Tài liệu Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy ép kiện rơm.

Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty m¸y §éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y N«ng nghiÖp ------------------------------------------------- B¸o c¸o tæng kÕt §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc & c«ng nghÖ 2010 §Ò tµi: “nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o m¸y Ðp kiÖn r¬m’’ M· sè: 197 RD/H§ - KHCN C¬ quan chñ qu¶n: Bé C«ng Th−¬ng §¬n vÞ chñ tr×: ViÖn nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y N«ng nghiÖp Chñ nhiÖm ®Ò tµi: Ts. §Ëu Trung Kiªn 8493 Hµ Néi, 12/2010 Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty m¸y §éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y N«ng nghiÖp ------------------------------------------------- B¸o c¸o tæng kÕt §Ò tµi nghiªn cøu khoa häc & c«ng nghÖ 2010 §Ò tµi: “nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o m¸y Ðp kiÖn r¬m’’ M· sè: 197 RD/H§ - KHCN §¬n vÞ chñ tr× ViÖn NCTKCT m¸y NN Chñ nhiÖm ®Ò tµi Ts. §Ëu Trung Kiªn Hµ Néi, 12/2010 2 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM Danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn TT Hä vµ tªn Häc hµm, häc vÞ, chuyªn m«n Chøc vô Tr−ëng phßng KT C¬ quan ViÖn m¸y N«ng nghiÖp 1 §Ëu Trung Kiªn TiÕn sü 2 §ç ThÞ Thanh Xu©n Kü s− 3 §inh V¨n Th¾ng Kü s− ViÖn m¸y N«ng nghiÖp 4 TrÇn §×nh H¶i Kü s− ViÖn m¸y N«ng nghiÖp 5 CÊn §×nh Tó Kü thuËt viªn ViÖn m¸y N«ng nghiÖp 6 Lª Sü C−êng Kü thuËt viªn ViÖn m¸y N«ng nghiÖp Phã tr−ëng phßng KT ViÖn m¸y N«ng nghiÖp 3 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM MỤC LỤC I. PHẦN ĐẦU BÁO CÁO 1.1. Danh sách những người thực hiện 1.2. Mục lục 1.3. Lời mở đầu II. PHẦN BÁO CÁO CHÍNH Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU...........................................................................................................6 1.1. Mục đích, yêu cầu thu gom rơm .................................................................................................6 1.1.1. Mục đích thu gom rơm ..............................................................................................6 1.1.2. Yêu cầu thu gom rơm.................................................................................................6 1.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài............................................................................................6 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước...............................................................................................8 1.4. Lựa chọn công nghệ thu gom rơm, nguyên lý máy ép kiện rơm .............................................7 Chương 2 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY ÉP KIỆN RƠM KIỂU RULÔ ............................................................................................................................................................14 2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................................14 2.2 Chế tạo thiết bị thí nghiệm.........................................................................................................15 2.3. Nghiên cứu thí nghiệm xác định các thông số cơ bản của ......................................................15 2.3.1. Xác định vận tốc cấp liệu của băng tải cấp liệu......................................................16 2.3.2. Xác định tốc độ băng tải cuộn rơm .........................................................................16 2.3.3. Xác định chiều dài lô rơm........................................................................................16 2.3.4. Xác định hành trình mở cửa (hành trình xi lanh thuỷ lực)...................................17 