Tài liệu Nghiên cứu xác định một số thông số của hệ thống truyền động thuỷ lực cho bộ phận cắt trong máy thu hoạch

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp I ------------ t¹ hanh Nghiªn cøu x¸c ®Þnh mét sè th«ng sè cña hÖ thèng truyÒn ®éng thuû lùc cho bé phËn c¾t trong m¸y thu ho¹ch mÝa luËn v¨n th¹c sÜ kÜ thuËt Chuyªn ngµnh: Kü thuËt m¸y vµ c¬ giíi hãa n«ng, l©m nghiÖp M· sè: 60.52.14 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: ts. nguyÔn v¨n hùu Hµ néi - 2007 Lêi cam §oan T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i. C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc vµ ch−a ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c. T«i xin cam ®oan c¸c th«ng tin trÝch dÉn trong luËn v¨n ®Òu ®2 ®−îc chØ râ nguån gèc. T¸c gi¶ luËn v¨n T¹ Hanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….2 lêi c¶m ¬n T¸c gi¶ luËn v¨n xin bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c tíi: - TS. NguyÔn V¨n Hùu ®2 h−íng dÉn tËn t×nh, chØ b¶o cÆn kÏ cho t¸c gi¶ trong suèt qu¸ tr×nh hoµn thµnh luËn v¨n nµy. - TËp thÓ c¸c thÇy, c« gi¸o Khoa C¬ ®iÖn, Khoa Sau §¹i häc, ®Æc biÖt lµ c¸c thÇy, c« Bé m«n M¸y n«ng nghiÖp - Khoa C¬ ®iÖn - Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp I, ®2 trùc tiÕp ®ãng gãp vµ t¹o ®iÒu kiÖn gióp t¸c gi¶ hoµn thµnh luËn v¨n. - Ban l2nh ®¹o, c¸c thÇy c« gi¸o vµ tËp thÓ c¸n bé c«ng nh©n viªn Tr−êng Cao ®¼ng nghÒ c¬ khÝ n«ng nghiÖp ®2 ®éng viªn tinh thÇn, t¹o ®iÒu kiÖn vÒ c¬ së vËt chÊt, cho t¸c gi¶ hoµn thµnh luËn v¨n. - C¶m ¬n c¸c ®ång nghiÖp, nh÷ng ng−êi th©n trong gia ®×nh ®2 gióp ®ì t«i tËn t×nh trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n. Mét lÇn n÷a xin ch©n thµnh c¶m ¬n. T¸c gi¶ luËn v¨n T¹ Hanh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….3 Môc lôc Lêi cam ®oan i Lêi c¶m ¬n ii Môc lôc iii Danh môc b¶ng v Danh môc ®å thÞ vi Danh môc h×nh vii Më ®Çu 1 TÝnh cÊp thiÕt cña luËn v¨n 10 Ch−¬ng 1 Tæng quan nghiªn cøu 13 1.1. T×nh h×nh thu ho¹ch mÝa trªn thÕ giíi 13 1.2. T×nh h×nh s¶n xuÊt mÝa ®−êng ë n−íc ta 13 1.3. X¸c c«ng ®o¹n thu ho¹ch mÝa ë n−íc ta hiÖn nay 16 1.3.1. ChÆt mÝa vµ gom bã b»ng lao ®éng thñ c«ng 17 1.3.2. Bèc xÕp vËn chuyÓn b»ng lao ®éng thñ c«ng kÕt hîp xe c¬ giíi 17 1.4. Mét sè lo¹i m¸y thu ho¹ch mÝa trªn thÕ giíi 18 1.4.1. S¬ l−îc qu¸ tr×nh nghiªn cøu chÕ t¹o m¸y thu ho¹ch mÝa 18 1.4.2. Mét sè lo¹i m¸y thu ho¹ch mÝa trªn thÕ giíi 20 1.4.3. T×nh h×nh nghiªn cøu m¸y thu ho¹ch ë n−íc ta 24 1.5. Bé phËn c¾t trong m¸y thu ho¹ch mÝa 25 1.5.1. Bé phËn trong m¸y thu ho¹ch mÝa 25 1.5.2. Bé phËn c¾t ngän mÝa 25 1.5.3. Bé phËn chÆt gèc mÝa. 28 1.6. §Æc ®iÓm ruéng mÝa vµ c©y mÝa trong giai ®o¹n thu ho¹ch 30 1.7. Nh÷ng nghiªn cøu bé phËn c¾t mÝa ë ViÖt Nam 37 1.7.1. KÕt qu¶ ®o m« men c¶n c¾t c©y mÝa cña ViÖn C¬ ®iÖn vµ CNSTH 37 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….4 1.7.2. Nghiªn cøu cña Khoa C¬ ®iÖn – Tr−êng §ai häc NNI 37 Ch−¬ng 2 ®èi t−îng nghiªn cøu, mét sè c¬ së lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm 42 2.1. X¸c ®Þnh vËn tèc dao c¾t 42 2.2. Lùa chän s¬ ®å bé phËn c¾t 2.3. Lùa chän hÖ thèng thuû lùc 47 2.4. X¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh thùc nghiÖm lùc c¶n c¾t 49 2.4.1. X¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh thùc nghiÖm lùc c¶n c¾t b»ng ph−¬ng ph¸p håi quy (b×nh ph−¬ng nhá nhÊt). 