Tài liệu Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy ép viên phân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------------- NGUYỄN QUANG QUỲNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HOÀN THIỆN MÁY ÉP VIÊN PHÂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy va thiết bị cơ giới nông lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ðỖ HỮU QUYẾT HÀ NỘI – 2010 LỜI CAM ðOAN T«i xin cam ®oan r»ng ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i. C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong b¶n luËn v¨n nµy lµ trung thùc vµ ch−a ®−îc c«ng bè trong bÊt kú c«ng t×nh khoa häc nµo tr−íc ®ã. T«i xin cam ®oan r»ng c¸c th«ng tin trÝch dÉn trong b¶n luËn v¨n cña t«i ®Òu ®−îc chØ râ nguån gèc. Tác giả luận văn Nguyễn Quang Quỳnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........i LỜI CẢM ƠN Qua hai năm học 2008 -2010, học tập nghiên cứu tại Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội, tôi ñã tiếp thu ñược rất nhiều những kiến thức về khoa học qua sự truyền ñạt, hướng dẫn, giúp ñỡ của quý thầy, cô giáo. ðến thời ñiểm này tôi ñã gần kết thúc khóa học, ñã thực hiện hoàn thành ñề tài tốt nghiệp. ðể có kết quả này, tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy, cô giáo cùng toàn thể cán bộ, công nhân viên Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giảng dạy, quản lý và quan tâm giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường: Xin trân trọng cảm ơn thầy giáo: PGS.TS. ðỗ Hữu Quyết; người ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin trân trọng cảm ơn tập thể thầy, cô giáo khoa Cơ ñiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã ñóng góp ý kiến và giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn những người thân trong gia ñình; tập thể cán bộ, công nhân viên Trường Cao ñẳng nghề Việt Nam - Hàn Quốc, nơi tôi ñang công tác cùng toàn thể bạn bè, ñồng nghiệp ñã tạo ñiều kiện thuận lợi ñể tôi hoàn thành nhiệm vụ của toàn khoá học. Mặc dù ñã rất cố gắng , nhưng do khó khăn về tài liệu, thời gian nghiên cứu và khả năng hạn chế của bản thân cho nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận ñược các ñóng góp ý kiến từ các Thầy giáo, Cô giáo và các bạn ñồng nghiệp ñể vấn ñề tôi nghiên cứu trong luận văn này ñược sáng tỏ và hoàn thiện hơn. Tác giả Nguyễn Quang Quỳnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........ii Môc lôc Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vi 1 MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài. 1 1.2 Mục tiêu 3 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 3 1.4 Bố cục của luận văn 4 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 5 2.1 Tình hình sử dụng phân bón trong sản suất nông nghiệp ở Việt Nam 5 2.2 Tình hình nghiên cứu cơ giới hóa khâu bón phân viên nén 9 2.3 Tình hình nghiên cứu máy ép viên 16 3 ðỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 3.1 ðối tượng 26 3.2 Nội dung 26 3.3 Phương pháp nghiên cứu 27 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HOÀN THIỆN MÁY ÉP VIÊN PHÂN 34 4.1 Một số thông số cơ bản của viên phân nén. 34 4.1.1 Các thông số nguyên liệu của phân. 34 4.1.2 Hình dạng hợp lý