + (20 -30 0C), với mác thép 65Cr nhiệt độ Ac3 = 800 0C sau đĩ giữ nhiệt rồi để nguội ngồi khơng khí. Do cĩ sự kết tinh lại hồn tồn của pha và của hạt nên tổ chức đồng nhất và mịn hạt. 4.3. Quy trình cơng nghệ chế tạo dao và chốt dao 4.3.1. Quy trình cơng nghệ chế tạo dao 4.3.1.1. Phân tích chức năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật a) Phân tích chức năng làm việc Dao là chi tiết quan trọng trong bộ phận băm thái. Dao trực tiếp tham gia vào cơng việc băm thái. Bề mặt làm việc của dao là phần lưỡi và phần lỗ φ25 lắp với chốt dao. b) ðiều kiện làm việc của dao Trong quá trình làm việc dao luơn chịu va đập với vật liệu cắt, ngồi ra phần lỗ lắp với chốt dao cịn bị xung lực khi cắt truyền vào làm cho lỗ bị cắt dập và ma sát. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......69 c) ðiều kiện kỹ thuật Với những đặc điểm về điều kiện làm việc và chức năng của dao như trên thì yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của dao như sau: - ðường kính lỗ lắp với chốt dao (φ25) đạt CCX 7: φ25+0,05. - ðộ song song giữa lưỡi cắt với tâm lỗ φ25 khơng lớn hơn 0,1mm/chiều dài lưỡi - ðộ cứng bề mặt lưỡi cắt HRC 55 - 60 Vật liệu chế tạo thép 65Cr, cơ tính Giới hạn bền kéo σbk = 600 N/mm 2, HB = 170 – 220. 4.3.2.2. Phân tích cơng nghệ trong kết cấu của chi tiết. Chi tiết dao cĩ dạng chữ T cân, phần đuơi dao cĩ lỗ φ25 lắp với chốt dao, lỗ này cĩ thể gia cơng trên máy khoan. Phần lưỡi chủ yếu gia cơng mài sắc trên máy mài. Chiều dày dao 10mm nên khi nhiệt luyện ít bị sai hỏng. Dạng sản xuất hàng loạt nhỏ. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......70 4.3.2.3. Bản vẽ lồng phơi Từ các yêu cầu kỹ thuật của dao cắt ta đưa ra bản vẽ lồng phơi của chi tiết dao như bản vẽ sau (hình 4.) Hình 4.2 - Bản vẽ chi tiết lồng phơi dao cắt Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......71 Hình 4.3 - Ảnh chi tiết dao đúc 4.3.2.4. Thiết kế nguyên cơng Từ bản vẽ lồng phơi và các yêu cầu kỹ thuật ta đưa ra quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết dao theo thứ tự các nguyên cơng như sau: Nguyên cơng 1: Khoan, doa lỗ φ25. Nguyên cơng 2: Mài sắc lưỡi cắt. Nguyên cơng 3: Nhiệt luyện. Nguyên cơng 4: Kiểm tra Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......72 1. Nguyên cơng 1: Khoan, khoét, doa lỗ φ25 a, Sơ đồ gá đặt Gia cơng lỗ Φ25±0,05 cần đảm bảo độ độ song song với lưỡi cắt. Bởi vậy ta định vị nhờ một phiến tì hạn chế 3 bậc tự do định vị vào mặt đáy, 2 chốt tỳ định vị vào phần lưỡi cắt khống chế 2 bậc tự do và 1 chốt tỳ vào cạnh dao khống chế 1 bậc. Hình 4.3 - Sơ đồ gá đặt và thứ tự các bước gia cơng của nguyên cơng 1 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......73 