49 2.4.2. X¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh thùc nghiÖm lùc c¶n c¾t b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy Niut¬n ®Ó lµ tr¬n ®−êng cong. 51 Ch−¬ng 3 M« pháng vµ kh¶o s¸t x¸c ®Þnh mét sè th«ng sè hÖ thèng ®éng lùc – bé phËn c¾t cã truyÒn ®éng thñy lùc trong m¸y thu ho¹ch mÝa 55 3.1. M« pháng hÖ thèng ®éng lùc – bé phËn c¾t cã truyÒn ®éng thñy lùc 56 3.1.1. PhÇn tö ®éng häc 56 3.1.2. PhÇn truyÒn ®éng 56 3.1.3. PhÇn tö bé phËn c¾t 59 3.2. Kh¶o s¸t mét sè th«ng sè cña hÖ thèng ®éng lùc - bé phËn c¾t cã truyÒn ®éng thñy lùc 60 3.2.1. Qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp 60 3.2.2. ¶nh h−ëng gi¸ trÞ trung b×nh cña m« men c¶n c¾t c©y mÝa ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp 62 3.2.3. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng gi¸ trÞ m« men qu¸n tÝnh bé phËn c¾t c©y mÝa ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp 65 3.2.4. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng thÓ tÝch tõ b¬m ®Õn ®éng c¬ V1 trong hÖ thèng thñy lùc ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….5 60 3.2.5. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng thÓ tÝch lµm viÖc ®éng c¬ Vm trong hÖ thèng thñy lùc ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp 69 3.2.6. Kh¶o s¸t ¶nh ®−êng cong biªn - tÇn 61 3.3. KiÓm tra l¹i kÕt qu¶ b»ng simulink 70 KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 73 1. KÕt luËn 73 2. KiÕn nghÞ 73 Tµi liÖu tham kh¶o 75 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….6 Danh môc b¶ng STT Tªn b¶ng Trang B¶ng 1.1. Tæng hîp chung vÒ s¶n xuÊt mÝa ®−êng trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y (1998 – 2003) 14 B¶ng 1.2. Ph©n bè vïng mÝa trong c¶ n−íc 15 B¶ng 1.3. Mét sè ®Æc tÝnh kü thuËt cña ®Üa dao 28 B¶ng 1.4. §Æc ®iÓm ruéng vµ c©y mÝa khi thu ho¹ch 36 B¶ng 1.5. C«ng c¾t ®øt gèc mÝa øng víi c¸c gãc c¾t v¸t kh¸c nhau 40 B¶ng 2.1. ChÕ ®é dao c¾t (vËn tèc) cña dao ®−êng kÝnh (900 mm) 44 B¶ng 2.2. ChÕ ®é dao c¾t (vËn tèc) cña dao cã ®−êng kÝnh (1000 mm) 44 B¶ng 2.3. Th«ng sè c¬ b¶n cña dao 45 B¶ng 2.4. Th«ng sè cña b¬m vµ ®éng c¬ thuû lùc b¸nh r¨ng 49 B¶ng 2.5. KÕt qu¶ sè liÖu håi quy lùc c¶n khi dao lµm viÖc ë gãc 00 50 B¶ng 2.6. C¸c gi¸ trÞ cña s vµ f 52 B¶ng 3.1 . ¶nh h−ëng cña ML0 ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp cña hÖ 64 B¶ng 3.2 . ¶nh h−ëng cña J ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp cña hÖ 66 B¶ng 3.3 . ¶nh h−ëng cña V1 ®Õn qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp cña hÖ 68 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….7 Danh môc h×nh H×nh Trang H×nh 1.1. C¸c lÜnh vùc cã sö dông c©y mÝa 16 H×nh 1.2. M¸y chÆt d¶i hµng liªn hîp m¸y kÐo 4 b¸nh NB-15T (NhËt) 20 H×nh1.3. M¸y thu ho¹ch mÝa Th¸i Lan Super Cane Cuter K-80 21 H×nh 1.4. S¬ ®å liªn hîp m¸y thu ho¹ch ®Ó nguyªn c©y, x¶ ®èng ®Þnh kú (óc) 22 H×nh 1.5. LHTHM c¾t ®o¹n chuyÓn theo b¨ng t¶i nghiªng 23 H×nh 1.6. LHTH mÝa c¾t ®o¹n chuyÓn c©y d−íi gÇm m¸y b»ng hÖ thèng c¸c cÆp ru l« (s¸ng chÕ cña nhiÒu n−íc óc, Mü, Nga, NhËt, §øc…) 23 H×nh 1.7. LHTHM (THM – 03) cña