2.4. Kết luận các thông số máy ép kiện rơm kiểu rulô...................................................................17 Chương 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ÉP KIỆN RƠM KIỂU RULÔ.......................................................18 3.1. Tính toán thiết kế máy ép kiện rơm kiểu rulô.........................................................................18 3.1.1.Xác định tốc độ quay của tang chủ động băng tải nạp liệu và ra cuộn rơm ..........18 3.1.2.Xác định tốc độ quay của tang chủ động băng tải cuộn rơm..................................18 3.1.3.Tính toán xác định công suất máy ép kiện rơm kiểu rulô (kW hoặc HP) ..............18 3.1.4.Xác định chiều rộng của băng tải tiếp liệu ra lô, băng tải cuộn lô (theo mục2.3): .. 19 3.1.5.Xác định hành trình xilanh (bơm) thuỷ lực (theo mục 2.4):...................................19 3.2.Thiết kế máy ép kiện rơm kiểu rulô ..........................................................................................19 3.3.Chế tạo máy ép cuộn rơm kiểu rulô ..........................................................................................20 Chương4 KHẢO NGHIỆM ..............................................................................................................................24 4.1. Mục đích, nội dung khảo nghiệm máy ép kiện rơm kiểu rulô ...............................................24 4.2. Vật liệu và điều kiện khảo nghiệm ...........................................................................................24 4.3. Dụng cụ khảo nghiệm ................................................................................................................24 4.4.Kết quả khảo nghiệm..................................................................................................................25 4.1.1. Công suất tiêu thụ ....................................................................................................25 4.1.2. Thông số chất lượng:...............................................................................................26 Chương 5 ...........................................................................................................................................29 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1. Kết luận: .....................................................................................................................................29 5.2. Đề nghị ........................................................................................................................................29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM LỜI MỞ ĐẦU Nước ta là một nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ 3 trên thế giới. Hàng năm các phế phụ phẩm trong nông nghiệp như rơm, trấu, thân cây ngô, vỏ cà phê,… thải ra khoảng 35 ÷ 40triệu tấn. Các phế phụ phẩm này chưa được sử dụng một cách hợp lý. Thông thường cho đến nay phần lớn rơm sau thu hoạch được chất đống để đốt gây ô nhiễm môi trường mặt khác không được sử dụng gây lãng phí, trong khi đó nguồn thức ăn cho đàn đại gia súc vào mùa đông thiếu nghiêm trọng. Đặc biệt là chất đốt phần lớn dựa vào nhiên liệu được hoá thạch, nguồn nguyên liệu này ngày càng cạn kiệt. Nếu chúng ta nghiên cứu, sử dụng phế phụ phẩm rơm rạ để làm chất đốt có ý nghĩa kinh tế xã hội rất lớn. Do đó việc thu gom hàng năm khoảng 35 ÷ 40 triệu tấn rơm để một phần chế biến thành thức ăn cho đàn đại gia súc, một phần chế biến thành viên hoặc thanh nhiên liệu, làm giá thể trồng nấm, làm giấy, v.v... là rất cần thiết. Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy ép kiện rơm” được Bộ Công Thương giao cho Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp – RIAM (Viện máy Nông nghiệp) chủ trì đáp ứng yêu cầu bức xúc hiện nay của sản xuất. Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã có những nghiên cứu để sử dụng phế phụ phẩm trong nông nghiệp để làm: 1. Làm giá thể để trồng các loại nấm; 2. Kiềm hoá, amoniac hoá để làm thức ăn thô cho đàn đại gia súc; 3. Chế biến thành thức ăn dạng viên cho đàn đại gia súc; 4. Ép thành thanh nhiên liệu; 5. Ép thành viên nhiên liệu; 6. Làm ván ép; 7. Làm giấy; v.v.... Kết quả nghiên cứu đã từng phần được ứng dụng vào sản xuất nhỏ lẻ ở Việt Nam. Để sản xuất có quy mô công nghiệp cần phải được đầu tư nghiên cứu và ứng dụng trong sản xuất bài bản hơn, nghĩa là có một ngành công nghiệp thu gom phế phụ phẩm nông nghiệp, vận chuyển, tồn trữ, chế biến sản phẩm và phân phối sản phẩm từ phụ phế thải trong nông nghiệp phụ vụ chăn nuôi và làm nhiên liệu,v.v... 5 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. Mục đích, yêu cầu thu gom rơm 1.1.1. Mục đích thu gom rơm 1. Để giảm thể tích, tăng khối lượng riêng thuận tiện cho việc vận chuyển về nơi chế biến. 2. Thuận tiện cho việc cất giữ (trong thời gian nhất định) để làm nguyên liệu chế biến thành thức ăn gia súc hoặc viên nhiên liệu,…. 3. Giảm thiểu ô nhiễm môi trường do đốt rơm bừa bãi. 4. Tận thu phế phụ phẩm trong nông nghiệp nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Kết luận: Như vậy qua những ưu điểm trên ta thấy việc thu gom rơm để làm nguyên liệu sẽ chủ động hơn trong quá trình sản xuất, sử dụng. 1.1.2. Yêu cầu thu gom rơm 1. Thu gom rơm thành từng kiện hình chữ nhật hoặc cuộn (kiểu lô tròn) đường kính Φ500 ÷ 600mm, chiều dài L = 600 ÷ 700mm. [1] 2. Độ chặt của rơm đạt ρ = 120 ÷ 150kg/m3. [1] 3. Các kiện hình chữ nhật hoặc cuộn rơm được buộc bằng dây đay để thuận tiện cho công đoạn chế biến sau này. 4. Cuộn rơm có khối lượng 18 ÷ 20kg để thuận tiện cho việc bốc, xếp tại kho bãi. [1] 5. Máy thu gom rơm kiểu kiện hình chữ nhật hoặc cuộn tròn (Rulô) phải phù hợp với phương thức sản xuất hiện nay của Việt Nam. Máy có khả năng di động đến từng đống rơm do máy đập liên hợp nhả ra đầu bờ và thu gom rơm để đưa về nơi làm nguyên liệu chế biến thành thức ăn thô cho đàn đại gia súc hoặc chế biến thành viên, thanh nhiên liệu, v.v… 1.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài Rơm, rạ từ lâu đã được các nước trên thế giới, nhất là các nước công nghiệp phát triển, các nước vùng ôn đới có mùa đông giá lạnh kéo dài sử dụng làm thức ăn thô cho đàn đại gia súc. Ở Thái Lan có 80% rơm rạ dùng cho trâu bò, Bangladesh là 47% [2]. Trên thế giới vấn đề nghiên cứu tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ) đã được quan tâm nghiên cứu và đạt được nhiều kết quả mang lại hiệu quả kinh tế xã hội to lớn. Hiện nay trên thế giới tồn tại nhiều công nghệ và thiết bị khác nhau từ các dây chuyền thiết bị đồng bộ đến 6 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM những thiết bị đơn lẻ, từ thu gom rơm rạ dưới dạng rulô (cuộn tròn) đến công nghệ và thiết bị thu gom dạng kiện hình chữ nhật. Từ quy mô chế biến tập trung đến quy mô nhỏ, phân tán nhằm đáp ứng nhu cầu của dự trữ nguyên liệu làm thức ăn cho đàn đại gia súc như trâu, bò, ngựa, … và làm chất đốt. Trong các dây chuyền thiết bị dù ở quy mô nào thì khâu thu gom rơm từ ngoài đồng về một trong những khâu quan trọng có tính chất quyết định công nghệ và thiết bị cho các công đoạn chế biến sau này. Ở các nước công nghiệp như: Mỹ, Đức, Nga, Hà Lan, Anh, Ấn Độ, …[1] việc thu cỏ khô, rơm khô được cơ giới hoá đồng bộ. Rơm khô, cỏ khô được máy gặt đập liên hợp hợp hoặc máy cắt cỏ rải ra thành từng luống sau đó máy thu gom rơm tự hành đi gom rơm thành từng kiện tròn hoặc vuông rồi nhả ra đồng và có máy bốc xếp kiện lên xe (hoặc rơ moóc máy kéo) vận