Tài liệu Thiết kế máy ép rơm thành khối ðể vận chuyển và bảo quản phục vụ sản xuất nấm, chăn nuôi (năng suất 30 – 40 kiện giờ)

Luận văn tốt nghiệp ñại học TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ðẠI HỌC THIẾT KẾ MÁY ÉP RƠM THÀNH KHỐI ðỂ VẬN CHUYỂN VÀ BẢO QUẢN PHỤC VỤ SẢN XUẤT NẤM, CHĂN NUÔI (NĂNG SUẤT 30 – 40 KIỆN/GIỜ) CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Văn Khải Lương Chí Lâm (MSSV: 1065744) Nguyễn Hoài Tân (MSSV: 1065776) Ngành Cơ Khí Chế Biến – Khóa: 32 Tháng 12/2010 Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 1 Luận văn tốt nghiệp ñại học TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA Xà HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ ðộc lập – Tự do – Hạnh phúc Cần Thơ, ngày…tháng…năm… PHIẾU ðĂNG KÝ ðỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Năm học: 2010 – 2011
 1. Tên ñề tài: Thiết kế máy ép rơm thành khối ñể vận chuyển và bảo quản phục vụ sản xuất nấm, chăn nuôi. (Năng suất 30 – 40 kiện/giờ). 2. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Văn Khải 3. ðịa ñiểm thực hiện: Khoa Công Nghệ - ðại Học Cần Thơ 4. Họ tên sinh viên thực hiện: Lương Chí Lâm MSSV: 1065744 Nguyễn Hoài Tân MSSV: 1065776 5. Mục ñích ñề tài: Giảm thể tích rơm sau thu hoạch ñể vận chuyển và bảo quản phục vụ sản xuất nấm, chăn nuôi,… 6. Các nội dung chính: - Giới thiệu chung - Thí nghiệm lực ép, sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm - Tính toán thiết kế máy - Mô phỏng nguyên lý máy Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 2 Luận văn tốt nghiệp ñại học 7. Giới hạn ñề tài: Tính toán thiết kế máy, mô phỏng nguyên lý hoạt ñộng 8. Công cụ mô phỏng: Phần mềm Autodesk Inventor 9. Kinh phí dự trù: 250.000 ñồng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN DUYỆT BỘ MÔN DUYỆT HỘI ðỒNG Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 3 Luận văn tốt nghiệp ñại học TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ðộc lập - Tự do - Hạnh phúc Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010 NHẬN XÉT VÀ ðÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Văn Khải MSCB: 469 2. Tên ñề tài: THIẾT KẾ MÁY ÉP RƠM THÀNH KHỐI ðỂ VẬN CHUYỂN VÀ BẢO QUẢN PHỤC VỤ SẢN XUẤT NẤM, CHĂN NUÔI. (NĂNG SUẤT 30 – 40 KIỆN /GIỜ). 3. Họ và tên sinh viên thực hiện : Lương Chí Lâm Nguyễn Hoài Tân 4. Lớp: Cơ Khí Chế Biến MSSV: 1065744 MSSV: 1065776 Khóa: 32 5. Nội dung nhận xét: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………….. 6. Kết luận và ñề nghị ñiểm: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………… Cần Thơ, ngày…..tháng….. năm 2010 Cán bộ hướng dẫn Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 4 Luận văn tốt nghiệp ñại học TRƯỜNG ðẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ðộc lập - Tự do - Hạnh phúc Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2010 NHẬN XÉT VÀ ðÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN 1. Họ và tên cán bộ chấm phản biện: Nguyễn Bồng Trần Văn Nhã 2. Tên ñề tài: THIẾT KẾ MÁY ÉP RƠM THÀNH KHỐI ðỂ VẬN CHUYỂN VÀ BẢO QUẢN PHỤC VỤ SẢN XUẤT NẤM, CHĂN NUÔI. (NĂNG SUẤT 30 – 40 KIỆN /GIỜ). 3. Họ và tên sinh viên thực hiện : Lương Chí Lâm MSSV: 1065744 Nguyễn Hoài Tân MSSV: 1065776 4. Lớp: Cơ Khí Chế Biến Khóa: 32 5. Nội dung nhận xét: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………… 6. ðiểm ñánh giá: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………. Cần Thơ, ngày…..tháng….. năm 200…. Cán bộ chấm phản biện Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 5 Luận văn tốt nghiệp ñại học LỜI CẢM TẠ  Sau bốn tháng thực hiện ñề tài luận văn tốt nghiệp “Thiết kế máy ép rơm thành khối ñể vận chuyển và bảo quản phục vụ sản xuất nấm, chăn nuôi. (năng suất 30 – 40 kiện/giờ), chúng em gặp không ít khó khăn về tài liệu, kinh nghiệm cũng như kiến thức thực tế còn nhiều hạn chế. ðến nay ñề tài ñã ñược hoàn thành ñúng thời hạn. Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Khải ñã tận tình giúp ñỡ, hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện ñề tài. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Phi Long và toàn thể quí thầy cô của bộ môn Cơ Khí, quí thầy cô trong khoa Công Nghệ cùng các cán bộ, giảng viên của Trường ðại Học Cần Thơ ñã truyền ñạt cho chúng em những kiến thức quí báu trong suốt khóa học. Chúng em xin chân thành cảm ơn các anh, chị ở Viện Lúa ðBSCL, ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành tốt luận văn này. Cần Thơ, ngày…..tháng….năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện Lương Chí Lâm Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Nguyễn Hoài Tân Trang 6 Luận văn tốt nghiệp ñại học MỤC LỤC MỤC LỤC.............................................................................................................. 7 LỜI NÓI ðẦU.......................................................................................................12 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG......................................................................13 1.1 ðặt vấn ñề ....................................................................................................13 1.2 Mục tiêu của ñề tài .......................................................................................15 1.3 Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................15 1.4. Sơ lược về tính chất và một vài ứng dụng của rơm ......................................16 1.5. Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng ñến quá trình ép rơm....................................17 1.5.1. Phương pháp ép ...................................................................................17 1.5.2. Tính ñàn hồi của nguyên liệu ................................................................17 1.5.3 Tỷ số nén ..............................................................................................17 1.5.4. ðộ ẩm của nguyên liệu.........................................................................18 1.6. Tình hình sản xuất của rơm hiện nay ...........................................................18 1.7. Ưu - nhược ñiểm của các loại máy ép hiện nay trên thị trường ...................18 1.8. Phương pháp cải tiến ..................................................................................18 CHƯƠNG II THÍ NGHIỆM LỰC ÉP - ẨM ðỘ CỦA RƠM................................19 2.1. Thí nghiệm lực ép........................................................................................19 2.2. Thí nghiệm sự thay ñổi ñộ ẩm của rơm........................................................25 2.2.1 Thí nghiệm sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm với 2 mẫu: Trong phòng và ngoài trời..................................................................................................................26 2.2.2. Thí nghiệm sự thay ñổi ẩm trong khối rơm ñặt ngoài trời......................33 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY......................................................37 3.1. Sơ ñồ, nguyên lý hoạt ñộng của máy ..........................................................37 3.1.1. Nguuyên lý hoạt ñộng ...........................................................................37 3.1.2. Sơ ñồ ñộng............................................................................................37 3.2. Tính toán thiết kế máy .................................................................................38 3.2.1. Xác ñịnh các thông số tính toán ............................................................38 3.2.2. Xác