Lực kẹp chi tiết hướng từ trên xuống. ðể đạt được kích thước lỗ Φ25±0,05 thì phương pháp gia cơng lần cuối phải là doa tinh. Như vậy, các phương pháp gia cơng trước doa tinh là: Khoan, doa thơ, doa tinh. b) Chọn máy: Thực hiện trên máy khoan đứng: 2A150 Cơng suất máy: N = 7 (Kw). c) Chọn dao: Chọn dao khoan và dao doa cĩ phần cắt gắn mảnh hợp kim cứng. Dao khoan ruột gà đuơi cơn: Φ10 Kích thước dao 168x87, Φ18 kích thước 228x130 và Φ24,5 kích thước 281x160. Dao doa chuơi cơn: Kích thước dao D25. d) Tính lượng dư gia cơng Do gia cơng lỗ nên ở đây lượng dư gia cơng là lượng dư đối xứng. Vây ta cĩ cơng thức tính lượng dư gia cơng: 2Zb min= 2.(Rza +Ta+ 2 b 2 a ε+ρ ) Trong đĩ: 2Zb min: Lượng dư giới hạn của bước cơng nghệ cần tính. Rza: ðộ nhám bề mặt do bước cơng nghệ trước đĩ để lại. Ta: Lớp hư hỏng bề mặt do bước cơng nghệ trước để lại. Các Giá trị của Rza và Ta được xác định từ bảng 13 trang 40 TKðA CNCTM 2 cv 2 lt 2 lka ρ+ρ+ρ=ρ : sai lệch khơng gian + ρlk: sai lệch khơng gian do lệch khuơn gây ra + ρlt: sai lệch khơng gian do lệch tâm. + ρcv: sai lệch khơng gian do cong vênh. ở đây ta cĩ: ρlk = ρlt = ρcv = 0. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......74 ⇒ ρa = 0. εb: sai số gá đặt của bước cơng nghệ đang gia cơng. 2 k 2 cb ε+ε=ε + εc: Sai số chẩn. Do ở đây, chuẩn định vị trùng với gốc kích thước nên ta cĩ: εc=0. +εk: sai số do kẹp chặt gây ra. Lực kẹp ở đây song song với đường tâm lỗ do vậy nĩ chỉ gây biến dạng kích thước chiều dài lỗ mà khơng ảnh hưởng tới kích thước đường kính lỗ. ⇒ εk = 0. ⇒ 22 kcb εεε += = 0. Ta cĩ bảng tính lượng dư gia cơng lỗ như sau: Với dung sai kích thước đạt được sau các bước cơng nghệ tra bảng 3-91 trang 248 (2). T T ND Các T.P của Zb min 2Zb min Dtt δ Dgh 2.Zgh Rza Ta ρa εb (µm) (mm) Max min 0 1 2 3 Fơi đặc Khoan Doa thơ Doa tinh 40 10 5 60 2 0 0 0 0 0 160 70 24,5 24,9 25,05 1 5 0 24,5 2 24,9 24,47 24,92 25,03 - 250 110 - 16 0 e) Chế độ cắt Bước 1: khoan lỗ φ10. Chiều sâu cắt: t = 2 10 =5 mm Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......75 Lượng chạy dao: Theo bảng 5-25 (trang 21 sổ tay CNCTM) cĩ: S=0,15 (mm/vịng) Tốc độ cắt:V được tính theo cơng thức V = vym q v K ST DC . . Theo bảng 5-28 (trang 23) và bảng 5-30(trang 24) sổ tay CNCTM cĩ: Cv = 7; q=0,4; m=0,2; y=0,7; T=45(phút) Hệ số Kv = KMV.kUV.KLV KMV = nv B 750       σ Bảng 5-1 Sổ tay CNCTM II ⇒ KMV = 1,05 KUV = 0,3, Bảng 5-6 trang 8 Sổ tay CNCTM II KLV = 1, Bảng 5-31 trang 24 Sổ tay CNCTM II ⇒ KV = 1. 0,3. 1=0,3 ⇒ Vt = 3,0. 