chuyển về nơi chế biến tập trung hoặc nơi tồn trữ. Dưới đây là các hình ảnh về máy thu hoạch gặt đập liên hợp có liên quan đến cơ động rơm và thu hoạch rơm trên đồng. Hình 1.1 Máy gặt đập liên hợp của Ấn Độ [5] Hình 1.2. Máy gặt đập liên hợp của Anh [5] Đối với máy thu hoạch nói chung và máy thu hoạch gom rơm nói riêng có thể nói là nguyên lý cấu tạo và hoat động tương đối phức tạp. Vì trong quá trình hoạt động của chúng có liên quan đến nhiều công đoạn như: 7 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM Nạp liệu Dàn liệu đều Tháo liệu Tạo cuộn, tạo bánh Buộc Tất cả các công đoạn này đảm bảo sự hoạt động liên hoàn và có tính liên động cao. Như vậy các khâu, khớp trong cấu tạo của máy phải hoạt động đều, ổn định và có độ bền cao Một số trong nguyên lý hoạt động làm việc của máy thu gom rơm đã được Liên xô cũ nghiên cứu bài bản và được đưa ra trong sản xuất được thể hiện ở hình 1.3 sau đây.[3] Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý máy ép kiện rơm kiểu rulô của Nga 12. Con lăn bơi 1. Lô chủ động băng tiếp liệu 13. Thanh răng bán nguyệt 2. Lô ép sơ bộ 14. Cánh tay đòn 3. Lô chủ động băng cuộn rơm 15. Cơ cấu hình bình hành 4. Băng tải tiếp liệu 16. Phần tiếp xúc 5. Băng tải cuộn rơm 17. Cơ cấu tự điều chỉnh quả 6. Cơ cấu ép rơm sơ bộ lô ép trên 7. Con lăn ép trên 18. Cơ cấu tự điều chỉnh quả 8. Con lăn ép dưới lô ép dưới 9. Con lăn đỡ 10. Cơ cấu bơi của con lăn băng 19. Thanh liên kết 20. Thanh nối tải tiếp liệu 11. Lò xo nén 21. Lô rơm đã cuộn xong Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm 8 Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước Chăn nuôi đại gia súc ở Việt Nam được phát triển mạnh trong 10 ÷ 15 năm [1] gần đây. Với nghị quyết công nghiệp hóa, hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn của Đảng và nhà nước ta đã đưa chăn nuôi phát triển lên thành ngành chính. Nhiều cơ sở chăn nuôi bò sữa, bò thịt quy mô công nghiệp và trong trang trại gia đình được phát triển ở các tỉnh như: Tuyên Quang, Sơn La, Hà Nội, Thái Nguyên, Thanh Hóa, Nghệ An, Bình Dương, Trà Vinh,v.v... Thức ăn chăn nuôi đóng vai trò chủ yếu trong việc phát triển ngành chăn nuôi. Việc sử dụng các nguồn thức ăn cho đàn đại gia súc (trâu, bò, ngựa,..) rất đa dạng như: Thức ăn thô tươi (cỏ tươi), thức ăn thô khô (cỏ khô, rơm rạ, thân cây ngô, lạc, ….), thức ăn viên dưới dạng viên thô và viên tổng hợp bao gồm bột thô kết hợp với thức ăn tinh, vi lượng. Thức ăn dưới dạng bánh tổng hợp v.v... Bên cạnh sử dụng các nguồn thức ăn đã được chế biến để làm thức ăn chính cho đàn đại gia súc hiện nay các trang trại và các hộ cá thể còn sử dụng các nguồn phụ phế phẩm nông nghiệp như rơm, rạ, cỏ khô cho đàn đại gia súc đặc biệt là vào mùa khô. Mặt khác trong những năm gần đây nguồn nguyên liệu hóa thạch (than, dầu) dần bị khan hiếm các nhà khoa học đã và đang đi tìm tòi nhằm sử dụng các phế phụ phẩm trong nông nghiệp để chế biến viên nhiên liệu, thanh nhiên liệu,.v.v...Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp năm 2010 được Bộ Khoa học và Công nghệ giao đề tài độc lập cấp nhà nước nghiên cứu công nghệ chế tạo dây chuyên thiết bị sản xuất viên nhiên liệu (Pellet) từ trấu mã số ĐTĐL 2010/06. Đề tài đã nghiên cứu thử nghiệm cho rơm kết quả rất khả quan có thể ứng dụng cho sản xuất mang lại hiệu quả cao. Như vậy bài toán thu gom và bảo quản phế phụ phẩm trong nông nghiệp để làm nguyên liệu chế biến thức ăn cho đàn đại gia súc và làm nguyên liệu chế biến nhiên liệu được đề ra cấp bách hiện nay. Như ta đã biết vào vụ thu hoạch ngay cả thủ đô Hà Nội được bao phủ một lớp khói rơm rất gây ô nhiễm môi trường và lãng phí. Rơm, rạ khô rất cồng kềnh nếu chúng ta không có giải pháp thu gom, đóng kiện để giảm thể tích thuận tiện cho