ñịnh lực nén cần thiết của pittông...................................................38 3.2.3. Xác ñịnh công suất máy ép ...................................................................39 3.2.4. Tính năng suất máy...............................................................................40 3.3. Thiết kế bộ truyền. ......................................................................................41 3.3.1. Phân phối tỉ số truyền............................................................................41 3.3.2. Thiết kế bộ truyền .................................................................................42 3.3.2.1. Hộp giảm tốc ..................................................................................42 3.3.2.2. Thiết kế bộ truyền ñai.....................................................................42 3.3.2.3 .Thiết kế bộ truyền ñai 2..................................................................46 3.3.2.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng nón ...................................................50 3.3.2.5.Thiết kế bộ truyền xích....................................................................56 3.4. Thiết kế trục ................................................................................................57 Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 7 Luận văn tốt nghiệp ñại học 3.4.1.Tính sơ bộ khoảng cách trục ..................................................................57 3.4.2. Tính sơ bộ trục......................................................................................58 3.4.3. Tính chính xác trục ...............................................................................62 3.5. Thiết kế ổ ....................................................................................................66 3.6. Tính chọn bộ truyền lệch tâm ......................................................................67 3.7. Tính toán chi phí ñầu tư...............................................................................67 CHƯƠNG IV MÔ PHỎNG NGUYÊN LÝ MÁY.................................................69 4.1. Giới thiệu ....................................................................................................69 4.2. Một số hình ảnh...........................................................................................69 HÌnh 4.2 Trục cuốn................................................................................................70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................71 Kết luận: ............................................................................................................71 Kiến nghị: ..........................................................................................................71 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................72 PHỤ LỤC..............................................................................................................73 Phụ lục 1: Kết quả Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu ñặt trong phòng .................73 Phụ lục 2: Kết quả Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu ñặt ngoài trời......................74 Phụ lục 3: Kết quả Sự thay ñổi ẩm ñộ của khối rơm ñặt ngoài trời .....................75 Phụ lục 4 ............................................................................................................80 Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 8 Luận văn tốt nghiệp ñại học DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Quan hệ giữa lực ép và tỉ lệ giảm thể tích với vận tốc ép 0,05 m/s ...... 20 Bảng 2.2 Quan hệ giữa lực ép và tỉ lệ giảm thể tích với vận tốc ép 0,08 m/s ...... 