15,0.45 10.7 7,02,0 4,0 = 9,29 (m/phút) nt = D.14,3 V.1000 = 10.14,3 29,9.1000 = 296,06 (vịng/phút) ⇒ chọn theo máy: nmáy=300 (vịng/phút). ⇒ ).ph/m(5,9 1000 10..300 1000 D..n V mtt = π = π = Bước 2: Khoan lỗ φ18. Chiều sâu cắt: t = 4 mm Lượng chạy dao: Theo bảng 5-25 (trang 21 sổ tay CNCTM) cĩ: S=0,25 (mm/vịng) Tốc độ cắt:V được tính theo cơng thức Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......76 V = vyxm q v K S.t.T D.C Theo bảng 5-29 (trang 23) và bảng 5-30(trang 24) sổ tay CNCTM cĩ: Cv = 16,2; q=0,4; m=0,2;x = 0,2; y=0,5; T=45(phút) Hệ số Kv = KMV.kUV.KLV KMV = nv B 750       σ Bảng 5-1 Sổ tay CNCTM II ⇒ KMV = 1,05 KUV = 0,3, Bảng 5-6 trang 8 Sổ tay CNCTM II KLV = 1, Bảng 5-31 trang 24 Sổ tay CNCTM II ⇒ KV = 1. 0,3. 1=0,3 ⇒ Vt = 3,0. 15,0.45 10.7 7,02,0 4,0 = 9,29 (m/phút) nt = D.14,3 V.1000 = 1000.9, 29 3,14.18 = 164.5 (vịng/phút) ⇒ chọn theo máy: nmáy= 240 (vịng/phút). ⇒ mtt n . .D 240. .18 V 13,2 (m / ph). 1000 1000 π π = = = Bước 3: Khoan lỗ φ24,5. Chiều sâu cắt: t = 4 mm Lượng chạy dao: Theo bảng 5-25 (trang 21 sổ tay CNCTM) cĩ: S=0,25 (mm/vịng) Tốc độ cắt:V được tính theo cơng thức V = vyxm q v K S.t.T D.C Theo bảng 5-29 (trang 23) và bảng 5-30(trang 24) sổ tay CNCTM cĩ: Cv = 16,2; q=0,4; m=0,2;x = 0,2; y=0,5; T=45(phút) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......77 Hệ số Kv = KMV.kUV.KLV KMV = nv B 750       σ Bảng 5-1 Sổ tay CNCTM II ⇒ KMV = 1,05 KUV = 0,3, Bảng 5-6 trang 8 Sổ tay CNCTM II KLV = 1, Bảng 5-31 trang 24 Sổ tay CNCTM II ⇒ KV = 1. 0,3. 1=0,3 ⇒ Vt = 3,0. 15,0.45 10.7 7,02,0 4,0 = 9,29 (m/phút) nt = D.14,3 V.1000 = 1000.9, 29 3,14 .24 = 123,6(vịng/phút) ⇒ chọn theo máy: nmáy=190 (vịng/phút). ⇒ mtt n . .D 190. .24 V 14,3 (m / ph). 1000 1000 π π = = = Bước 4: Doa lỗ thơ φ24,96 Chiều sâu cắt: 24,96 24,5 t 0,23mm 2 − = = Lượng chạy dao: S =2,2 mm/vịng(Bảng 5-27 trang22,sổ tay CNCTM). Tốc độ cắt: V được tính theo cơng thức V = vyxm q v K S.t.T D.C Trong đĩ, các hệ số được tra trong bảng5-28 trang 23 (Sổ tay CNCTM): Cv = 109; q=0,2; m=0,45; y=0,5, x = 0 Tuổi thọ của mũi doa BK8 T =60 phút (Bảng 5-30, sổ tay CNCTM) Hệ số Kv = KMV.KUV.KLV Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......78 KLV = nv HB      190 Bảng 5-1 Sổ tay CNCTM II HB = 190 ⇒ KMV = 1 KUV = 0,83, Bảng 5-6 Sổ tay CNCTM II KLV = 1, Bảng 5-31 Sổ tay CNCTM II ⇒ KLV = 0,83 ⇒ Vt = 83,0. 2,2.1.60 96,9.109 5,045,0 2,0 =18,45(m/phút) nT = D V ., . 143 1000 = 96,9.14,3 45,18.1000 = 587,35(v/ph) chọn theo máy cĩ: nmáy=720 (vịng/phút). ).ph/m(62,22 1000 96,9..720 1000 D..n V mtt = π = π = Bước 5 Doa tinh lỗ φ25: Chiều sâu cắt: 25 24,96 t 0,02mm 2 − = = . Luợng chạy dao: Sthơ = Stinh = 2,2 mm/vịng. Tốc độ cắt: nm=720(vịng/phút). 2. Nguyên cơng 2: Mài sắc lưới cắt Vì lượng dư gia cơng nhỏ, độ chính xác khơng cao nên ta mài sắc lưỡi cắt trên máy mài hai đá, lượng chạy dao tay. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......79 3. Nguyên cơng 3: Nhiệt luyện Sơ đồ nhiệt luyện chi tiết dao Hình 4.4 - Sơ đồ nhiệt luyện chi tiết dao 5. Nguyên cơng 5: Kiểm tra Kiểm tra về kích thước hình học và độ cứng của lưỡi cắt 860 t (0C) 850±10 280±10 20’ 20” 45’ τ Khơng khí Khơng khí Dầu Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......80 4.3.2. Quy trình cơng nghệ chế tạo chốt dao 4.3.2.1. Phân tích chức năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật a) Phân tích chức năng làm việc Chốt dao là chi tiết dùng để lắp dao với tai dao trên tang quay. Mặt làm việc là bề mặt trụ, trong quá trình làm việc bề mặt này tiếp xúc với mặt lỗ φ25. b) ðiều kiện làm việc của chốt dao Trong quá trình làm việc chốt dao và mặt lỗ φ25 của dao cĩ chuyển tương đối với nhau nên phát sinh ma sát nên gây ra mịn. Ngồi ra chốt dao cịn chịu xung lực khi dao va đập với đất truyền đến chốt làm cho chốt cĩ thể bị cắt dập. c) ðiều kiện kỹ thuật Với những đặc điểm về điều kiện làm việc và chức năng của chốt dao như trên thì yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của chốt dao như sau: ðường kính mặt ngồi (φ25) đạt CCX 7: φ25+0,05. - ðộ cơn độ và độ ơ van nằm trong giới hạn 0,025 – 0,5 dung sai của kích thước bề mặt φ25. ðộ nhám bề mặt đạt Ra = 1,25 – 1,16 ðộ cứng bề mặt HRC 40 - 45 Vật liệu chế tạo thép 45, cơ tính Giới hạn bền kéo σbk = 600 N/mm 2, HB = 170 – 220. Thành phần hĩa học của thép 45 C Si Mn S P Ni Cr 0.4-0.5 0.17-0.37 0.5-0.8 0.045 0.045 0.3 0.3 4.3.2.2. Phân tích cơng nghệ trong kết câu của chi tiết Chi tiết chốt dao cĩ dạng trục trơn, tỉ lệ L/d < 4 đây là chi tiết trục trơn ngắn nên đảm bảo độ cứng vững khi gia cơng trên máy tiện dùng mâm cặp 3 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......81 chấu tự định tâm, và sử dụng các dao tiện thơng thường để gia cơng, các kích thước trên chốt dao đo được trực tiếp. Ngồi ra trên chốt dao cĩ các lỗ φ4 lỗ tra mỡ với lỗ này ta cĩ thể gia cơng trên máy tiện và lỗ lắp chốt hãm ta gia cơng trên máy khoan. ðây là chi tiết cĩ dạng trụ trơn ngắn nên khi nhiệt luyện ít cĩ khả năng biến dạng khi nhiệt luyện. Dạng sản xuất hàng loạt nhỏ. 4.3.2.3. Chọn phơi và thiết kế bản vẽ lồng phơi Với đặc điểm kết cấu của chi tiết ta chọn phơi thép thanh đường kính φ29. Từ yêuc cầu kỹ thuật ta chọn bản vẽ lồng phơi của chi tiết chốt dao như hình sau: Hình 4. 