việc vận chuyển, đỡ tốn kém diện tích kho bãi, nơi bảo quản thì không thể cất giữ lâu dài để làm nguồn nhiên liệu được. Hơn nữa nếu bảo quản bình thường như 9 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM người nông dân thường làm là đánh đống thường dễ bị nấm mốc, chất lượng giảm không thể làm nguyên liệu để chế biến thành thức ăn chăn nuôi và nguyên liệu chế biến thành viên nhiên liệu. Để giải quyết vấn đề đã nêu trên hiện nay người ta thường phơi khô và đóng kiện trước khi đưa vào kho, bãi tồn giữ. Việc đóng kiện rơm, rạ đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng như đã nêu ở trên, riêng ở Việt Nam gần đây mới bắt đầu được nêu ra và giải quyết bài toán này chắc chắn trong tương lai Việt Nam phải có những giải pháp cơ giới hóa đồng bộ để sử dụng tốt nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm nông nghiệp triệt để hơn. Có hai giải pháp đóng kiện rơm, rạ khô để bảo quản, vận chuyển đó là: 1. Đóng kiện vuông 2. Đóng kiện tròn. Hai cách này đều rất phổ biến trên thế giới. Trên thế giới ở các nước tiên tiến, các nước Châu Á, Đông Nam Á căn cứ vào phương thức sản xuất, trình độ sản xuất đã đề ra mức độ cơ giới hóa khác nhau để thu gom rơm, rạ. Thông thường rơm, rạ khô, cỏ khô được máy gặt đập liên hợp, hoặc máy cắt cỏ dải hàng và rải ra thành luống trên đồng, sau khi phơi khô được máy gom rơm, rạ, cỏ đi gom lại và đóng thành kiện vuông hoặc tròn để đưa về kho bãi bảo quản, chế biến. Ở nước ta với đặc điểm ở vùng nhiệt đới, trồng lúa nước có quy mô nhỏ và vừa (chủ yếu là hộ gia đình) tính dến thời điểm hiện nay theo [1] lúa được thu hoạch bằng máy gặt đập liên hợp khoảng 8% ÷ 10% còn lại thực hiện theo phương thức cắt bằng tay hoặc cắt lúa dải hàng đưa đến đầu bờ đập bằng máy đập lúa liên hợp, đồng thời rơm được phun ra thành đống do đó việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy thu gom rơm thành kiện phải phù hợp với phương thức sản xuất ở nước ta hiện nay mới phát huy được tác dụng. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học Viện chăn nuôi quốc gia [2] có thành phần và giá trị dinh dưỡng của một số phế phụ phẩm nông nghiệp dùng để làm thức ăn gia súc được cho tại Bảng 1. Bảng 1. Thành phần và giá trị dinh dưỡng của một số loại 10 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM phế phụ phẩm nông nghiệp để làm thức ăn gia súc [2] (%) trong vật chất khô Loại phế phụ Vật Đường Tỷ lệ tiêu hóa Năng lượng phẩm chất Protin tan chất hữu cơ trao đổi (ME) nông nghiệp khô (%) (%) (DOM) (%) (Kcal/kg) Thân ngô tươi 14,0 12,0 2,7 54,0 2420 Ngọn mía 21,5 3,3 8,9 35,7 1942 Rơm 93,4 4,9 2,5 44,4 1532 Kết quả nghiên cứu trên cho thấy rơm khô có năng lượng (Kcal/kg) trao đổi chất không lớn do vậy việc sử dụng rơm khô làm thức ăn cho đàn đại gia súc được các nhà khoa học nghiên cứu và sử dụng các phương pháp chủ yếu nhằm tăng năng lượng trao đổi chất của rơm khô khi sử dụng làm thúc ăn chăn nuôi đó là: 1. Kiềm hóa 2. Amoniac hóa 3. Xử lý bằng ủ lên men. Sau đó cho ăn ngay hoặc chế biến thành viên thức ăn thô, thức ăn tổng hợp cho đàn đại gia súc. 1.4. Lựa chọn công nghệ thu gom rơm, nguyên lý máy ép kiện rơm Như trên đã phân tích đối với nhiều nước trên thế giới đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như: Tây Âu, Bắc Mỹ, Châu Úc hay các nước có nền sản xuất chăn nuôi hiện đại như: Israel, Ấn Độ, v.v … từ lâu người ta đã đưa ra và ứng dụng nhiều công nghệ thu gom, tồn trữ hiện đại và cơ giới hóa đồng bộ khâu này. Ở các nước trồng lúa, rơm lúa được sử dụng trong chăn nuôi trâu bò như ở Thái Lan có tới 75% rơm lúa nương rẫy và 82% rơm lúa nước được sử dụng, ở Bangladesh tỉ lệ này là 47% [4]. Ở Việt nam hàng năm có (30 ÷ 35) triệu tấn rơm rạ nhưng hiện nay chỉ được sử dụng một phần rất nhỏ để cho trâu bò ăn trong mùa khô, làm giá thể trồng nấm… còn lại sau thu hoạch được đốt gây ô nhiễm môi trường. Trong những năm gần đây Viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch trong đề tài cấp nhà nước KC – 07.10 đã nhập máy đóng kiện rơm kiểu Rulo về và chép mẫu chế tạo ra mẫu máy (xem hình 1.4). 