22 Bảng 2.3 Quan hệ giữa lực ép và tỉ lệ giảm thể tích với vận tốc ép 0,1 m/s ........ 23 Bảng 2.4 Quan hệ giữa lực ép và vận tốc ép khi tỉ lệ giảm thể tích 5 lần ............ 24 Bảng 3.1. Bảng phân phối tỉ số truyền trên trục chính ......................................... 41 Bảng 3.2 Bảng phân phối tỉ số truyền cho trục cuốn ........................................... 41 Bảng 3.3 Bảng phân phối tỉ số truyền cho trục nạp ............................................. 41 Bảng 3.4 Thông số hộp giảm tốc trục vít LMW .................................................. 42 Bảng 3.5 Chi phí ñầu tư ...................................................................................... 67 Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 9 Luận văn tốt nghiệp ñại học DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Máy ép ña năng Com – Ten.................................................................. 20 Hình 2.2 Dụng cụ thí nghiệm lực ........................................................................ 20 Hình 2.3 Cân phân tích ẩm.................................................................................. 25 Hình 2.4 Chọn 3 cây rơm trong mẫu ................................................................... 25 Hình 2.5 Rơm ñược cắt cho vào khai chứa.......................................................... 25 Hình 2.6 Mẫu rơm ñặt trong phòng .................................................................... 26 Hình 2.7 Mẫu ngoài trời...................................................................................... 26 Hình 2.8 Thùng chứa .......................................................................................... 33 Hình 2.9 Thùng chứa rơm ................................................................................... 33 Hình 2.10 Chiều dày 4 lớp rơm trong thùng chứa ............................................... 33 Hình 3.1 Sơ ñồ ñộng máy ép rơm sử dụng pittông .............................................. 37 Hình 3.2 Hộp giảm tốc trục vít LMW ................................................................. 48 Hình 3.3 Biểu ñồ moment trục chính .................................................................. 59 Hình 4.1 Sơ ñồ máy ép rơm bằng Inventor.......................................................... 69 HÌnh 4.2 Trục cuốn............................................................................................. 70 Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 10 Luận văn tốt nghiệp ñại học BIỂU ðỒ - ðỒ THỊ ðồ thị 2.1 Quan hệ giữa lực ép và tỉ lệ giảm thể tích với vận tốc ép 0,05 m/s ..... 21 ðồ thị 2.2 Quan hệ giữa lực ép và tỉ lệ giảm thể tích với vận tốc ép 0,08 m/s ..... 22 ðồ thị 2.3 Quan hệ giữa lực ép và tỉ lệ giảm thể tích với vận tốc ép 0,1 m/s ....... 23 ðồ thị 2.4 Quan hệ giữa lực ép và vận tốc ép khi tỉ lệ giảm thể tích 5 lần .......... 24 ðồ thị 2.5 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu trong phòng vào buổi sáng (Phụ lục 1) .. 27 ðồ thị 2.6 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu trong phòng vào buổi trưa (Phụ lục 1)... 27 ðồ thị 2.7 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu trong phòng vào buổi chiều (Phụ lục 1) ........................................................................................................................... 28 ðồ thị 2.8 Sự thay ñổi ẩm ñộ trong ngày của ngày thứ 7 (phụ lục 1) ................... 28 ðồ thị 2.9 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu trong phòng (Phụ lục 1) ................... 29 ðồ thị 2.10 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu ngoài trời vào buổi sáng (Phụ lục 2)... 30 ðồ thị 2.11 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu ngoài trời vào buổi trưa (Phụ lục 2)..... 