và các thông số cơ bản của viên phân 35 4.1.3 Quan hệ giữa hệ số nén của viên phân và lực nén 36 4.2 Các giải pháp khắc phục cho máy ép viên phân 37 4.2.1 Hạn chế ăn mòn hoá học 37 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........iii 4.2.2 Hạn chế mài mòn cơ học 38 4.2.3 Tăng năng suất của máy 41 4.3 Tính toán xác ñịnh một thông số của bộ phận chính theo phương án ñã chọn 42 4.3.1 Xây dựng biểu ñồ chu kỳ của máy 42 4.3.2 Xác ñịnh ñường kính bánh ép 56 4.3.3 Xác ñịnh ñường kính trống số chày ép và năng suất máy 60 4.3.4 Bề rộng bánh ép 63 4.3.5 Hành trình chính xác của chày ép 64 4.3.6 Xác ñịnh công suất cần thiết của máy 65 4.4 Thử nghiệm máy 66 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 5.1 Kết luận 67 5.2 Kiến nghị 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 69 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........iv Danh môc b¶ng STT Tªn b¶ng Trang 2.1 Tình hình sử dụng phân bón hoá học ở Việt Nam từ 1990 – 2003 5 4.1 Một số thông số của các nguyên liệu ñưa vào máy ép 34 4.2 Một số thông số của viên phân mới (ép bằng dụng cụ thủ công) 35 4.3 Kết quả theo dõi hiện tượng ăn mòn hoá học với các vật liệu 38 4-4 Quan hệ giữa ñường kính trống, chiều dài cung nạp liệu với vận tốc quay của trống. 50 4-5 Góc nâng giới hạn của các mặt cam 52 4-6 Kết quả khảo sát quan hệ giữa ñộ dài cung l, ñường kính bánh ép 4.7 Db.ép với ñộ dương cung h khi α nhận các giá trị khác nhau. 54 Giá trị các cung thao tác khi chọn ñường kính bánh ép 220mm 65 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........v Danh môc h×nh STT Tªn h×nh Trang 2-1 Máy dúi phân kiểu ñĩa có trục nằm ngang: 10 2-2 Máy dúi phân viên kiểu dúi trực tiếp. 11 2-3 Sơ ñồ máy bón phân dúi sâu kiểu thìa múc 13 2-4 Sơ ñồ nguyên lý ép kiểu vít 16 2-5 Sơ ñồ nguyên lý ép lô trong 17 2-6 Sơ ñồ nguyên lý và cấu tạo của máy ép lô ép ngoài 18 2-7 Viên phân ‘quả bàng’ ñược ép trên các máy ép dạng quả lô 20 2-8 Máy ép viên phân chạy bằng ñộng cơ ñiện 21 2.-9 Máy ép viên phân do Việt Nam chế tạo theo mẫu nước ngoài 21 2-10 Một số mẫu máy ép viên thuốc của Trung Quốc 22 2-11 Máy ép viên do Viện Phát triển Công nghệ Cơ ðiện thiết kế 23 2-12 Sơ ñồ nguyên lý (a) và sơ ñồ cấu tạo (b) của máy ép viên kiểu chày cối, ép bằng cam: 24 3-1 Dụng cụ ño ma sát nguyên liệu trên nhựa và trên thép 27 3-2 Xác ñịnh thời gian nạp liệu 28 3-3 Dụng cụ xác ñịnh thời gian nạp liệu 29 3-4 Sơ ñồ ño góc tự chảy của nguyên liệu 30 3-5 Dụng cụ ép viên phân mới 31 4-1 Hình dáng viên phân gần cầu 35 4-2 ðồ thị quan hệ giữa lực nén và hệ số nén khi ép viên 36 4-3 Vị trí mòn của cam cũ tại cung ép 39 4-4 Lắp con lăn ñầu chày ép 40 4-5 Sử dụng bánh ép tại cung ép 40 4-6 Hành trình khai triển của các chày ép (máy cũ) 42 4-7 Hành trình khai triển sơ bộ của các chày ép trên máy mới. 43 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........vi 4-8 Kích thước chiều cao trống ép của máy cũ (a) và máy thiết kế lại (b). 45 4-9 Sơ ñồ bố trí ống dẫn phân 46 4-10 Sơ ñồ xác ñịnh hành trình lý thuyết của các chày theo phương thẳng ñứng 46 4-11 Hành trình thiết kế của các chày 47 4-12 Hành trình theo chiều cao của các chày ép 48 4-13 Sơ ñồ xác ñịnh góc nâng giới hạn của cam 51 4-14 Sơ ñồ xác ñịnh bán kính nhỏ nhất của bánh ép. 53 4-15 Xác ñịnh các kích thước trên phần mềm Inventor. 