11 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM Hình1.4. Máy thu gom rơm của Viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch Máy gom và ép kiện rơm kiểu Rulô ( Hình 1.4) có ưu và nhược điểm sau: Ưu điểm: Gom và ép được kiện rơm từ 18 ÷ 20kg/kiện, kích thước Φ500mmx700mm. Với kích thước và trọng lượng như vậy rất thuận tiện cho việc vận chuyển và cất giữ. Nhược điểm: Chưa phù hợp với phương thức sản xuất, tập quán sản xuất cây lúa nước của Việt Nam là lúa được cắt bằng tay hoặc máy dải hàng gom lại và được máy đập liên hợp đập lúa và nhả rơm thành đống ở đầu bờ. Bộ phận gom rơm kiểu tự hành để gom rơm được rải ra thành luống sau thu hoạch bằng máy gặt đập liên hợp (ở Việt Nam chỉ có 8% ÷ 10%). Hơn nữa là lúa nước nếu là thiết kế theo mẫu tự hành thì phải có phần di động bằng xích cao su như máy gặt đập liên hợp rất tốn kém, giá thành cao không phù hợp. Máy có nguyên lý hoạt động theo (Hình 1.4) có độ chặt cuộn rơm không đồng đều phía trong ruột cuộn rơm có độ chặt kém hơn phía ngoài vì cuộn rơm không được nén từ trong ra ngoài, chỉ khi cuốn rơm có đường kính gần đạt với đường kính yêu cầu(Φ500mm) thì các quả lô mới nén ép cuốn rơm và mẫu máy trên chưa phù hợp với phương thức sản xuất, tập quán, điều kiện cũng như về kỹ thuật đối với nước ta. 12 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM Ngoài ra trường Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội đã nghiên cứu thiết kế chế tạo mẫu máy ép kiện rơm vuông, với máy ép này năng suất quá thấp mang tính nguyên lý nên cũng như chưa được ứng dụng vào sản xuất. Qua quá trình nghiên cứu công nghệ thu gom rơm, đặc biệt là máy thu gom rơm ở trong và ngoài nước nhóm thực hiện đề tài căn cứ vào phương thức sản xuất, trình độ và tập quán sản xuất cây lúa nước của Việt Nam đồng thời kết hợp với việc nghiên cứu công nghệ và thiết bị của các nước trên thế giới, những thiết bị đang được nghiên cứu ở Việt Nam đã lựa chọn máy ép kiện rơm kiểu rulô theo sơ đồ nguyên lý hình 1.3. 13 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM Chương 2 NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY ÉP KIỆN RƠM KIỂU RULÔ 2.1. Đối tượng nghiên cứu Việt Nam tính đến thời điểm này là nước có nền công nghệ đi sau do đó để có nguồn nguyên liệu là phụ phế phẩm trong nông nghiệp phục vụ cho các quy mô chế biến làm thức ăn thô hoặc thức ăn viên cho đàn đại gia súc, làm nguyên liệu phục vụ để chế biến thành viên, thanh nhiên liệu, v.v… cần vận dụng tối đa kinh nghiệm, kết quả nghiên cứu của các nước trồng cây lúa nước trong khu vực và trên thế giới kết hợp với phương thức sản xuất, quy mô và trình độ sản xuất hiện nay của Việt Nam. Xuất phát từ những điểm nói trên, để đáp ứng với nội dung mục tiêu của đề tài đã đề ra phù hợp với trình độ, khả năng, điều kiện chế tạo cũng như khả năng đầu tư trang thiết bị đề tài đặt ra đối tượng nghiên cứu là: 1. Máy ép kiện rơm kiểu rulô (ép bằng băng tải) một băng tải tiếp nguyên liệu (rơm) vào cuộn và một băng tải khác chạy ngược chiều để cuộn rơm theo sơ đồ nguyên lý hình 2.1. 2. Máy có khả năng di động (móc theo máy kéo) máy kéo máy ép kiện rơm đến đầu bờ nơi có đống rơm do máy gặt đập liên hợp nhả ra và cuộn rơm thành cuộn có trọng lượng 18 ÷ 20kg/cuộn, kích thước Φ500x600mm để máy kéo kéo chở cuộn rơm về kho hoặc sân bãi cất giữ làm nguyên liệu để chế biến sau này. 8 9 7 6 5 4 3 1 12 2 11 10 1. Quả lô tăng đai 2. Lò xo nén 3. Lò xo kéo 1 4.Con lăn chặn 5. Lô chủ động 6. Dây đai 7. Lò xo kéo 2 8. Hệ con lăn 9. Xilanh thuỷ lực 10. Lô chủ động băng tải 11. Con lăn đỡ 12. Dây đai băng tải. Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý máy ép kiện rơm kiểu rulô 14 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM 2.2. Chế tạo thiết bị thí nghiệm Trên cơ sở mục tiêu, nội dung nghiên cứu và sơ đồ nguyên lý đã chọn (hình 2.1) đề tài đã chế tạo thiết bị để nghiên cứu xác định các thông số kỹ thuật của máy cuộn rơm kiểu rulô tròn (Hình 2.2). Kết cấu của mẫu máy gồm: - 01 băng tải tiếp liệu (rơm) có lô nén rơm sơ bộ thành từng lớp; - 01 băng tải chạy ngược chiều có tốc độ bằng tốc độ băng tải tiếp liệu vào để cuộn rơm thành lô; - Cơ cấu lò xo để nén ép cuộn rơm; - Cơ cấu nhả cuộn rơm khi cuộn rơm đạt được đường kính cho phép (Φ 500mm). Hình 2.2. Dàn thí nghiệm lý máy ép kiện rơm kiểu Rulô 2.3. Nghiên cứu thí nghiệm xác định các thông số cơ bản của máy ép cuộn rơm kiểu rulô Trên dàn thí nghiệm máy ép kiện rơm kiểu rulô đề tài chế tạo và lắp dựng tại Viện, nhóm thực hiện đề tài đã mua nguyên liệu (rơm) về và đã tiến hành làm thí nghiệm trên dàn thí nghiệm để: 15 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM 2.3.1. Xác định vận tốc cấp liệu của băng tải cấp liệu Vận tốc cấp liệu được xác định theo công thức: V1 = π .D.n 60 (m/s) (2.1) Trong đó: V1: vận tốc dài cấp liệu (m/s) D: đường kính trống cấp liệu (m); D = DT + 2.b DT: Đường kính tang băng tải (m) b: chiều dày băng tải (m) n: tốc độ quay tang băng tải (vòng/phút). Các thí nghiệm trên thiết bị thí nghiệm với 02 người thường xuyên tiếp liệu để đưa rơm rải trên băng tải đưa vào máy ta tính được vận tốc dài tiếp liệu là (0,3÷0,4)m/s là hợp lý. Thực nghiệm đã xác định được vận tốc tiếp liệu tối ưu là: V1 = 0,35m/s. 2.3.2. Xác định tốc độ băng tải cuộn rơm Theo sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy cuộn rơm điều kiện để đảm bảo máy cuộn rơm phải thoả mãn: V1 ≤ V2 Trong đó: V2: là vận tốc dài của băng tải cuộn rơm (m/s) Sở dĩ có điều kiện trên bởi muốn rơm được cuộn tròn và căn đều giữa 2 băng tải thì V1= V2. Ở thời điểm ban đầu phải tạo được nhân để bắt đầu cuộn thì V2>V1. Thực nghiệm trên thiết bị thí nghiệm xác định được V2 = 1,05.V1 cho điều kiện tốt nhất để hình thành nhân của cuộn rơm ban đầu. 2.3.3. Xác định chiều dài lô rơm Chiều dài lô rơm được xác định phụ thuộc vào chiều rộng của máy có thể kéo theo máy kéo cơ động ra đồng được phù hợp với điều kiện đồng ruộng Việt Nam. Bề rộng của máy không vượt quá chiều rộng của các loại rơ moóc đi theo máy kéo 2 bánh hoặc 4 bánh. Đề tài chọn chiều dài lô rơm L = 600mm. 16 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM 2.3.4. Xác định hành trình mở cửa (hành trình xi lanh thuỷ lực) Mục tiêu, yêu cầu của máy ép lô kiện rơm: Lô rơm phải có đường kính là Φ(500 ÷ 550)mm vì vậy cửa mở a = 600 35 0 600mm thì kiện rơm mới thoát ra được từ đó ta tính ra được hành trình của xi lanh thuỷ lực là: s = 350(mm). Hình 2.3. Sơ đồ xác định hành trình mở cửa xi lanh (bơm) thuỷ lực 2.4. Kết luận các thông số máy ép kiện rơm kiểu rulô Kết quả của việc chạy thí nghiệm trên thiết bị thí nghiệm tại xưởng đã xác định được các thông số cơ bản của máy ép lô kiện rơm. - Xác định được vận tốc cấp liệu của băng tải cấp liệu, ra kiện rơm: (m/s) V1= 0,35 - Xác định được vận tốc cuộn lô rơm của băng tải cuộn lô: V2= 1,05.V1 = 0,3675 (m/s) - Xác định chiều dài lô rơm L = 600 (mm). - Xác định được hành trình của xi lanh, điểm đặt của xi lanh mở cửa để thoát lô kiện rơm s = 350(mm). Các thông số trên làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế máy ép lô kiện rơm. 17 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM Chương 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ÉP