ViÖn C¬ ®iÖn vµ CNSTH 24 H×nh 1.8. LHTH mÝa cã trèng dån l¸ sang bªn 26 H×nh 1.9. S¬ ®å bé phËn c¾t ngän cã trèng v¬ chñ ®éng 26 H×nh 1.10. S¬ ®å bé phËn c¾t b¨m ngän mÝa cã hai trèng v¬ vµ b¨m 26 H×nh 1.11. Trèng v¬ vµ b¨m ®ät cã c¸c vµnh dao vµ ®Üa v¬ 27 H×nh 1.12. S¬ ®å bé phËn c¾t ngän cã hai ®Üa v¬ chñ ®éng vµ mçi trèng b¨m ®ät H×nh 1.13. C¸c lo¹i l−ìi dao chÆt mÝa 27 29 H×nh 1.14. S¬ ®å kÕt cÊu ®Üa dao c¾t cã trôc gì l¸ cuèn dao (s¸ng chÕ cña ¤xtraylia, 1992) 30 H×nh 1.15. MÆt c¾t ngang hai luèng mÝa 31 H×nh 1.16. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai hµng mÝa vµ ph©n t¸ch gèc mÝa 33 H×nh 1.17. MÝa bÞ ®æ ng2 34 H×nh 1.18. §å thÞ ®Æc tÝnh m« men c¶n khi c¾t 1 c©y 37 H×nh 1.19. S¬ ®å tÝnh lùc c¾t riªng 38 H×nh 1.20. S¬ ®å bè trÝ thÝ nghiÖm 38 H×nh 1.21. Dao c¾t 38 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….8 H×nh 1.22. S¬ ®å thÝ nghiÖm 39 H×nh 1.23. §å thÞ tæng 39 H×nh 2.1. S¬ ®å lµm viÖc bé phËn c¾t ®Üa dao 42 H×nh 2.2. Dao c¾t cã ®−êng kÝnh tõ ®Ønh ®Õn t©m ®Üa b»ng 900 mm 45 H×nh 2.3. KÕt qu¶ m« men qu¸n tÝnh khi ®Üa dao cã ®−êng kÝnh b»ng 1000 (mm) 46 H×nh 2.4. KÕt qu¶ m« men qu¸n tÝnh khi ®Üa dao cã ®−êng kÝnh b»ng 900 (mm) 46 H×nh 2.5. Bé phËn c¾t t¸c dông thuû lùc 48 H×nh 2.6. B¬m vµ ®éng c¬ b¸nh r¨ng шш-48 cña Nga 49 H×nh 2.7. §å thÞ håi quy hµm thùc nghiÖm lùc c¶n c¾t c©y mÝa 51 H×nh 2.8. §å thÞ kÕt qu¶ néi suy Niut¬n 53 H×nh 3.1. S¬ ®å thay thÕ bé phËn truyÒn ®éng 56 H×nh 3.2. S¬ ®å khèi cña hÖ 3.9 59 H×nh 3.3. L−u ®å thuËt gi¶i qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp 62 H×nh 3.4. M« men ®¸p øng qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp khi ML0 =280 Nm 63 H×nh 3.5. M« men ®¸p øng qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp khi ML0=(100 – 350)Nm 64 H×nh 3.6. M« men ®¸p øng qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp khi J=(0.8 - 2)kgm2 66 H×nh 3.7. M« men ®¸p øng qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp khi V1 =(172 × 10-4 – 226 × 10-4) m3 68 H×nh 3.8. M« men ®¸p øng qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp khi Vm =(47,5 × 10-6 – 49,5 × 10-6) m3 H×nh 3.9. L−u ®å thuËt gi¶i b»ng simulink 69 70 H×nh 3.10. KÕt qu¶ kiÓm tra qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp cña bé phËn c¾t cã truyÒn chuyÓn ®éng thñy lùc b»ng sù thay ®æi cña gi¸ trÞ vËn tèc gãc vµ ¸p suÊt Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….9 71 Më ®Çu TÝnh cÊp thiÕt cña luËn v¨n C©y mÝa lµ c©y c«ng nghiÖp quan träng cña n−íc ta vµ mét sè n−íc trªn thÕ giíi. Trong ®ã mÝa ®−îc sö dông réng r2i trong nhiÒu lÜnh vùc (®−êng sö dông trong c«ng nghiÖp thùc phÈm, mËt gØ sö dông trong c«ng nghiÖp riÖu, b2 mÝa lµm chÊt ®èt…). NhËn thÊy tÇm quan träng cña mÝa ®−êng, ChÝnh phñ ®2 cã ch−¬ng tr×nh 1.1 triÖu tÊn ®−êng n¨m 2000. Cïng víi sù kiÖn, ViÖt Nam ra nhËp tæ chøc Th−¬ng M¹i ThÕ Giíi (WTO), th× chñ tr−¬ng cña §¶ng vµ Nhµ n−íc ta lµ ®Èy nhanh tiÕn bé khoa häc kü thuËt trong c¸c kh©u canh t¸c, c¬ cÊu gièng c©y trång … nh»m t¨ng n¨ng suÊt mÝa ®−êng, tõng b−íc ®¶m b¶o nhu cÇu trong n−íc, tiÕn tíi tham gia xuÊt khÈu, t¨ng thu nhËp cho n«ng d©n. Tr−íc yªu cÇu thùc tÕ, c¬ giíi hãa c¸c kh©u canh t¸c, thu ho¹ch mÝa lµ quan träng. Trong ®ã kh©u thu