5 - Bản vẽ lồng phơi chi tiết chốt dao Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......82 4.3.3.4. Thiết kế nguyên cơng Từ yêu cầu kỹ thuật và bản vẽ lồng phơi chi tiết chốt dao. Ta đưa ra quy trình cơng nghệ gia cơng chốt dao như sau: Nguyên cơng 1: tiện mặt đầu, mặt ngồi φ25, tiện vát mép và cắt đứt. Nguyên cơng 2: Khoan lỗ tra mỡ φ4,9 Nguyên cơng 3: Khoan các lỗ φ4. Nguyên cơng 4: Taro ren M6. Nguyên cơng 5: Nhiệt luyện. Nguyên cơng 6: Kiểm tra. 1. Nguyên cơng 1: Tiện mặt đầu, mặt ngồi φ25, tiện vát mép và cắt đứt a) Sơ đồ gá đặt Chuẩn định vị là mặt trụ ngồi. ðịnh vị và kẹp chặt trên mâm cặp 3 chấu tự định tâm, hạn chế 4 bậc rự do. Hình 4. 6 - Sơ đồ gá đặt và các bước gia cơng của nguyên cơng 1 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......83 b) Chọn máy Thực hiện trên máy tiện vạn năng 1A616, cơng suất động cơ N=4.5(kW) c) Chọn dao Dùng dao tiện đầu gắn mảnh hợp kim cứng T15K6. Tiện mặt đầu: Dao thân cong, kích thước dao 25x16x45o (Bảng 4-4 Sổ tay CNCTM). Tiện ngồi: Dao thân thẳng cĩ gĩc nghiêng chính 900, kích thước dao 25x16 (theo bảng 4-7 Sổ tay CNCTM). d) Lượng dư gia cơng Tiện mặt đầu: Gia cơng hai lần với lượng dư: + tiện thơ: Zb=1,5 (mm). Tiện mặt trụ ngồi Gia cơng hai lần cắt hết lượng dư: + Tiện thơ: 2Zb=3(mm) L43 + Tiện thơ: 2Zb=3(mm) L40 + Tiện tinh: 2Zb=1(mm) Tiện vát mép Tiện cắt đứt e) Chế độ cắt Chiều sâu cắt: Chiều sâu cắt lấy bằng lượng dư gia cơng theo một phía của từng bước cơng nghệ.Cụ thể: - Tiện mặt đầu: tiện thơ t =1,5 (mm) - Tiện mặt trụ ngồi + Tiện thơ: t =1,5(mm) + Tiện tinh: t =0,5(mm) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......84 Lượng chạy dao: Theo bảng 5-72 trang 64 (Sổ tay CNCTM tập 2) ta cĩ: Lượng chạy dao cho tiện mặt đầu: S = 0,2 (mm/vịng). Vào gần tâm (khoảng 0,5 bán kính), lượng chạy dao S = 0,1(mm/vịng). Theo bảng 5-60 (Sổ tay CNCTM) ta cĩ: Lượng chạy dao cho tiện thơ φ25: S= 0,4 (mm/vịng). Lượng chạy dao cho tiện tinh φ25: S = 0,2(mm/vịng). (Theo bảng 5-62 sổ tay CNCTM) Lượng chạy dao cho tiện vát mép: chạy dao bằng tay Lượng chạy dao cho tiện cắt đứt: S = 0,1 mm/vịng. Khi tiến gần vào tâm thì lượng chạy dao giảm xuống S = 0,05 mm/vịng. (Theo bảng 5-72 Sổ tay CNCTM) Tốc độ cắt: Tiện mặt đầu: Tốc độ cắt đựơc tra theo bảng 5-74 (Sổ tay CNCTM) tiện mặt đầu: Vb= 85(m/ph). ⇒ Vt = Vb. K1.K2.K3. Trong đĩ: K1: Hệ số phụ thuộc độ cứng chi tiết K1=0,83. K2: Hệ số phụ thuộc trạng thái bề mặt K2=0,8. K3: Hệ số phụ thuộc tuổi bền của dao. Với dao T15K6 thì K3=1. ⇒ Vt = 85. 0,83. 0,8. 1 = 56,44 (m/ph). ⇒ nt = ).ph/v(81,619 29. 1000.44,56 D. 1000.Vt = π = π chọn theo máy cĩ: nm= 400 (v/ph). ⇒ )./(2,40 1000 30..400 1000 .. phm Dn V mtt === ππ (tính lại) Tiện mặt ngồi φ29: Theo bảng 5-64 (Sổ tay CNCTM). Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......85 Tiện thơ: Vb= 205(m/ph). ⇒ Vt = Vb. K1.K2.K3. ⇒ Vt = 205. 0,82. 0,8. 0.8 = 107.584 (m/ph). ⇒ nt = ).ph/v(46,1181 29. 