30 ðồ thị 2.12 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu ngoài trời vào buổi chiều (Phụ lục 2) .. 31 ðồ thị 2.13 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm trong ngày của ngày thứ 7 (phụ lục 2) ... 31 ðồ thị 2.14 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm mẫu ngoài trời các buổi trong ngày (Phụ lục 2) ........................................................................................................................ 32 ðồ thị 2.15 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm các lớp và buổi sáng (phụ lục 3) ............ 34 ðồ thị 2.16 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm các lớp và buổi trưa (phụ lục 3) ............. 35 ðồ thị 2.17 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm các lớp và buổi chiều (phụ lục 3) ........... 36 ðồ thị 2.18 Sự thay ñổi ẩm ñộ của rơm các lớp trong ngày thứ 6 (phụ lục 3) ...... 36 Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 11 Luận văn tốt nghiệp ñại học LỜI NÓI ðẦU Việt Nam là một trong những nước ñang phát triển với nền kinh tế dựa trên cơ sở nông nghiệp là chủ yếu. Trong ñó cây lúa là cây lương thực chính ñược trồng trên các vùng ñồng bằng, tập trung chủ yếu ở vùng ðồng Bằng Sông Hồng và ðồng Bằng Sông Cửu Long. Cùng với sự tiến bộ trong kỹ thuật nông nghiệp, năng suất lúa ngày càng tăng. ðồng thời sản lượng suất khẩu gạo của nước ta cũng tăng. Hiện nay Việt Nam ñang ñứng thứ hai trên thế giới về sản lượng gạo xuất khẩu. Tuy nhiên việc sản xuất nông nghiệp của nước ta chủ yếu theo hộ gia ñình nên việc thu hoạch và chế biến lương thực, ñặc biệt là cây lúa còn nhiều hạn chế. Khi thu hoạch lúa lượng rơm ñược tách ra từ cây lúa, số ít ñược người dân dùng làm thức ăn cho trâu, bò, làm nấm, phục vụ trồng trọt… phần lớn người dân ñốt bỏ rơm hoặc vứt xuống sông, rạch,... ðiều này làm ảnh hưởng rất lớn ñến môi trường. Trong sản xuất, rơm là một sản phẩm tương ñối nhẹ khối lượng riêng khoảng 40 kg/m3 (ở ẩm ñộ 16 – 18 %), gây khó khăn cho việc tồn trữ và bảo quản trong ñiều kiện thời tiết xấu (Mục 2.2). ðể giải quyết những vấn ñề trên, ngành cơ khí ñã cho ra ñời máy ép rơm nhằm mục ñích phục vụ dễ dàng hơn cho việc vận chuyển và bảo quản rơm. Hiện nay ở nước ta việc nghiên cứu và sản xuất máy ép rơm chưa nhiều. Vì thế, ñề tài này ñược nghiên cứu và thiết kế máy ñóng rơm bán tự ñộng nhằm mang lại lợi ích kinh tế cho người nông dân. Tuy nhiên, do thời gian thực hiện và kinh phí ñề tài còn hạn chế nên không tránh khỏi các thiếu sót trong quá trình thực hiện. Rất mong nhận ñược những ý kiến ñóng góp từ quý thầy cô và các bạn sinh viên ñể ñề tài này hoàn thiện hơn. Người thực hiện Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 12 Luận văn tốt nghiệp ñại học CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 ðặt vấn ñề Ở nước ta song song với việc sản xuất và xuất khẩu gạo ngày càng tăng thì khối lượng rơm rạ sau khi thu hoạch lúa cũng tăng theo. Theo báo cáo của Bộ NN & PTNT sản lượng lúa năm 2009 của nước ta ñạt khoảng 40 triệu tấn. Trong ñó lúa ñông xuân chiếm hơn 50% tổng sản lượng, lúa hè thu và lúa mùa chiếm phần còn lại. ðồng Bằng Sông Cửu Long chiếm 53% sản lượng lúa cả nước, chiếm 90% lượng gạo xuất khẩu. Khi thu hoạch lúa thì lượng rơm tách ra khỏi nguyên liệu ban ñầu chiếm khoảng 30% (theo trọng lượng). Vậy là mỗi năm lượng rơm cả nước chiếm khoảng 12 triệu tấn. (Báo cáo sản lượng của bộ NN&PTNT năm 2009). ðồng bằng sông Cửu Long ñược coi là vựa lúa lớn nhất cả nước, ñiều ñó có nghĩa là lượng rơm rất dồi dào. Trước ñây rơm chỉ ñể ñốt ñồng, phủ liếp trồng cây ngắn ngày,... Gần ñây, rơm ñược nông dân tận dụng trồng nấm rơm, nấm bào ngư, chăn nuôi trâu, bò. Vì thế ñã hình thành một số chợ rơm tại Chợ Mới (An Giang) và Phụng Hiệp (Cần Thơ) với số lượng mua bán rất lớn 200-300 tấn rơm/ngày. Tuy nhiên, giá trị dinh dưỡng của rơm thấp, chủ yếu là xơ thô (34%), tỷ lệ tiêu hoá kém (<45%) và nghèo dinh dưỡng (protein: 2 – 3%) ñặc biệt là rơm tươi (rơm mới thu hoạch) lại dễ bị nấm mốc. Ngoài ra, rơm lại rất cồng kềnh khó vận chuyển và bảo quản. [1] Rơm có thể làm thức ăn chăn nuôi trâu, bò ., Năm 2006 tổng ñàn bò ở ðBSCL ñạt khoảng 680.000 con.