ho¹ch lµ mét trong nh÷ng kh©u phøc t¹p vµ nÆng nhäc cÇn nhiÒu nh©n lùc vµ ®¶m b¶o tÝnh thêi vô. ë mét sè n−íc trªn thÕ giíi, c¬ giíi hãa trong kh©u thu ho¹ch ®−îc ¸p dông réng r2i. T¹i Mü, tõ nh÷ng n¨m cuèi 50 ®Çu 60, ®2 xuÊt hiÖn hai lo¹i m¸y Munson Thompson Cane Harvaster vµ Wartele Harvester and Loader. Qua 30 n¨m liªn tôc ph¸t triÓn c¸c lo¹i m¸y thu ho¹ch mÝa ®−îc c¶i tiÕn vÒ mÆt nguyªn lý, kÕt cÊu ®−îc trang bÞ hiÖn ®¹i phæ biÕn ®a d¹ng ë nhiÒu ch©u lôc. Cßn t¹i n−íc ta, hiÖn nay c¸c kh©u thu ho¹ch chñ yÕu lµ lao ®éng thñ c«ng trong tÊt c¶ c¸c c«ng ®o¹n (chÆt gèc, rãc l¸, gom thµnh bã …). ViÖc thu ho¹ch b»ng lao ®éng thñ c«ng lµm gi¶m n¨ng suÊt lao ®éng, cÇn nhiÒu nh©n c«ng, chi phÝ tµi chÝnh cho mét ®¬n vÞ mÝa cao, kh«ng ®¶m b¶o tÝnh thêi vô. C©y mÝa ®−îc chÆt b»ng thñ c«ng kh«ng ®−îc s¸t gèc v× thÕ lµm ¶nh h−ëng ®Õn ruéng mÝa cÇn l−u gèc, tû lÖ hao hôt ®−êng cao (l−îng ®−êng tËp trung ë gèc). §Ó kh¾c phôc c¸c khã kh¨n hiÖn nay nh»m c¬ giíi hãa tõng b−íc kh©u Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….10 thu ho¹ch, gãp phÇn ph¸t triÓn nhanh c©y mÝa, cÇn t×m h−íng trang bÞ phï hîp víi ®iÒu kiÖn n−íc ta. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña luËn v¨n Trong thêi gian gÇn ®©y, mét sè ®Þnh h−íng nghiªn cøu vµ s¶n xuÊt m¸y thu ho¹ch mÝa cÇn ®−îc ®Èy m¹nh theo c¸c h−íng sau: - T¨ng n¨ng suÊt thu ho¹ch - Bé phËn c¾t ph¶i ®¶m b¶o: c¾t tèt, c¾t kh«ng bÞ sãt. - Kh¶ n¨ng th«ng qua cña cña bé phËn c¾t còng nh− bé phËn lµm s¹ch cã chÊt l−îng tèt. - §¶m b¶o tÝnh c¬ ®éng cña bé phËn di chuyÓn - M¸y ph¶i cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n gän nhÑ. C¸c h−íng nghiªn cøu trªn, h−íng nghiªn cøu bé phËn c¾t ®−a vµo ¸p dông vµo s¶n xuÊt, ®Æc biÖt nghiªn cøu th«ng sè ®éng häc cña bé phËn c¾t c©y trong thu ho¹ch mÝa ch−a ®−îc ®Ò cËp ®Õn. ChÝnh v× vËy, chóng t«i tËp chung ®i nghiªn cøu luËn v¨n: “Nghiªn cøu x¸c ®Þnh mét sè th«ng sè cña hÖ thèng truyÒn ®éng thuû lùc cho bé phËn c¾t trong m¸y thu ho¹ch mÝa ” Do TS. NguyÔn V¨n Hùu h−íng dÉn. LuËn v¨n gåm c¸c ch−¬ng sau Ch−¬ng 1.Tæng quan nghiªn cøu - T×m hiÓu t×nh h×nh thu ho¹ch mÝa trªn thÕ giíi vµ trong n−íc. - Mét sè mÉu m¸y thu ho¹ch mÝa trªn thÕ giíi vµ trong n−íc. - Bé phËn c¾t. - §Æc ®iÓm c¬ lý tÝnh c©y mÝa. - T×m hiÓu nh÷ng nghiªn cøu lùc c¶n c¾t c©y mÝa. Ch−¬ng 2. §èi t−îng nghiªn cøu vµ mét sè c¬ së lý thuyÕt, thùc nghiÖm. - C¬ së lý thuyÕt x¸c ®Þnh vËn tèc dao c¾t. - Lùa chän s¬ ®å bé phËn c¾t. - Lùa chän hÖ thèng thuû lùc. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….11 - Håi quy hµm lùc c¶n c¾t c©y b»ng ph−¬ng ph¸p b×nh ph−¬ng nhá nhÊt (håi quy) vµ néi suy Niut¬n. Ch−¬ng 3. KÕt qu¶ nghiªn cøu - Thµnh lËp ph−¬ng tr×nh ®éng lùc häc. - Sö dông qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp ®Ó kh¶o s¸t x¸c ®Þnh mét sè th«ng sè cña hÖ thèng ®éng lùc – bé phËn c¾t. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ Phô lôc. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….12 Ch−¬ng 1 Tæng quan nghiªn cøu 1.1. T×nh h×nh thu ho¹ch mÝa trªn thÕ giíi C©y mÝa cã nguån gèc tõ T©n Ghi nª, thÝch nghi víi khÝ hËu nhiÖt ®íi, m−a nhiÒu vµ nhiÖt ®é cao. HiÖn nay, trªn thÕ giíi cã kho¶ng 70 n−íc trång mÝa, tËp trung trong kho¶ng tõ 30 vÜ ®é Nam ®Õn 30 vÜ ®é B¾c víi diÖn tÝch kho¶ng 20 triÖu ha. §−êng mÝa trë thµnh thùc phÈm c¬ b¶n tõ rÊt l©u. S¶n l−îng ®−êng vµ møc tiªu thô ®−êng mÝa liªn tôc t¨ng. Tõ n¨m 1990 ®Õn n¨m 2002, s¶n l−îng ®−êng trªn thÕ giíi t¨ng tõ 116.076 triÖu tÊn lªn 135.264 triÖu tÊn. Møc tiªu thô t¨ng tõ 110.090 triÖu tÊn lªn ®Õn 128.268 triÖu tÊn. §−êng mÝa ®−îc s¶n xuÊt tËp trung ë Ch©u Mü, sau ®ã lµ c¸c n−íc Ch©u ¸, Ch©u óc, Ch©u ¢u. Nh÷ng n−íc cã diÖn tÝch vµ s¶n l−îng mÝa cao hµng ®Çu thÕ giíi lµ Ên §é – 3.43 triÖu ha, Trung Quèc – 1.06 triÖu ha, Pakistan 0.85 triÖu ha, Th¸i Lan – 0.68 triÖu ha, ¤xtr©ylia – 0.38 triÖu ha, In®«nªxia – 0.36 triÖu ha, ViÖt Nam – 0.315 triÖu ha, Philippin – 0.31 triÖu ha … C©y mÝa cã tiÒm n¨ng lµ n¨ng suÊt cao, chÞu th©m canh. N¨ng suÊt mÝa tèi ®a ®−îc ghi nhËn ë §µi Loan lµ 456.95 tÊn/ha víi mÝa 24 th¸ng tuæi, ë Ên §é lµ 440.85 tÊn/ha víi mÝa 18 th¸ng tuæi vµ 406.38 tÊn/ha víi mÝa 12 th¸ng tuæi [1], [7], [14]. Xu h−íng chung cña thÕ giíi lµ ®Çu t− th©m canh t¨ng n¨ng suÊt vµ chÊt l−îng mÝa ®Ó gi¶m gi¸ thµnh ®Çu t− vµo c«ng nghiÖp s¶n xuÊt ®−êng, æn ®Þnh diÖn tÝch trång mÝa [5]. 1.2. T×nh h×nh s¶n xuÊt mÝa ®−êng ë n−íc ta C©y mÝa ®−îc du nhËp vµo trång ë n−íc ta tõ rÊt l©u (cã tµi liÖu nãi tõ tr−íc n¨m 206 tr−íc C«ng Nguyªn). Cïng víi c©y mÝa, c«ng nghiÖp ®−êng ë n−íc ta ®2 cã tõ thêi Ph¸p thuéc víi hai nhµ m¸y ®−êng: Tuy Hoµ (Trung Bé) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….13 vµ HiÖp Hoµ (Nam Bé) [19]. Sau hoµ b×nh lËp l¹i (nhÊt lµ sau khi thèng nhÊt ®Êt n−íc), c©y mÝa ®2 ®−îc håi phôc vµ ph¸t triÓn nhanh vµo mét sè n¨m gÇn ®©y. Víi vÞ trÝ tr¶i dµi tõ 8030 ’vÜ ®é B¾c ®Õn 23020 ’ vÜ ®é B¾c, khÝ hËu n−íc ta thuËn lîi cho sù ph¸t triÓn vµ khai th¸c tiÒm n¨ng n¨ng suÊt cña c©y mÝa. Nh»m ®¸p øng nhu cÇu tiªu dïng trong n−íc vµ tham gia xuÊt khÈu, chóng ta ®2 hoµn thµnh ch−¬ng tr×nh mét triÖu tÊn ®−êng vµo n¨m 2000. ë nhiÒu vïng n«ng th«n, trung du, miÒn nói, c©y mÝa ®2 thùc sù lµ c©y xo¸ ®ãi gi¶m nghÌo, gãp phÇn gi¶i quyÕt viÖc lµm, n©ng cao thu nhËp cho nhiÒu hé gia ®×nh n«ng d©n, khai th¸c c¸c tiÒm n¨ng ®Êt ®ai, lao ®éng. ViÖc h×nh thµnh c¸c vïng nguyªn liÖu mÝa g¾n liÒn víi c¸c nhµ m¸y chÕ biÕn ®−êng ®2 gãp phÇn thay ®æi c¬ cÊu kinh tÕ n«ng nghiÖp n«ng th«n, thùc hiÖn c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt n−íc [7], [14]. HiÖn nay, t×nh h×nh s¶n xuÊt mÝa ®−êng ë n−íc ta t¨ng c¶ vÒ diÖn tÝch vµ s¶n l−îng; ®−îc tæng kÕt trªn b¶ng 1.1 [7]. B¶ng 1.1. Tæng hîp chung vÒ s¶n xuÊt mÝa ®−êng trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y (1998 – 2003) Vô s¶n xuÊt D.tÝch c¶ DiÖn tÝch N¨ng n−íc vïng (ha) nguyªn liÖu qu©n tËp trung (T/ha) Tæng s¶n suÊt b×nh l−îng mÝa (1.000T) S¶n l−îng mÝa Ðp c«ng nghiÖp (1000T) (ha) 1998-1999 283000 15300 48.9 13800 6600 1999-2000 350000 202000 50.8 17800 8800 2000-2001 300000 201863 49.8 15100 7200 2001-2002 309000 202255 49.2 15200 8500 2002-2003 315000 258750 49.8 15700 11600 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….14 HiÖn nay, n−íc ta cã h¬n 40 nhµ m¸y ®−êng ®ang ho¹t ®éng víi vïng nguyªn liÖu mÝa h¬n 300.000 ha, cã s¶n l−îng c©y tõ 10-12 triÖu tÊn. Môc tiªu cña n−íc ta lµ gi÷ æn ®Þnh diÖn tÝch trång mÝa kho¶ng 300.000 ha; ®Çu t− khoa häc, c«ng