54 4-16 Sơ ñồ xác ñịnh lực tác dụng lên chày ép 57 4-17 ðồ thị biến thiên của Pt theo góc α 58 4-18 Xác ñịnh góc áp lực và chiều dài cung khi chiều cao nâng hạ 16mm 60 4-19 Sơ ñồ xác ñịnh số cối trên vành trống. 63 4-20 Sơ ñồ xác ñịnh bề rộng bánh ép. 64 4-21 Biểu ñồ hành trình chính xác của các chày. 65 4-22 Thử nghiệm máy ép bằng bánh ép 66 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........vii 1. MỞ ðẦU 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài. Công nghiệp hoá, hiện ñại hoá nông nghiệp - nông thôn là một chủ trương lớn của ðảng và Nhà nước ta trong thời ñiểm hiện nay. Thực tế trong những năm qua năng suất và sản lượng lương thực của nước ta ngày càng tăng, ñã trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo ñứng thứ 2 trên thế giới. Có ñược ñiều này nhờ áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong nông nghiệp. Bón phân là một trong những biện pháp kỹ thuật ñược thực hiện phổ biến mang lại hiệu quả cao, ñảm bảo năng suất - chất lượng cho cây trồng, nhưng cũng chiếm phần khá cao trong chi phí sản xuất nông nghiệp. Qua các kết quả nghiên cứu thì những biện pháp sử dụng phân bón và cách bón phân truyền thống ñem lại hiệu quả không cao, hiệu suất sử dụng phân thấp là do việc mất ñạm qua các con ñường: bốc hơi, rửa trôi theo dòng nước, sự tranh chấp dinh dưỡng của cỏ dại mọc trên lớp ñất mặt ðể hạn chế việc mất ñạm, nâng cao hiệu quả bón phân cho cây trồng, rất cần thiết phải bón phân một cách hợp lý: bón ñúng loại phân, bón ñúng lượng phân, bón ñúng lúc, ñúng ñối tượng, ñúng cách và cân ñối mới nhằm khắc phục sự lãng phí như hiện nay ñồng thời ñảm bảo tăng năng suất, chất lượng cây trồng với hiệu quả kinh tế cao, hạn chế tối ña các hậu quả tiêu cực cho nông sản và môi trường sinh thái. Bón phân sâu theo ñiểm ở dạng viên là một phương pháp bón phân mới, có thể ñáp ứng các yêu cầu trên. Với lúa, khi bón phân viên nén năng suất tăng 10% - 20%, tiết kiệm từ 30% - 35%, giảm khoảng 30% lượng giống gieo so với cách bón vãi thông thường [2]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........1 ðến năm 2008 ñã ñược áp dụng trên 17 tỉnh trong nước bao gồm Lào Cai, Hà Tây, Hà Giang, Thanh Hoá, Nghệ An, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, v.v …, với diện tích khoảng 6000 ÷ 7000ha mỗi vụ tiết kiệm khoảng 10 tỷ ñồng. Chính vì có nhiều ưu ñiểm nổi bật so với phương pháp bón phân vãi truyền thống nên biện pháp bón phân viên nén dúi sâu ñã ñược Bộ NN và PTNT công nhận là tiến bộ kỹ thuật và khuyến khích áp dụng rộng rãi trong sản suất [1] . ðể sản xuất viên phân nén, ñến nay thường sử dụng máy ép viên dạng quả lô, trục nằm ngang, tạo ra viên phân có dạng hai ñới cầu úp ngược vào nhau như hình quả bàng. Các máy ép viên phân nén của Tổ chức phát triển phân bón quốc tế (IFDC), Viện khoa học Nông nghiệp Fujian (Trung Quốc), Trung tâm phát triển Công nghiệp kim loại (MIDC- Indonexia), Công ty IFFCO của Ấn ðộ ñều hoạt ñộng theo nguyên lý trên với nhiều mức năng suất máy và kích cỡ phân viên khác nhau [2]. Tại Việt Nam ñã có