(Theo Cục Chăn nuôi - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn). Ngoài việc dùng làm nấm, sản xuất phân bón hữu cơ, rơm rạ còn ñược dùng làm vật liệu xây dựng; làm bê tông siêu nhẹ, ñệm lót vận chuyển hàng hóa dễ vỡ, vận chuyển hoa quả…Việc sử dụng rơm rạ cho sản xuất năng lượng gồm nhiên liệu Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 13 Luận văn tốt nghiệp ñại học sinh khối rắn; nhiên liệu sinh học; ñóng bánh. Sản xuất bột giấy…là phương pháp tận dụng tối ưu. Tuy vậy theo khảo sát thực tế tại các ñịa ñiểm sản xuất lúa tại các tỉnh ðBSCL như Cần Thơ, Hậu Giang tới mùa thu hoạch lúa thì lượng rơm trôi nổi trên sông rạch chiếm một khối lượng rất lớn…Và nguy hại hơn việc thải rơm xuống kênh rạch thì ñại ña số người dân canh tác ñã ñốt rơm sau khi thu hoạch. ðiều này rất nguy hiểm, theo kết quả nghiên cứu khoa học cho thấy. Thành phần các chất gây ô nhiễm không khí do ñốt rơm rạ tác ñộng ñến sức khỏe con người là hydrocacbon thơm ña vòng (viết tắt là PAH); dibenzo-p-dioxin clo hoá (PCDDs) và dibenzofuran clo hoá (PCDFs) là các dẫn xuất của dioxin rất ñộc hại, có thể tiềm ẩn gây ung thư. Các thành phần chính của rơm rạ là những hydratcacbon gồm: licnoxenlulozơ 37,4%; hemixenlulozơ (44,9%); licnin 4,9% và hàm lượng tro (oxit silic) cao từ 9 ñến 14%. Việc ñốt rơm rạ ngay trên ñồng ruộng cũng gây nhiều bất lợi, làm hỏng chất ñất. Các chất hữu cơ trong rơm rạ và trong ñất biến thành các chất vô cơ do nhiệt ñộ cao. ðồng ruộng bị chai cứng do lượng lớn nước bị bốc hơi do nhiệt ñộ hun ñốt trong quá trình cháy rơm rạ. Quá trình ñốt rơm rạ ngoài trời không kiểm soát ñược lượng dioxit cacbon CO2 phát thải vào khí quyển cùng với cacbon monoxit CO; khí metan CH4; các oxit nitơ NOx; và một ít dioxit sunfua SO2 [2]. Qua khảo sát và nghiên cứu nhiều thí nghiệm trong phòng và ngoài ñồng ở ðồng Bằng Sông Cửu Long của các nhà khoa học (từ năm 2002 – 2007) có nhận ñịnh như sau: Lượng gốc rạ tươi còn lại trên ñồng ruộng sau vụ lúa ñông xuân trung bình là 4,5 tấn/ha ở ruộng không ñốt ñồng và 2,3 tấn/ha ở ruộng có rải rơm ñốt ñồng. Và năng suất lúa vụ hè thu thấp hơn vụ ñông xuân 30,7%. Rơm rạ tươi sau khi chôn vùi trong ñất ngập nước có tốc ñộ phân hủy rất chậm (1,8%/ngày ở hai tuần ñầu và 0,48%/ngày từ tuần thứ 3 ñến tuần thứ 12). [1] Năm 2009, sản lượng rơm cả nước khoảng 20 triệu tấn (chiếm 50% sản lượng lúa cả năm). [9] Tiềm năng kinh tế dồi dào nhưng vấn ñề ñặt ra ñối với nguyên liệu rơm phục vụ cho sản xuất hiện nay là : + Chiếm thể tích lớn khó vận chuyển. Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 14 Luận văn tốt nghiệp ñại học + Thành phần hóa học phức tạp khó bảo quản. + Một phần là chưa nhận thức ñúng giá trị của rơm ở ñại bộ phận người dân. Nhờ sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong vài năm trở lại ñây một số cá nhân và doanh nghiệp ñã chế tạo ra máy ép rơm, trước mắt cũng ñã giải quyết ñược những vấn ñề trên. Máy ép rơm ra ñời vừa giải quyết ñược vấn ñề ô nhiễm môi trường, vừa là giải pháp kinh tế cho người nông dân trong việc tận dụng các sản phẩm từ cây lúa nhằm nâng cao thu nhập. Tuy nhiên tốc ñộ công nghiệp hóa – hiện ñại hóa nền nông nghiệp của nước ta còn chậm so với một số nước trong khu vực. Do ñó nước ta vẫn còn phải nhập một số thiết bị sản xuất của nước ngoài nên chi phí ñầu tư khá cao. 1.2 Mục tiêu của ñề tài Nghiên cứu và thiết kế một máy ép rơm cụ thể nhằm: + Giảm thể tích rơm sau khi thu hoạch. + Dễ dàng vận chuyển và tồn trữ. + Tiết kiệm thời gian làm việc. + ðảm bảo sản phẩm sau khi ép ñạt yêu cầu cho việc làm nguyên liệu sản xuất khác. 1.3 Phương pháp nghiên cứu - Khảo sát tình hình sử dụng rơm tại một số nơi. - Tham khảo các máy ép rơm hiện có. - Tiến hành nghiên cứu và tìm hiểu nguyên lí hoạt ñộng, các yếu tố và tính chất cơ học cần thiết của máy: năng suất, lực nén, ñộ ẩm, thể tích nguyên liệu… - Trên cơ sở ñó tiến hành thiết kế một máy ép rơm cụ thể ñáp ứng ñược mục tiêu ñề tài. Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 15 Luận văn tốt nghiệp ñại học 1.4. Sơ lược về tính chất và một vài ứng dụng của rơm Rơm là sản phẩm của cây lúa sau khi ñược thu hoạch từ ngoài ñồng sau ñó ñược qua máy ñập. Rơm có thành phần chủ yếu là các chất xenlulozơ, hemixenlulozơ, các chất hữu cơ kết dính (nhựa) và các chất khoáng khác. Khi rơm cháy, xảy ra nhiều phản ứng phức tạp do sự nhiệt phân (cháy) không hoàn toàn, do vậy hình thành rất nhiều chất. Ngoài khí cabonic, hơi nước, trong khói có chất nhựa (dạng khí dung thành những hạt nhỏ lơ lửng trong không gian), hàng trăm loại chất khác như amoniac, các oxit nitơ.... Các hợp chất chứa clo, lưu huỳnh kể cả các hợp chất của kim loại nặng do tích luỹ sinh học của cây lúa. Thành phần của khói càng thêm phức tạp nếu trong rơm rạ lẫn dư lượng của những loại nông dược chưa phân huỷ hết. Các chất tạo thành còn tương tác với nhau khiến thành phần khói càng thêm phức tạp. Mùi rơm khi cháy rất khó chịu, khói rơm rạ còn là nguồn chất gây ô nhiễm, rất có hại cho sức khoẻ của con người. Chúng thường cay, làm chảy nước mắt, gây kích thích phản ứng ở họng, làm người ta ho, hắt hơi, lợm giọng, buồn nôn, thở khò khè, nếu không thì cũng có cảm giác ngạt thở... Vào những ngày trời ẩm hoặc ñứng gió, khói rơm khuếch tán chậm, tác hại kéo dài. Các chất dạng hạt khí lưu giữ trong bầu khí quyển lâu hơn và gây tác hại cũng nhiều hơn. ðốt rơm rạ vào buổi chiều tối gây hại càng lớn vì ban ñêm nhiệt ñộ hạ, những luồng khí “chìm” xuống, khiến khói không bốc ñược lên cao. Theo các phân tích hoá học rằng trong khói chứa hàng chục chất hidrocacbon thơm ña vòng - những tác nhân gây ung thư ñiển hình. (tin công nghệ - rơm rạ và môi trường). Một vài ứng dụng của rơm hiện nay: Rơm sau khi ñược thu hoạch ñược gom về và ủ men ñể làm nấm khá phổ biến tại Việt Nam hiện nay. Ngoài ra rơm còn làm thức ăn cho trâu, bò… Hiện nay, ở nhiều quốc gia và nhiều ñịa phương khác trong nước, rơm rạ ñược tận dụng như một nguyên liệu an toàn, thân thiện với môi trường. Tại các tỉnh có vùng sản xuất lúa, nông dân sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ rơm rạ bằng phương Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 16 Luận văn tốt nghiệp ñại học pháp dùng men vi sinh tạo ra nguồn phân ủ cải tạo ñất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam áp dụng thành công phương pháp sản xuất phân bón từ rơm rạ tại ruộng bằng công nghệ vi sinh. 1.5. Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng ñến quá trình ép rơm. Các nguyên liệu ñược chọn ñể ép thường nhằm mục ñích giảm thể tích hoặc ñể ñạt hình dáng thuận tiện việc vận chuyển cũng như cách sử dụng (vỏ trấu, rơm, mùn cưa…) hoặc ép ñể lấy nước (các loại trái cây). Quá trình ép nguyên liệu là quá trình phức tạp và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: nguyên liệu ép, tốc ñộ ép, lực ép, nhiệt ñộ ép, kích thước bộ phận ép…Ngoài ra cách thức vận hành cũng ảnh hưởng ñến quá trình ép. ðối với nguyên liệu là rơm thì quá trình ép chịu ảnh hưởng của các yếu tố: phương pháp ép, tỷ số nén, tính ñàn hồi của nguyên liệu, tính chất cơ – lí – hóa của rơm, ñộ ẩm. 1.5.1. Phương pháp ép Hiện nay ở nước ta sản xuất và tiêu thụ phần