nghÖ, vËt t− ®Ó th©m canh ®¶m b¶o n¨ng suÊt b×nh qu©n 50 – 60 tÊn/ha, tr÷ l−îng ®−êng b×nh qu©n tõ 11 – 12 CCS; ®¶m b¶o nguyªn liÖu cho c¸c nhµ m¸y ho¹t ®éng trong thêi gian tõ 100 – 120 ngµy víi s¶n l−îng ®−êng kho¶ng 1 triÖu tÊn/n¨m [1]. §Õn nay, c¶ n−íc ®2 h×nh thµnh vïng mÝa tËp trung t¹i 25 tØnh víi tæng diÖn tÝch trªn 350.000 ha; ®−îc tr×nh bµy trªn b¶ng 1.2 [1]. B¶ng 1.2. Ph©n bè vïng mÝa trong c¶ n−íc §BSH §«ng T©y Vïng B¾c B¾c DHMT B¾c Trung T©y Nguyªn Nam Bé DiÖn tÝch,103ha Tû lÖ,% §«ng §BSCL Bé 3.0 17.9 10.5 53.4 57.2 25.5 53.7 81.1 1.0 5.92 3.47 17.66 18.92 8.43 17.76 26.82 ë n−íc ta, vÊn ®Ò c¬ giíi ho¸ ®èi víi c©y mÝa cßn h¹n chÕ. Th¸ng 3 vµ th¸ng 6 n¨m 2001, n«ng tr−êng Hµ Trung (Thanh Ho¸), c«ng ty mÝa ®−êng Tuy Hoµ (Phó Yªn), Bé N«ng NghiÖp vµ PTNT ®2 tæ chøc héi th¶o ®Çu bê, tr×nh diÔn c¸c lo¹i m¸y canh t¸c mÝa (cµy, bõa, r¹ch hµng, b¨m l¸, bèc xÕp, vËn chuyÓn …) cña ViÖn C¬ ®iÖn n«ng nghiÖp vµ C«ng nghÖ sau thu ho¹ch cïng C«ng ty T− vÊn vµ §Çu t− kü thuËt c¬ ®iÖn. C¸c m¸y ®−îc tr×nh diÔn cßn tån t¹i nh−: phÝ dÞch vô , kh¶ n¨ng ¸p dông ®¹i trµ [7]. C©y mÝa cã gi¸ trÞ sö dông trong c¸c ngµnh n«ng nghiÖp, c«ng nghiÖp ; ®−îc tr×nh bÇy trong h×nh 1.1 [14]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….15 Thøc ¨n gia sóc Lîp nhµ Ph©n h÷u c¬ Sö dông trùc tÕp ®èt lß L¸ mÝa S¶n phÈm x¬ B2 mÝa Hom trång Thøc ¨n gia sóc Ph©n h÷u c¬ Thøc ¨n gia sóc MenToruia S¸p Ngän mÝa Bïn läc S¶n phÈm kh¸c C©y mÝa §−êng Sö dông trùc tiÕp Ph©n bãn Tro lß ®−êng C«ng nghiÖp r−îu Ph©n h÷u c¬ ChÊt ®èt Gèc, rÔ mÝa MËt gØ C«ng nghiÖp r−îu C«ng nghiÖp r−îu Bét giÊy V¸n Ðp B×a cøng Than ho¹t tÝnh Xenlul«za ChÊt dÎo Thøc ¨n gia sóc Men Torula Ph©n h÷u c¬ Thøc ¨n gia sóc Xiro B¸nh kÑo Ph©n h÷u c¬ R−îu Rhums R−îu Vodka R−îu mïi Cån C¸c s¶n phÈm tõ r−îu DÊm Men Torula Men b¸nh m× Glyxªrin Axªton Bét ngät Ho¸ chÊt H×nh 1.1. C¸c lÜnh vùc cã sö dông c©y mÝa 1.3. c¸c c«ng ®o¹n thu ho¹ch mÝa ë n−íc ta hiÖn nay Theo nghÜa réng, thu ho¹ch mÝa nguyªn liÖu cho ngµnh ®−êng lµ c«ng viÖc ®−a c©y mÝa trªn ®ång vÒ ®Õn s©n nhµ m¸y ®−êng, bao gåm c¸c kh©u: chÆt gèc, chÆt ngän, rãc l¸ lµm s¹ch, gom bã, bèc xÕp lªn ph−¬ng tiÖn chuyªn chë, vËn chuyÓn vÒ nhµ m¸y ®−êng vµ dì mÝa ë s©n nhµ m¸y. Tuy c¸c kh©u nµy chia thµnh 3 nhãm c«ng viÖc t−¬ng ®èi ®éc lËp nh−: thu ho¹ch trªn ®ång, vËn chuyÓn vµ bèc dì ë s©n nhµ m¸y, nh−ng c¸c kh©u cã mèi quan hÖ mËt thiÕt vµ chi phèi lÉn nhau [5]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….16 1.3.1. ChÆt mÝa vµ gom bã b»ng lao ®éng thñ c«ng Khi thu ho¹ch, c©y mÝa ®−îc chÆt s¸t gèc vµ xö lý tõ gèc tíi ngän. V× l−îng ®−êng tËp trung ë gèc. NÕu gèc ®−îc chÆt cao th× võa g©y tæn thÊt s¶n l−îng, võa ¶nh h−ëng xÊu ®Õn mÝa l−u gèc vô sau (mÇm chåi cao khã vun vµ c©y dÔ ®æ ng¶). Ngän vµ l¸ mÝa cÇn ®−îc chÆt bá ®óng ®iÓm “mÆt tr¨ng” cuèi cïng. Toµn bé l¸ vµ bÑ ®−îc rãc s¹ch. C¸c th©n mÝa xÕp thµnh hµng theo h−íng tiÕn cña ng−êi chÆt, sau ®ã bã l¹i thµnh bã b»ng l¸ mÝa, mçi bã 10 c©y. Toµn bé c¸c bã dån l¹i mét ®Çu ruéng ®Ó bèc xÕp lªn r¬ moãc m¸y kÐo hoÆc thïng xe «t«. Dông cô chÆt phæ biÕn hiÖn nay lµ dao chuyªn dïng (dao qu¾m, dao chu«i dµi) nªn khã chÆt s¸t gèc. Theo quan s¸t ë T©y Ninh, c¸c gèc cßn l¹i trªn ruéng cao tíi 10 – 20 cm