KIỆN RƠM KIỂU RULÔ 3.1. Tính toán thiết kế máy ép kiện rơm kiểu rulô 3.1.1.Xác định tốc độ quay của tang chủ động băng tải nạp liệu và ra cuộn rơm Từ công thức: Suy ra: V1 = π .D.n 60 60.V1 n= π .D (m/s) (vg/ph) (3.1) Trong đó: V1: vận tốc dài băng tải cấp liệu được xác định ở phần 2.2.1 là: (m/s) V1 = 0,35 D: đường kính danh nghĩa của tang chủ động băng tải tiếp liệu ra lô (m): D = DT1 + 2.b DT1: đường kính tang lô, ta chọn DT1 = 0,112 (m) b: chiều dày băng tải, chọn b = 0,005m thay vào (3.1) ta được: n1 = 60 x0,35 = 54,83 (vg/ph) 3,14 x(0,112 + 2 x0,005) Chọn: n1 = 55 (vòng/phút). 3.1.2. Xác định tốc độ quay của tang chủ động băng tải cuộn rơm Vận tốc cuộn lô rơm của băng tải cuộn lô: V2 = 0,3675 Chọn đường kính tang lô: DT2 = 0,194 Thay vào (3.1) có: n2 = (m/s) (m) 60 x0,3675 = 34,4 (vg/ph) 3,14 x(0,194 + 2 x0,005) Chọn: n2 = 34 (vòng/phút). 3.1.3.Tính toán xác định công suất máy ép kiện rơm kiểu rulô (kW hoặc HP) N = (N1.η1 + N2.η2 + N3.η3).η (kW) (3.2) Trong đó: N: công suất (kW hoặc HP); η: hiệu suất bộ truyền động đai, hộp số; 18 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM N1:công suất tiêu thụ bơm thuỷ lực; η1: hiệu suất truyền động đai bơm thuỷ lực; N2: công suất tiêu thụ băng tải nạp liệu, ra kiện rơm; η2: hiệu suất bộ truyền động xích; N3: công suất tiêu thụ băng tải cuộn lô rơm; η3: Hiệu suất bộ truyền động xích. Trên cơ sở (3.2) theo (2.1) và (3.1) ta có thể tính được công suất cần thiết để lựa chọn động cơ. Song đề tài đã có dàn thí nghiệm, trên dàn thí nghiệm đề tài đã lắp động cơ và đo công suất tiêu thụ của máy ép cuộn rơm kiểu rulô: N= n ∑ i =1 Ni = n 7 ∑ i =1 Ni = 4,18 7 (kW) (3.3) Tính đổi từ kW sang mã lực: N = 1,36 x 4,18 = 5,68 (HP) Chọn động cơ (đầu nổ): N=6 (HP). 3.1.4. Xác định chiều rộng của băng tải tiếp liệu ra lô, băng tải cuộn lô (theo mục2.3): B = 600 (mm). 3.1.5. Xác định hành trình xilanh (bơm) thuỷ lực (theo mục 2.4): S = 350 (mm). 3.2. Thiết kế máy ép kiện rơm kiểu rulô Trên cơ sở sơ đồ nguyên lý đã chọn (hình 2.1), kết quả nghiên cứu, khảo nghiệm thiết bị thí nghiệm (mục 2.3) và tính toán thiết kế (mục 3.1.1 ÷ 3.1.5) đề tài đã thiết kế máy ép kiện rơm kiểu rulô (Hình 3.1) (xem bản vẽ chung, các bản vẽ bộ phận, bản vẽ chi tiết). 19 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp – RIAM 2 3 4 5 6 1567 1 1454 2752 6 MEKR - 06 - 00 - 00 - 000 5 MEKR - 05 - 00 - 00 - 000 Bánh xe 4 4 MEKR - 04 - 00 - 00- 000 §éng c¬ næ 2 1 3 MEKR - 03 - 00 - 00 - 000 Hép sè gi¶m tèc 1 2 MEKR - 02 - 00 - 00 - 000 B¬m dÇu thuû lôc 1 1 MEKR - 01 - 00 - 00 - 000 Khung m¸y TT Ký hiÖu Xi lanh thuû lùc Tªn gäi 1 Sè.lg 1 c¸i C¶ bé Khèi l−îng VËt liÖu Ghi chó §Ò tµi A - 2010 Sè tµi liÖu VÏ TK KS TKT TP CN G§ §ç .T. Xu©n §Ëu.T.Kiªn Ch÷ ký MEKR - 00 - 00 - 00 - 000 Ngµy 9/2010 M¸y Ðp kiÖn r¬m Sè l−îng Khèi l−îng 1 §Ëu.T.Kiªn §Ëu.T.Kiªn Tê B¶n chung Ng.T.V©n Tû lÖ 1:15 Sè tê ViÖn nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y N«ng nghiÖp - RIAM Hình 3.1. Bản vẽ chung máy ép kiện rơm kiểu rulô Máy ép kiện rơm kiểu rulô được thiết kế có các thông số sau: Bảng 3.1. Thông số thiết kế máy ép kiện rơm TT 1 Thông số kỹ thuật Năng suất (Q) 2 Độ chặt (G) 3 Công suất tiêu thụ (N) 4 Đơn vị Giá trị Cuộn/giờ 50 3 kg/m 120 HP (mã lực) 6 Đường kính cuộn rơm (Φ) mm 500 ÷ 520 5 Chiều dài cuộn rơm (L) mm 610 6 Khối lượng 1 cuộn rơm (m) kg 18 ÷ 20 7 Máy di động (kéo theo máy kéo 2 bánh hoặc 4 bánh) Phụ ghi 3.3.Chế tạo máy ép cuộn rơm kiểu rulô Máy ép kiện rơm kiểu rulô sau khi được thiết kế đã đưa vào xưởng của Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp để chế tạo. Với sự theo dõi của các kỹ sư thực hiện đề tài. 20 Đề tài A 2010 – Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép kiện rơm