một số cơ sở sản xuất máy ép phân viên theo nguyên lý trên (Xưởng Cơ khí Thuận Phát Thừa Thiên Huế, Xưởng cơ khí Thành Hưng Thành phố Thanh Hóa). Các máy nói trên ñã góp phần nhất ñịnh trong việc ñẩy mạnh mức ñộ ứng dụng phương pháp bón phân viên nén trong sản xuất. Tuy nhiên các viên phân dạng quả bàng này chỉ có thể dùng trong bón phân thủ công mà khó cơ giới hoá ñược khâu bón vì dạng viên này không ñược tròn khi sử dụng máy hay bị kẹt tại lỗ thoát của lô máy bón phân. Viện Phát triển Công nghệ Cơ ðiện - ðHNN Hà Nội ñã ñề xuất giải pháp cho khâu cơ giới hóa bón phân viên nén dúi sâu là thiết kế chế tạo máy ép viên phân thế hệ mới và cải tiến máy bón phân ñể khai thác tối ña các lợi thế của viên phân mới hình dạng là hình gần cầu. Kết quả thử nghiệm các máy ép viên phân nén và các mẫu máy bón phân viên nén do Viện chế tạo ñã khắng ñịnh giải pháp ñã ñề xuất là hợp lý. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........2 Máy ép viên phân ñã chế tạo, ñã tạo ra ñược viên phân ñạt yêu cầu nông học. Nguyên lý làm việc của máy kiểu chày cối ép là phù hợp ñể tạo ra viên phân nén có hình dạng yêu cầu (gần như hình cầu). Tuy nhiên, nghiên cứu trên chỉ mới ñưa ra nguyên lý hoạt ñộng và mẫu máy chế tạo thử, chưa hoàn chỉnh thiết kế ñể có thể chuyển giao công nghệ, cần nghiên cứu thiết kế hoàn thiện mẫu máy nói trên. Mặt khác qua thử nghiệm máy trong ñiều kiện sản xuất, máy ñã bộc lộ một số nhược ñiểm: Bộ chày cối bị ăn mòn hoá học do thường xuyên tiếp xúc với phân bón; ñầu chày và mặt cam ép bị mài mòn cơ học do lực ép lớn, dạng ma sát là ma sát trượt và bôi trơn khó khăn. Từ ñó chúng ta phải lựa chọn các giải pháp khắc phục nhược ñiểm của máy. Ngoài ra cũng cần nghiên cứu khả năng tăng năng suất của máy ñể ñáp ứng yêu cầu cho các trang trại, hợp tác xã xản xuất nông nghiệp. Xuất phát từ thực tế trên ñược sự hướng dẫn của PGS.TS. ðỗ Hữu Quyết và các thầy cô giáo trong khoa Cơ ðiện tác giả tiến hành thực hiện ñề tài: “Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy ép viên phân”. 1.2. Mục tiêu - Phát hiện các nhược ñiểm của máy ñã thiết kế. - Phân tích, lựa chọn giải pháp khắc phục. - Tính toán xác ñịnh các thông số cơ bản của máy. 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài Nhu cầu về máy ép viên phân NPK nén hiện nay trong nước là rất lớn, nhất là tại các tỉnh ñã ứng dụng biện pháp bón phân nén dúi sâu. Thiết kế hoàn thiện máy ép viên phân là nhằm: Cải thiện tình trạng làm việc của máy ép kiểu chày cối, ép bằng cam; làm tăng ñộ tin cậy và tuổi thọ cho máy, ñáp ứng nhu cầu về máy ép cho sản xuất phân bón dạng viên hiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........3 nay, ñặc biệt là loại máy sản xuất phân viên dạng hình gần cầu thì trên thị trường hiện nay chưa có. ðây là loại phân viên có nhiều ưu ñiểm: viên phân di chuyển linh ñộng trong hệ ống dẫn không bị kẹt, tắc; không bị tạo vòm trong thùng chứa phân; dễ cơ giới hóa khâu bón phân nên làm giảm ñược sức lao ñộng cho nông dân, từ ñó việc ứng dụng tiến bộ kỹ thuật về bón phân viên nén ñuợc phổ biến rộng rãi hơn. Làm cho nền nông nghiệp nước ta phát triển bền vững và ñạt hiệu quả kinh tế cao hơn. Do vậy, việc thiết