do th©n mÝa ®æ ng2, bÞ l¸ phñ lÊp kh«ng nh×n thÊy gèc. Tû lÖ mÝa hao hôt kh¸ lín; tíi 20% ë c¸c ruéng mÝa ®æ. H¬n n÷a theo yªu cÇu n«ng häc, ë nh÷ng ruéng cÇn l−u gèc, mÝa ph¶i ®−îc chÆt ngÇm d−íi ®Êt, bá phÇn trªn, chØ gi÷ l¹i phÇn d−íi 3-5 ®ai rÔ ®Ó ®¶m b¶o mÇm mÝa vô sau mäc khoÎ, kh«ng chåi gèc cao. Yªu cÇu nµy kh«ng thùc hiÖn ®−îc b»ng dao chÆt mÝa. Mét sè n¬i ®ang øng dông lo¹i cèc bµn kiÓu Trung Quèc ®Ó chÆt ngÇm, nh−ng n¨ng suÊt thu ho¹ch rÊt thÊp, kh«ng c¬ ®éng khi xö lý c¸c phÇn kh¸c cña c©y mÝa [19]. - Mét sè n¬i ë miÒn t©y Nam Bé, n«ng d©n dïng chÏ thay dao. Khi chÆt, ng−êi chÆt kh«ng ph¶i vung tay, chØ cÇn Ên l−ìi chÏ vµo gèc mÝa ®Ó c¾t c©y (cã thÓ c¾t gèc s¸t ®Êt). Dông cô nµy gióp gi¶m ®é sãt do chÆt cao, nh−ng chãng mÖt mái cho ng−êi lao ®éng, xö lý b»ng ngän l¸ bÑ kh«ng tiÖn b»ng dao. 1.3.2. Bèc xÕp vËn chuyÓn b»ng lao ®éng thñ c«ng kÕt hîp xe c¬ giíi HiÖn nay, vËn chuyÓn lµ kh©u cã thiÕt bÞ ®a d¹ng nhÊt, tõ ph−¬ng tiÖn th« s¬; xe tr©u bß kÐo ®Õn «t« t¶i thïng lín. Xe tr©u bß kÐo chñ yÕu sö dông ë c¸c ®Þa bµn miÒn nói, vïng s©u, xa, hoÆc chë mÝa cho c¸c lß ®−êng thñ c«ng, chë mÝa néi ®ång. T¹i c¸c vïng mÝa Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….17 tËp trung, ph−¬ng tiÖn chuyªn chë chñ yÕu lµ c¸c r¬ moãc m¸y kÐo bèn b¸nh, xe «t« thïng lín kh«ng tù ®æ. Trong b¸n kÝnh d−íi 10 km thuéc vïng mÝa quy ho¹ch cña nhµ m¸y ®−êng, c¸c r¬ moãc m¸y kÐo bèn b¸nh tham gia chuyªn chë kh¸ thuËn tiÖn. Víi kho¶ng c¸ch xa h¬n, ph−¬ng tiÖn chuyªn chë lµ chñ yÕu lµ c¸c xe t¶i. T¶i träng c¸c r¬ moãc th−êng tõ 7 – 10 tÊn, cña xe t¶i cã thÓ lín h¬n 10 tÊn, tuú theo chÊt l−îng ®−êng giao th«ng [19]. Nh×n chung, tr×nh ®é c¬ giíi ho¸ c¸c kh©u thu ho¹ch mÝa ë n−íc ta rÊt thÊp so víi nh÷ng n−íc tiªn tiÕn nh−: Mü, ¤xtr©ylia, Cuba vµ ngay ë mét sè n−íc kÐm ph¸t triÓn (nh− B¾c Phi) ë nh÷ng ®iÓm sau: - Thu ho¹ch hiÖn nay 100% b»ng lao ®éng thñ c«ng: chÆt gèc, chÆt ngän, gom bã, bèc xÕp lªn xe, n¨ng suÊt thÊp, nÆng nhäc. - ThiÕu lao ®éng, chi phÝ cao. ChÝnh v× thÕ, ®Ó kh¾c phôc nh÷ng khã kh¨n hiÖn nay nh»m c¬ giíi ho¸ tõng b−íc kh©u thu ho¹ch, gãp phÇn ph¸t triÓn nhanh c©y mÝa, cÇn t×m ra h−íng trang bÞ phï hîp. Víi ®iÒu kiÖn ë n−íc ta, viÖc c¬ giíi ho¸ cã mét ý nghÜa quan träng. 1.4. Mét sè lo¹i m¸y thu ho¹ch mÝa trªn thÕ giíi 1.4.1. S¬ l−îc qu¸ tr×nh nghiªn cøu chÕ t¹o m¸y thu ho¹ch mÝa Nh÷ng n¨m cuèi 50 ®Êu 60, trªn thÕ giíi, toµn bé mÝa ®−îc thu ho¹ch b»ng chÆt tay. Vµo thêi gian nµy, bang Louisiana (Hoa Kú) xuÊt hiÖn hai lo¹i m¸y chÆt mÝa quy m« c«ng nghiÖp ®ã lµ Munson vµ Thompson Cane Harvester vµ Wartele Harvester and loader. Qua h¬n 30 n¨m liªn tôc ph¸t triÓn, ngµy nay, c¸c m¸y thu ho¹ch mÝa ®−îc c¶i tiÕn vÒ nguyªn lý, kÕt cÊu, ®−îc trang bÞ hiÖn ®¹i vµ phæ biÕn mét c¸ch ®a d¹ng ë nhiÒu ch©u lôc (®i ®Çu trong lÜnh vùc nµy ph¶i kÓ ®Õn c¸c nhµ nghiªn cøu, thiÕt kÕ ng−êi Mü) [4]. §Ó cã hai lo¹i m¸y nãi trªn ®−a vµo ho¹t ®éng trong nh÷ng n¨m cuèi 50, ngay tõ nh÷ng n¨m 1939. Mü ®2 thiÕt kÕ ra lo¹i m¸y “The Falkiner”; lµm Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….18 c¸c c«ng viÖc c¾t, lµm s¹ch vµ vËn chuyÓn th©n c©y ®Õn r¬ moãc. Th©n c©y ®−îc c¾t nhá thµnh tõng ®o¹n dµi tõ 25 – 30 cm. Tuy vËy, m¸y nµy kh«ng cho kÕt qu¶ tèt. Sau ®ã, ng−êi ta chuyÓn sang thiÕt kÕ lo¹i m¸y Wartele Harvaster and Loader. M¸y chÆt mét hµng l¾p trªn m¸y kÐo 4 b¸nh. CÊu t¹o lµ mét khung hµn èng nhÑ. §Üa c¾t quay l¾p trªn hai gi¸ ®ì, tr−íc hÕt c¾t ngän c©y. Th©n c©y ®−îc bé phËn gom cã d¹ng xÝch g¾n mÊu ë gi÷a lÊy nhê nh÷ng g©n b»ng cao su, sau ®ã l−ìi cña ®Üa d−íi c¾t s¸t mÆt ®ång. Sau khi c¾t gèc th©n, c©y ®−îc ®−a vµo bé phËn chuyÓn ngang, chuyÓn vµo r¬ moãc cña mét chiÕc m¸y kÐo kh¸c. Trong qu¸ tr×nh thu ho¹ch b»ng m¸y nµy, l¸ ë th©n vÉn cßn [4]. H2ng Thompson (n¨m 1942) còng ®2 thö nghiÖm mÉu m¸y cã bé phËn chÆt nhá th©n c©y thµnh tõng ®o¹n, bãc l¸ vµ rãc rÔ b»ng bµn ch¶i vµ qu¹t, nh−ng bé phËn nµy kh«ng mang l¹i kÕt qu¶ tèt. Cuèi cïng, chiÕc m¸y Muson Thompson Cane Harvester ®2 ra ®êi. M¸y nµy treo trªn m¸y kÐo ba b¸nh, cã cÊu t¹o khung. Ng−êi ®iÒu khiÓn ngåi ngåi ë vÞ trÝ cao nhÊt (3-3.5m so víi mÆt ®Êt). Nh÷ng b¸nh xe cña m¸y kÐo ®i vµo hai d2nh hai bªn. B¸nh tr−íc ®i vµo r2nh gi÷a. C¸c ®Üa dao c¾t hai hµng mÝa kÒ nhau, n»m ë hai bªn b¸nh tr−íc. C¾t ngän cã nh÷ng l−ìi c−a n»m ngang ch¹y ë phÝa trªn. §Ó chuyÓn ngän c©y, trªn m¸y cã l¾p trôc vÝt xo¾n ngang, ®−êng kÝnh lín. C¸c phÇn ngän ®2 c¾t theo m¸ng r¬i xuèng ®Êt. M¸y kh«ng lµm s¹ch l¸ trªn th©n mÝa. C«ng ®o¹n nµy, vµo thêi gian ®ã thùc hiÖn t¹i nhµ m¸y ®−êng ë ®ã th−êng ®èt l¸ trong ®èng [4], [25]. Tõ nh÷ng chiÕc m¸y ®Çu tiªn nµy, c¸c nhµ nghiªn cøu ®2 kh¼ng ®Þnh kh¶ n¨ng thay thÕ ch©n tay trong thu ho¹ch mÝa b»ng c¸c m¸y mãc liªn hîp. Chóng thùc hiÖn liªn hoµn b»ng kh©u c¾t gèc, c¾t ngän, gom chuyÓn mÝa thµnh ®èng hoÆc ®æ lªn r¬ moãc ®i theo. Tõ cuèi n¨m 60 ®Õn nay, cïng víi viÖc chÕ t¹o vµ øng dông m¸y thu ho¹ch mÝa, qu¸ tr×nh nghiªn cøu c¶i tiÕn chóng chë nªn s«i næi, n«i cuèn tham gia kh«ng chØ c¸c nhµ khoa häc kü thuËt Mü, mµ cßn hÇu hÕt c¸c n−íc ph¸t triÓn trªn thÕ giíi, kÓ c¶ nh÷ng n−íc kh«ng cã mÝa. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….19 1.4.2. Mét sè lo¹i m¸y thu ho¹ch mÝa trªn thÕ giíi Trªn thÕ giíi, m¸y thu ho¹ch th−êng sö dông hai lo¹i c«ng nghÖ: - M¸y sö dông c«ng nghÖ ®Ó nguyªn c©y. - M¸y sö dông c«ng nghÖ thu ho¹ch c¾t c©y thµnh ®o¹n. 1.4.2.1. M¸y sö dông c«ng nghÖ ®Ó nguyªn c©y Nhãm nµy bao gåm c¸c m¸y thùc hiÖn tõng kh©u riªng rÏ hoÆc liªn hîp thùc hiÖn c¸c kh©u: c¾t gèc, bãc l¸, c¾t ngän, gom bã, bèc xÕp lªn moãc… gåm c¸c lo¹i m¸y: a. M¸y chÆt mÝa cì võa NB-15T cña NhËt B¶n M¸y ¸p dông trong c«ng nghÖ ®Ó nguyªn c©y thu ho¹ch mÝa nhiÒu giai ®o¹n, ngån ®éng lùc lµ m¸y kÐo 4 b¸nh c«ng suÊt 45-Hp (h×nh 1.2) [4], [7]. T¸c dông: M¸y c¾t gèc mét luèng mÝa, kh«ng lµm s¹ch l¸ bÑ, xÕp r¶i c©y sang luèng bªn c¹nh. M¸y cã cÊu t¹o bao gåm c¸c bé phËn chÝnh: VÝt xo¾n n©ng c©y, xÝch v¬ gom vµ gi÷ c©y g¾n vÊu. Dao c¾t gèc d¹ng ®Üa. XÝch ngang kÑp gi÷ c©y vµ r¶i hµng sang bªn c¹nh. PhÝa trªn xÝch cã c¸c thanh tùa c©y. M¸y ®−îc treo phÝa sau m¸y kÐo, kh«ng cã dao c¾t ngän. H×nh 1.2. M¸y chÆt d¶i hµng liªn hîp m¸y kÐo 4 b¸nh NB-15T (NhËt) H¹n chÕ cña m¸y: N¨ng suÊt thÊp (0.07ha/h); Tuy m¸y cã trang bÞ vÝt n©ng c©y nh−ng kh¶ n¨ng thu ho¹ch mÝa ®æ cßn h¹n chÕ (trang bÞ mét vÝt xo¾n phÝa bªn tr¸i); M¸y kh«ng thuËn lîi trong sö dông do chuyÓn ®æi tay l¸i vµ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….20