1000.584,107 D. 1000.Vt = π = π chọn theo máy cĩ: nm= 960 (v/ph). ⇒ mtt n . .D 960. .29 V 87,4(m / ph). 1000 1000 π π = = = Tiện tinh φ25: Vb= 260(m/ph). ⇒ Vt = Vb. K1.K2.K3. ⇒ Vt = 260. 0,82. 0,8. 0.8 = 136,448 (m/ph). ⇒ nt = ).ph/v(06,1099 25. 1000.448,136 D. 1000.Vt = π = π chọn theo máy cĩ: nm= 1000 (v/ph). ⇒ ).ph/m(247,94 1000 30..1000 1000 D..n V mtt = π = π = Cơng suất cắt. ðể đảm bảo cơng suất máy đạt yêu cầu. Ta chỉ cần tra cơng suất cắt cho bước nguyên cơng cĩ cơng suất cắt lớn nhất. Theo bảng 5-68 trang 60 (Sổ tay CNCTM T2). Ta cĩ cơng suất cắt cho bước nguyên cơng này như sau: NC =1,4 (kW). Như vậy thực hiện nguyên cơng trên máy 1A616 đã đảm bảo cơng suất cắt. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......86 2. Nguyên cơng II: Khoan lỗ tra mỡ φ4,9 a) ðịnh vị: ðịnh vị vào bề mặt trụ ngồi φ25 khống chế 4 bậc tự do, sử dụng mâm cặp 3 chấu tự định tâm b) Chọn máy: Máy tiện 1A616 c) Chế độ cắt khoan φ4,9: Chiều sâu cắt: t = )mm(45,2 2 9,4 = . Chiều dài L= 25mm Lượng chạy dao: Theo bảng 5-87 trang 84 (Sổ tay CNCTM) ta cĩ: S=0,1(mm/vg). Tốc độ cắt: theo bảng 5-90 trang 86 (Sổ tay CNCTM) ta cĩ: Vb=20,5 (m/ph). ⇒ Vt = Vb. K1.K2.K3. Trong đĩ: K1: Hệ số phụ thuộc độ cứng chi tiết K1=1. (bảng 5-1 đến 5-4) K2: Hệ số phụ thuộc vật liệu dụng cụ cắt K2=0,83.(bảng 5-6) K3: Hệ số phụ thuộc chiều sâu khoan K3=0,7.(bảng 5-31) ⇒ Vt = 20,5.1. 0,83. 0,7 = 16,268 (m/ph). ⇒ nt = ).ph/v(68,287 18. 1000.268,16 D. 1000.Vt = π = π Hình 4.7 - Sơ đồ gá đặt nguyên cơng 2 khoan lỗ φ4,9 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......87 chọn theo máy cĩ: nm= 310 (v/ph). ⇒ ).ph/m(53,17 1000 18..310 1000 D..n V mtt = π = π = 3. Nguyên cơng 3: Khoan 2 lỗ φ4. a) Sơ đồ gá đặt: ðịnh vị vào bề mặt trụ ngồi 4 bậc tự do và mặt đầu 1 bậc tự do. b) Chọn máy Thực hiện trên máy khoan đứng: 2A125, cơng suất máy: N = 1,5(kW). c) Chọn dao Dao khoan ruột gà đuơi trụ: Kích thước dao:250x170. d) Chế độ cắt Chiều sâu cắt: t = 2 4 =2 mm Lượng chạy dao: Theo bảng 5-25 (trang 21 sổ tay CNCTM) cĩ: S=0,3 (mm/vịng) Hình 4.8 - Sơ đồ gá đặt nguyên cơng 2 khoan 2 lỗ φ4 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......88 Tốc độ cắt:V được tính theo cơng thức V = vym q v K ST DC . . Theo bảng 5-28 (trang 23) và bảng 5-30(trang 24) sổ tay CNCTM cĩ: Cv = 34,2; q=0,45; m=0,2; y=0,3; T=45(phút) Hệ số Kv = KMV.kUV.KLV KLV = nv B 750       σ Bảng 5-1 Sổ tay CNCTM II HB = 300 ⇒ KMV = 1 (tra lại) KUV = 0,83, Bảng 5-6 trang 8 Sổ tay CNCTM II KLV = 1, Bảng 5-31 trang 24 Sổ tay CNCTM II ⇒ KLV = 1. 0,83. 1=0,83 ⇒ Vt = 83,0. 3,0.45 8,9.2,34 3,02,0 45,0 = 51,134 (m/phút) nt = D.14,3 V.1000 = 8,9.14,3 134,53.1000 = 1725,84 vịng/phút ⇒ chọn theo máy: nmáy=1440 (vịng/phút). ⇒ ).ph/m(334,44 1000 8,9..1440 1000 D..n V mtt = π = π = 4. Nguyên cơng 4: Taro ren M6 Dùng taro tay, sử dụng dao Taro ren M6 gồm 2 dao. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......89 5. Nguyên cơng 6: Nhiệt luyện Sơ đồ nhiệt luyện Hình 4.9 - Sơ đồ nhiệt luyện chi tiết chốt dao 6. Nguyên cơng 6: Kiểm tra Kiểm tra kích thước đường kính φ25 và độ cứng của chi tiết chốt. 860 t (0C) 280±10 20’’ 45’ τ Khơng khí Dầu Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......90 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ Kết luận: 1.Nhu cầu sử dụng ngọn lá mía để làm phân bĩn, che phủ đất tăng lượng mùn hữu cơ, bổ xung các nguyên tố khống cải tạo đất và tăng khả năng canh tác của đất trồng mía, bảo vệ tài nguyên đất là rất cần thiết đang được Nhà nước, ngành mía đường và người trồng mía quan tâm đặc biệt. 2. Máy băm thái lá mía BTLM-1,2 làm việc theo nguyên lý cĩ các dao lắp lỏng trên vành trống chuyển động quay theo ngược chiều phay đất tuy cịn một vài hạn chế trong thiết kế và cơng nghệ chế tạo song nĩ là mẫu máy duy nhất ở nứơc ta hiện nay thực hiện được các yêu cầu của cơng việc xử lý thân lá mía sau thu hoạch. 3. Trên máy băm thái ngọn lá mía BTLM-1,2., bộ phận băm thái giữ vị trí quan trọng, chất lượng làm việc của nĩ quyết định đến chất lượng làm việc của máy. ðể đảm bảo chất lượng băm thái tốt, bộ phận băm thái cần phải cĩ các chế độ động học và động lực học hợp lý đảm bảo cho vận tốc cắt lớn hơn hoặc bằng 30 m/s. Kích thước hình học cũng như sự phân bố khối lượng của dao sao cho khối tâm của dao nằm trên đường hướng kính của trống và cĩ vị trí càng gần với chốt càng tốt. 4. Dao cĩ hình dạng chữ T là loại dao hợp lý nhất vì nĩ đảm bảo trong quá trình làm việc ứng suất được phân bố tương đối đều, khơng cĩ hiện tương tập trung ứng suất. Chốt dao cần phải thường xuyên bơi trơn bằng mỡ để hạn chế tốc độ mài mịn, kéo dài thời gian sử dụng. 5.Quá trình làm việc dao luơn luơn bị va đập tại lưỡi dao và chốt dao, dao luơn luơn bị mài mịn và bị cong, bị mẻ. Khi chế tạo cần tuân theo một quy trình cơng nghệ chế tạo chắt chẽ từ việc chọn vật liệu đến các quy trình gia cơng, nhiệt luyện hợp lý. ðề nghị: Cần nhanh chĩng triển khai các nội dung hồn thiện thiết kế và cơng nghệ đã nghiên cứu trong luận văn để cĩ thể chuyển giao nhanh chĩng mẫu máy BTLM-1,2 vào sản xuất. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......91 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ðảng Cộng Sản Việt Nam - Nghị quyết đại hội ðại biểu tồn quốc lần thứ IX (2001). [2] Nghị Quyết ðại hội ðảng tồn quốc lần thứ 8. [3] Hiệp hội mía đường Việt Nam (2001). [4] PHÊ DUYỆT QUY HOẠCH PHÁT TRIỂN MÍA ðƯỜNG ðẾN NĂM 2010 VÀ ðỊNH HƯỚNG ðẾN NĂM 2020”của thủ tướng chính phủ [5] Báo cáo tổng kế đề tài NCKH trọng điểm cấp nhà nước KC07-11. Giai đoạn 2000-2005. [6] Bộ nơng nghiệp và PTNN. Báo cáo tổng kế ngành mía đường các niên vụ, Hà Nội, 1989-2002. [7] Nguyên Thanh Bằng. Dao động và ổn định các búa treo trong máy nghiền, tuyển tập các cơng trình của Hội nghị cơ học tồn quốc lần thứ 2, Hà Nội, 1980. [9] Nguyễn Chung Cảnh. Sổ tay nhiện luyện, tập 1,2. NXB Khoa học & Kỹ thuật. Hà Nội 2007. [10]. Nguyễn Văn Chính. “Nghiên cứu lựa chọn nguyên lý làm việc và tính tốn thơng số động học, động lực học của máy băm thái ngọn lá mía”. Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002. [11] ðặng Văn ðịnh. Nghiên cứu bộ phận làm việc và một số thơng số của máy băm thái lá dứa. Luận án Phĩ tiến sỹ khoa học kỹ thuật. Trường ðại học Nơng nghiệp I – Hà Nội. (1990) [12] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm- Thiết kế chi tiết máy. NXB giáo dục – 1999. [13] Trần Cơng Hạnh. (1999) Nghiên cứu chế độ bĩn phân cho mía đồi vùng Lam Sơn – Thanh Hĩa. Luận án tiến sĩ nơng nghiệp. Hà Nội. [14] Nghiêm Hùng. Vật liệu học cơ sở. NXB Khoa học & Kỹ thuật – 2007. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... .......92 [15] PGS.TS Phạm Hùng, PGS.TS Nguyễn Phương. Cơ sở máy cơng cụ. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội – 2007. [16]ðinh Văn Khơi, Bùi Thanh Hải, Nguyễn Quốc, Nguyễn Văn Bày, Bạch Quốc Khanh, Nguyễn Văn Hơi. Cơ giới hĩa canh tác cây mía. NXB Nơng nghiệp, Hà Nội [17] Phạm Văn Tờ. Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài ‘Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số loại máy canh tác cho cây trồng cạn chính “ Mã số KC07.11 – Hà nội 2005 [18] PGS.TS. Phạm Văn Tờ, PGS.TS. Lương Văn Vượt - Giáo trình cơ học lý thuyết. [19] Phạm Văn Tờ, Nguyễn văn Chính -. Một số kết quả nghiên cứu đặc điểm và cơ lý tính của lá mía sau thu hoạch - Nơng nghiệp và phát triển nơng thơn – Số 4/2003 [20] Phạm Văn Tờ, Lương Văn Vượt, Nguyễn văn Chính – Phương trình vi phân mơ tả quá trình làm việc của máy Băm lá mía - Nơng nghiệp và phát triển nơng thơn – Số 6/2003 [21]Trường ðH Bách Khoa Hà Nội – Cơng nghệ chế tạo máy, tập 1,2. NXB Khoa học & Kỹ thuật – 2001. [22]Nguyễn ðắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh ðức Tốn, Trần Xuân Việt – Sổ tay Cơng nghệ chế tạo máy, tập 1,2,3. NXB Khoa học & Kỹ thuật – 2001. [23]Lê Văn Tiến, Trần Văn ðịch, Trần Xuân Việt – ðồ gá cơ khí hĩa & Tự động hĩa. NXB Khoa học & Kỹ thuật - 1999 [24]Vũ Hữu Yêm, Trả lại thân lá cây trồng cho đất. Tuyển tập các cơng trình nghiên cứu khoa học và kỹ thuật nơng nghiệp. Bộ Nơng nghiệp. NXB Nơng nghiệp Hà Nội. (1980). ._.