kế, hoàn thiện máy ép phân viên có dạng hình gần cầu là cần thiết, phù hợp với thực tế sản xuất. 1.4. Bố cục của luận văn 1. Mở ñầu 2. Tổng quan nghiên cứu 3. ðối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 4. Tính toán thiết kế hoàn thiện máy ép viên phân 5. Kết luận và kiến nghị Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........4 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1. Tình hình sử dụng phân bón trong sản suất nông nghiệp ở Việt Nam 2.2.1. Tình hình sử dụng phân bón Theo tổng hợp Bộ Nông nghiệp và PTNT tình hình sử dụng phân bón của nông dân Việt Nam trong những năm qua như sau: Bảng 2.1: Tình hình sử dụng phân bón hoá học ở Việt Nam từ 1990 – 2003 N Năm P2O5 K2O (nghìn tấn) DT gieo trồng (nghìn ha) NPK kg/ha N:P2O5:K2O 1990 424 97,7 20,0 9.040 57,9 1: 0,23: 0,05 1991 419 103,3 22,2 9.040 57,9 1: 0,25: 0,05 1992 519 128,8 15,9 9.752 76,1 1: 0,21: 0,03 1993 629 213,2 60,0 9.979 90,4 1: 0,34: 0,09 1994 668 205,6 35,0 10.127 89,3 1: 0,31: 0,05 1995 925 272,0 97,2 10.497 123,3 1: 0,29: 0,10 1996 841 313,0 58,0 10.929 110,9 1: 0,37: 0,07 1997 987 370,0 155,2 11.316 133,6 1: 0,37: 0,16 1998 1.012 350,0 210,0 11.730 134,0 1: 0,35: 0,21 1999 1.117 385,0 271,0 12.320 148,8 1: 0,33: 0,23 2000 1.328 496,0 410,0 12.644 176,7 1: 0,37: 0,31 2001 1.245 475,0 390,0 12.507 168,7 1: 0,38: 0,31 2002 1.250 480,0 405,0 12.764 167,3 1: 0,38: 0,32 Từ 2003 1.335 490,0 415,0 13.106 172,4 1: 0,36: 0,31 *Nguồn: Bộ nông nghiệp và PTNT. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........5 Vào ñầu những năm 1980 nông dân ta mới chỉ bón bình quân cho một ha gieo trồng là 24 kg N.P2O5.K2O. Bước sang thời kỳ ñổi mới, từ những năm 1990 ñến nay nông dân Việt Nam ñã có những thay ñổi lớn về việc sử dụng phân bón, cả về khối kượng và tỷ lệ giữa 3 nguyên tố dinh dưỡng N.P2O5.K2O (hay viết tắt là NPK). ðầu những năm 1990 tỉ lệ N: P2O5:K2O của nông dân ta bón là 1: 0,21÷ 0,34: 0,05÷ 0,09 thì ñến năm 2000 tỉ lệ ñó ñã ñược nâng lên là 1: 0,37: 0,31 và tỷ lệ ñó ñã ñược giữ ñến những năm sau. Trong khi ñó trên pham vi toàn thế giới (FAO, Fertilizer year book Vol 52 2002) niên vụ 2000 - 2001 là 1: 0,40: 0,28. Các số liệu tương ứng ở các nước phát triển là: 1: 0,39: 0,37; ở các nước ñang phát triển là: 1: 0,41: 0,23; các nước ðông Á, ðông Nam Á và Trung Quốc là: 1: 0,38: 0,22; các nước Châu Á là: 1: 0,38: 0,18. Theo thông tin tình hình sản xuất và tiêu thụ phân bón hàng năm của FAO ñã xếp Việt Nam vào danh sách 20 nước bón nhiều phân trên một ñơn vị diện tích ñất canh tác trên thế giới, Việt Nam chỉ còn ñứng sau các nước: Ireland (546 kg/ha), Hà Lan (436 kg/ha), Ai Cập (392 kg/ha), Hàn Quốc (379 kg/ha), Anh (335 kg/ha), Bỉ và Luxembourg (334 kg/ha), Nhật (282 kg/ha), New Zealand (264 kg/ha). Cũng theo số liệu của tổ chức này ñưa ra thì Việt Nam bón 273 kg/ha, theo ñó nước ta còn bón nhiều hơn cả Trung Quốc (228 kg/ha), ðức và Na Uy (217 kg/ha) và Pháp (213 kg/ha). Việc bón phân cho nông nghiệp quá nhiều với hiệu quả thấp dẫn ñến tăng chi phí sản xuất, gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy xu hướng của các nhà nông học là tìm kiếm các phương pháp bón phân có hiệu quả cao. ðể nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, cần xem xét nhu cầu của cây về lượng, khả năng cung cấp dinh dưỡng của từng loại ñất, các con ñường gây hao tổn, mất Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........6 mát phân bón. Trên cơ sở ñó ñề ra các biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón. 2.2.2. Phương pháp bón phân [2] Lượng phân bón tiêu thụ hàng năm ở nước ta chủ yếu ñược sử dụng cho cây lúa, rau mầu, cây công nghiệp dài ngày và cây ăn quả. ðể bón phân cho cây trồng, từ trước ñến nay nông dân ta ñã sử dụng phương pháp bón phân cơ bản sau: - Bón phân vãi trên mặt ruộng. - Bón phân qua lá. - Bón phân dúi sâu dạng viên. Bón vãi là phương pháp bón truyền thống. Theo phương pháp này, phân ñược vãi toàn bề mặt hoặc rắc hạn chế trên mặt ruộng. Ưu ñiểm của phương pháp này là dễ sử dụng, không cần huy ñộng vốn cùng một lúc ñể mua phân bón. Nhược ñiểm lớn nhất của phương pháp này là phân bị bốc hơi, bị rửa trôi, bị ngấm xuống sâu, bị cỏ dại “ăn”, v.v…nên lãng phí phân và gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra theo phương pháp bón này phải bón nhiều lần và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời tiết, chế ñộ tưới tiêu. Bón phân qua lá chủ yếu dùng cho bón thúc. Ưu ñiểm của phương pháp này là tác ñộng nhanh, kịp thới cung cấp dinh dưỡng cho cây. Nhược ñiểm là phụ thuộc thời tiết. Bón phân dúi sâu dạng viên là phương pháp dùng hỗn hợp phân, ñược ép thành viên nén ñem bón sâu trong ñất với một khoảng nhất ñịnh. ðộ sâu này tùy thuộc vào loại cây trồng như Lúa khoảng 6-8mm, Ngô khoảng 710mm. Ưu ñiểm của phương pháp này: - Chỉ bón dúi 1 lần cho cả vụ, chủ ñộng trong sản xuất, không phù thuộc vào thời tiết. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........7 - Làm giảm và hạn chế cỏ dại, sâu bệnh, tiết kiệm, giảm tác hại ñối với môi trường; giúp tăng năng suất lúa từ 10-20%, tiết kiệm 30-35% lượng phân bón so với cách bón phân vãi. [2] Nhược ñiểm: Tuy có tăng chi phí cho việc ép viên và công bón phân, nhưng hiệu quả nó mang lại lớn hơn các chi phí tăng thêm. Trên thế giới phương pháp bón phân viên nén dúi sâu ở dạng viên ñược ghi nhận là một phương pháp bón phân hợp lý mang lại hiệu quả sử dụng phân bón cao, giảm thiểu tác hại ñến môi trường và ñã ñược nghiên cứu và áp dụng từ những năm 1930. Phương pháp này ñã ñược nhiều tổ chức quốc tế ñề nghị áp dụng trên diện rộng ở các trồng lúa. Nhiều nước ở Nam Á và ðông Nam châu Á ñã chấp nhận và sử dụng phương pháp này ở các mức ñộ khác nhau. Những nước áp dụng phổ biến phương pháp này là Bangladesh, Ấn ðộ, Trung Quốc, Indonexia, Việt Nam.... Từ những năm 1970, Việt Nam cũng ñã áp dụng phương pháp này ñể bón cho lúa nhưng chưa ñược áp dụng phổ biến vì tốn nhiều lao ñộng thủ công, hiệu quả không cao. Trong những năm gần ñây ñược sự hộ trợ tích cực của các tổ chức quốc tế ñặc biệt là Tổ chức phát triển phân bón quốc tế (IFDC), Tổ chức phát triển quốc tế (IDE) thì phương pháp bón phân viên nén dúi sâu ñược áp dụng rộng rãi. Tính ñến năm 2009 phương pháp bón phân sâu theo ñiểm ở dạng viên ñã ñược áp dụng trên 18 tỉnh thành trong cả nước bao gồm Quảng Nam, Thừa Thiên Huế, Quảng Trị, Quảng