lớn loại máy ép trấu bằng pittông… Tuy nhiên phương pháp này chưa ñạt hiệu quả cao, vì theo phương pháp này thì rơm chưa ñạt mức ñộ chặt so với phương pháp ép tròn. Phương pháp ép tròn có ñộ chặt cao hơn, nhưng không làm biến ñổi tính chất cơ lí của rơm. Ép rơm có thể ép bằng trục vít nhưng hiệu quả không cao và còn nhiều hạn chế. 1.5.2. Tính ñàn hồi của nguyên liệu ðối với rơm là nguyên liệu ép thì tính ñàn hồi phục thuộc vào lực nén, và thời gian nén. 1.5.3 Tỷ số nén Rơm khi sản xuất ngoài ñồng có thể tích rất lớn, khi thực hiện quá trình ép thì tùy theo mục ñích sử dụng kế tiếp của rơm mà có lực nén phù hợp. Thường thể tích rơm sẽ giảm xuống 5 – 8 lần thể tích ban ñầu. Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 17 Luận văn tốt nghiệp ñại học 1.5.4. ðộ ẩm của nguyên liệu Sau khi lúa thu hoạch ở ñồng và ñược chế biến ngay,lúc này rơm thành phẩm mang ñộ ẩm rất lớn khoảng 75 – 80%. Tuy nhiên phơi nắng 1 – 2 ngày thì ñộ ẩm giảm còn 16 – 18%. 1.6. Tình hình sản xuất của rơm hiện nay Hiện nay mặc dù chưa phổ biến nhưng cũng có rất nhiều doanh nghiệp và cá nhân ñầu tư làm máy ép rơm phục vụ cho việc làm nấm. Hoặc rơm ñược ép dùng ñể làm phân bón hữu cơ… Tuy nhiên mô hình này mới bước ñầu hình thành còn gặp rất nhiều trở ngại, và chưa phát triển ở các vùng chuyên canh lúa. 1.7. Ưu - nhược ñiểm của các loại máy ép hiện nay trên thị trường - Máy ép rơm bằng pittông tự ñộng hóa: giảm thể tích của rơm lớn so với thể tích rơm ban ñầu, nhưng giá cao. - Máy ép rơm bằng trục vít: giảm thể tích rơm rất lớn, nhưng do nguyên lí làm việc nên rơm thay ñổi tính chất lí hóa sau khi ép. Ngoài ra do bản chất của rơm là sợi dài nên thực hiện quá trình ép bằng trục vít khó có thể thực hiện ñúng nguyên tắc kỹ thuật… Máy dạng này chưa ứng dụng. 1.8. Phương pháp cải tiến Qua tìm hiểu các máy ñã có mặt trên thị trường hiện nay, thì ngoài mục tiêu ñã ñề ra ở phần ñầu của ñề tài, thì nghiên cứu máy ép rơm bán tự ñộng này còn cải tiến các nhược ñiểm của các loại máy ép rơm trên. Nhằm ñáp ứng về yêu cầu kỹ thuật và có hiệu quả kinh tế nhất. Giảm ñược chi phí chế tạo máy thì giảm ñược giá thành sản phẩm ñược tạo ra từ nguyên liệu rơm. Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 18 Luận văn tốt nghiệp ñại học CHƯƠNG II THÍ NGHIỆM LỰC ÉP - ẨM ðỘ CỦA RƠM 2.1. Thí nghiệm lực ép - Thí nghiệm ñược thực hiện trên máy: Máy ép ña năng Com – Ten (Compression & Tensile Testing Equipment) series 95. + Dụng cụ thí nghiệm: Máy ép; hộp ép ( xi lanh ) 13 x 17 x 23 cm; pittong ép; rơm (ẩm ñộ 18 – 22%, khối lượng riêng 39,3 kg/m3). + ðịa ñiểm thí nghiệm: Phòng thí nghiệm cơ lý tính – khoa công nghệ ðại học Cần Thơ. + Thời ñiểm thí nghiệm: 8h ngày 30/09/2010 + Mô tả thí nghiệm:  Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm, cài ñặt vận tốc ép  Bước 2: Cân 200g rơm cho vào hộp ép (xilanh)  Bước 3: ðặt hộp ép lên khung ép của máy, tiến hành ép  Bước 4: Ghi kết quả lực ép, ño tỉ lệ gảm thể tích  Bước 5: Tiếp tục cho 200g rơm vào hộp ép, thực hiện tiếp bước 3 và 4. Thí nghiệm ñược lặp lại 3 lần cho mỗi mẫu, với 3 mức vận tốc khác nhau: 0,05 m/s; 0,08 m/s; 0,1 m/s. Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 19 Luận văn tốt nghiệp ñại học Trục ép Hộp ép Khung ép Pittông ép Bảng ñiều khiển – hiển thị kết quả Khối rơm sau khi ép Hình 2.1 Máy ép ña năng Com – Ten Hình 2.2 Dụng cụ thí nghiệm lực - Kết quả thí nghiệm: Mẫu 1: Vận tốc ép 0,05m/s Bảng 2.1 Quan hệ giữa lực ép và tỉ lệ giảm thể tích với vận tốc ép 0,05 m/s Lực ép (KG) Tỉ lệ giảm thể tích (lần) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 3,0 20,8 17,8 15,4 18,0 3,5 67,0 43,5 51,6 54,0 4,0 102,0 89,9 90,0 94,0 5,0 182,0 168,6 174,2 174,9 5,5 222,6 221,8 219,1 221,2 Nhóm SVTH: Lương Chí Lâm – Nguyễn Hoài Tân Trang 20