Bình, Nghệ An, Thanh Hóa, Ninh Bình, Hưng Yên, Hà Nội, Lào Cai, Yên Bái, Lai Châu, Sơn La, ðiện Biên, Cao Bằng, Hà Giang, Bắc Ninh, Bắc Giang v.v …, với diện tích khoảng 8000÷10000ha mỗi vụ tiết kiệm khoảng 10 tỷ ñồng. Chính vì có nhiều ưu ñiểm nổi bật so với Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........8 phươmg pháp bón phân vãi truyền thống nên biện pháp bón phân viên nén dúi sâu ñã ñược Bộ NN và PTNT công nhận là tiến bộ kỹ thuật và khuyến khích áp dụng rộng rãi trong sản suất [1]. Theo các kết quả nghiên cứu của Bộ môn Thủy nông – Canh tác Trường ðại học Nông nghiệp I, bón phân viên nén dúi sâu cho Cói, Ngô tại Sơn La Cao Bằng và Lúa ñã ñược áp dụng thành công tại nhiều ñịa phương trong cả nước ñã ñem lại hiệu quả cao khắc phục ñược tình trạng rửa trôi, bay hơi, thấm xuống ñất... so với bón phân thông thường. Hiệu quả lớn nhất của phương pháp bón phân này là tiết kiệm 30 - 35% lượng phân bón, chất lượng ñảm bảo, không gây ô nhiễm môi trường, giảm sâu bệnh và cỏ dại và nhất là chỉ cần bón 1 lần/vụ. 2.2. Tình hình nghiên cứu cơ giới hóa khâu bón phân viên nén [2], [3], [4] 2.2.1. Trên thế giới ðể nâng cao năng suất, tiết kiệm sức lao ñộng cho nông dân trong khâu bón phân viên nén thì tại các nước có áp dụng tiến bộ kỹ thuật “Sử dụng phân viên nén dúi sâu trong sản xuất nông nghiệp” như: Ấn ðộ, Bangladesh, Trung Quốc... ñã tiến hành nghiên cứu và ñưa ra các mẫu máy bón phân. Tại các nước trên cũng ñã có nhiều máy bón phân viên nén dúi sâu, chủ yếu dùng ñể bón cho lúa. Chúng có nhiều kết cấu khác nhau nhưng về nguyên lý làm việc thì cũng giống như các máy gieo hạt. Các bộ phận làm việc chính của máy thường gồm có: Thùng chứa phân, bộ phận cung cấp, ống dẫn phân, lưỡi rạch, bộ phận vùi lấp viên phân, bánh xe và khung máy. Về nguyên lý làm việc, có thể chia ra các loại sau: * Máy dúi phân viên nén kiểu ñĩa có trục nằm ngang. Sơ ñồ cấu tạo của máy dúi phân kiểu ñĩa có trục nằm ngang ñược thể hiện trên hình 2-1. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........9 2 12 1 3 4 5 6 11 7 8 9 10 Hình 2-1. Máy dúi phân kiểu ñĩa có trục nằm ngang: 1- Thùng chứa viên phân, 2- Bánh xe máy dúi, 3- Chổi quét, 4- ðĩa cung cấp, 5- Lỗ chứa viên phân, 6- Vỏ bao ñĩa cung cấp, 7- ống dẫn phân, 8- Tấm trượt, 9- Bộ phận rạch hàng, 10- Bộ phận lấp nén; 11- Khung máy, 12- Cụm cần ñẩy Máy hoạt ñộng như sau: Khi máy dúi làm việc thì ñĩa cung cấp viên phân 4 chuyển ñộng cùng vận tốc góc với bánh xe máy dúi 2. Trên mặt trụ của ñĩa có bố trí các lỗ chứa viên phân 5. Khi ñĩa chuyển ñộng bên dưới thùng chứa phân, một viên phân sẽ ñược nằm trong lỗ và ñưa tới phần ống dẫn phân 7. Khi ñĩa ñưa viên phân ñến vùng thoát phân, viên phân sẽ rơi khỏi lỗ nhờ trọng lượng của chính viên phân và rơi vào ống dẫn. Ống dẫn phân có nhiệm vụ dẫn hướng cho viên phân nén rơi ñúng vào rãnh mà bộ phận rạch hàng 9 gắn trên tấm trượt 8 ñã rạch. Sau khi viên phân nén ñã nằm ñúng vị trí sẽ ñược lấp ñất nhờ bộ phận lấp nén 10. ðể ñảm bảo cho mỗi lỗ trên ñĩa cung cấp chỉ có một viên phân nén, ở ñáy của thùng chứa viên phân có lắp chổi quét mềm 3, nhằm gạt các viên phân khác ra khỏi lỗ khi chúng có xu hướng theo lỗ tới ống dẫn phân. Bên cạnh ñó thành của thùng chứa phân cũng ñược thiết kế với góc nghiêng phù hợp nhằm tránh hiện tượng tạo vòm của các viên phân. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........10 Máy bón phân viên nén dúi sâu có bộ phận cung cấp kiểu trống nằm ngang loại này làm việc kém do các viên phân “tranh nhau” lọt vào lỗ trên ñĩa cung cấp gây ra hiện tượng kẹt. Do bộ phận cung cấp nhận truyền ñộng trực tiếp từ bánh xe máy dúi nên khó ñiều chỉnh khoảng cách dúi, khó sử dụng cho nền ruộng có ñộ trượt quá lớn và không thể di chuyển trên ñường khi thay ñổi ñịa bàn làm việc mà trong thùng vẫn còn phân bón. * Máy dúi phân viên kiểu dúi trực tiếp. Máy dúi phân viên nén trực tiếp xuống lớp ñất canh tác có các bộ phận làm việc như trên hình 2-2. 5 2 1 4 3 Hình 2-2. Máy dúi phân viên kiểu dúi trực tiếp. 1- Thùng chứa viên phân; 2- Van lá; 3- Máng chứa phân; 4- Cụm pittông – xilanh dúi; 5- Cơ cấu truyền ñộng dúi. Bộ phận dúi kiểu này bao gồm thùng chứa viên phân 1; van lá ñiều chỉnh 2 ñể ñiểu chỉnh lượng phân trong máng 3 cho phù hợp; cặp pittông - xi lanh dúi 4; cơ cấu truyền ñộng cho bộ phân dúi 5. Khi máy dúi làm việc thì phân viên từ thùng chứa 1 ñược lọt vào máng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........11 3 nhờ ñiều chỉnh ñộ mở của van lá 2. Phân viên nén sẽ ñược nằm thành hàng trong máng 3. Pittông ñược tính toán có chiều dài sao cho hành trình của nó trong ống xi lanh ñảm bảo khi ñi hết qui trình dúi viên phân vào hốc dúi thì vẫn làm luôn nhiệm vụ giữ cho viên sau ở lại trong máng nhằm không dúi trùng. Pittông dúi này ñược truyền ñộng nhờ cơ cấu truyền ñộng 5. Cơ cấu truyền ñộng là cơ cấu biên tay quay ñược tính toán với chiều dài tay quay và chiều dài biên phù hợp với mức bón và ñộ sâu bón. Tay quay của cơ cấu nhận truyền ñộng từ bánh xe máy dúi thông qua bộ phận giảm tốc. Máy dúi loại này làm việc mà không cần có bộ phận rạch hàng nhưng cần có bộ phận truyền ñộng từ bánh xe tới cơ cấu dúi. Do ñộng lực ñược lấy từ bánh xe nên tốc ñộ dúi viên phân không thể nhanh gọn gây nên hiện tượng tạo rãnh trên mặt ruộng do quá trình dúi thực hiện khi máy ñang di chuyển trên mặt ruộng. Mặt khác do dúi trực tiếp nên pittông sẽ dính bùn nên sau khoảng thời gian làm việc bùn sẽ theo pittông bám vào cửa ra của máng chứa phân, vì vậy viên phân không thể rơi xuống mặc dù ñã bố trí thêm cơ cấu cung cấp cưỡng bức viên phân. Chính vì thế máy dúi này làm việc không chính xác và thực tế không ñược ứng dụng trong sản xuất. * Máy dúi phân có bộ phận làm việc kiểu thìa múc Mẫu máy này có kết cấu như trên hình 2-3. Khi máy dúi làm việc thì ñĩa cung cấp viên phân 2 quay cùng vận tốc với vân tốc của bánh xe máy dúi vì chúng ñược lắp cứng trên cùng một trục. Trên ñĩa cung cấp viên phân có bố trí các thìa múc 4, các thìa này cách ñều nhau trên toàn bộ chu vi của ñĩa cung cấp viên phân. Khi ñĩa cung cấp 2 quay thì các thìa múc 4 sẽ nhận viên phân nén trong khoang cấp phân của thùng chứa phân viên. Viên phân nén nằm trên thìa múc ñược ñưa tới bộ phận dẫn hạt phân 6. Tại ñậy viên phân sẽ tự rơi khỏi thìa múc vào bộ phận dẫn viên Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật.......... ...........12