MỞ ĐẦU Nước ta là nước có truyền thống sản xuất nông nghiệp từ lâu đời, nghề trồng lúa nước vẫn giữ vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là trong sản xuất lương thực thực phẩm cây lúa vẫn giữ vị trí số một. Theo số liệu năm 2019 nước ta có khoảng 7,5 triệu hecta diện tích trồng lúa của 3 vụ Đông Xuân, Hè Thu và vụ lúa mùa, diện tích trồng lúa tập trung chủ yếu ở Đồng bằng sông Hồng, Đồng bằng sông Cửu Long, Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung. Sản lượng khoảng 43,5 triệu tấn lúa, đảm bảo cung cấp lương thực cho cả nước và luôn đứng hàng đầu trên thế giới về xuất khẩu gạo (Tổng cục Thống kê, 2019). Theo tiến trình cơ giới hóa nông nghiệp, máy GĐLH đã được đưa vào sử dụng rộng rãi ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, lên tới 95% (Phan Hiếu Hiền, 2019).
Đây là phương pháp thu hoạch lúa một giai đoạn, cho hiệu quả tối ưu nhất, thực hiện đồng thời các công việc: gặt, gom vận chuyển, đập, làm sạch, tải hạt vào thùng chứa hay đóng bao, rải rơm trên đồng. Tuy nhiên theo phản ánh của người nông dân, sự tổn thất lúa khi thu hoạch bằng máy GĐLH đã và đang là vấn đề ảnh hưởng lớn đến thu nhập. Dựa vào nhu cầu tìm hiểu các nguyên nhân gây ra tổn thất khi thu hoạch lúa bằng máy GĐLH của người nông dân, nhưng không có phương pháp thực hiện. Đề tài “Khảo nghiệm và đánh giá một số thông số ảnh hưởng đến độ tổn thất thu hoạch lúa của máy gặt đập liên hợp” đã được đưa ra, tiến tới tìm ra các nguyên nhân trực tiếp gây ra tổn thất, thảo luận giải pháp khắc phục và giảm tổn thất kinh tế.
1 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về cây lúa 2.1 Đặc điểm thực vật học Cùng với sự phát triển của công nghệ lai tạo giống, hiện nay ở Việt Nam đang có rất nhiều chủng loại giống lúa được đưa vào sản xuất. Mỗi giống lúa có những đặc điểm như chiều cao, thời gian sinh trưởng, chịu thâm canh, chịu chua mặn, chống chịu sâu bệnh khác nhau. Song cây lúa Việt Nam đều mang những đặc tính chung về hình thái, cấu tạo và có chung các bộ phận rễ, thân, lá, bông và hạt. Trong đó thân, lá và hạt là những bộ phận chính ảnh hưởng đến độ tổn thất khi thu hoạch bằng máy GĐLH.
Các giống mới được lai tạo có chiều cao thân cây khoảng 60 - 80 cm, cây đứng hơn, tỷ lệ hạt trên rơm cao, thuận lợi cho guồng gạt của máy GĐLH làm việc, giảm tổn thất.2 Thời gian sinh trưởng của cây lúa Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ khi hạt lúa nảy mầm đến khi chín hoàn toàn, thay đổi tùy theo giống và điều kiện ngoại cảnh. Trước đây các giống lúa địa phương có thời gian sinh trưởng 200 - 240 ngày ở vụ mùa, cá biệt những giống lúa nổi có thời gian sinh trưởng đến 270 ngày. Hiện nay ở Đồng bằng sông Cửu Long nhờ áp dụng các giống lúa mới như: giống lúa OM5451 có thời gian sinh trưởng chỉ 90 ngày, giống lúa OM8017 có thời gian sinh trưởng (90 - 95 ngày), ST25 là giống lúa thơm cao sản, thời gian sinh trưởng ngắn ngày (100 - 105 ngày), đã tiến tới canh tác 2 tới 3 vụ lúa một năm. Dựa vào thời gian sinh trưởng của cây lúa, cần xác định thời gian thu hoạch hợp lý vì khi hạt chín già khả năng liên kết giữa hạt và gié lúa sẽ giảm, dẫn tới tăng tổn thất rơi rụng khi thu hoạch.
Do đó việc xác định thời gian thu hoạch là cần thiết vì nó liên quan đến lượng tổn thất khi thu hoạch (Nguyễn Quang Lộc, 2004), thường người ta căn cứ vào: - Chu kỳ sinh trưởng của từng loại giống, được nhà nông học, khuyến nông chỉ dẫn là khoảng 80% hạt chuyển sang màu vàng là thu hoạch được. 2 - Thời gian từ lúc lúa trổ bông đến lúc lúa chín từ 25 - 35 ngày. - Nếu lúa đã chín hoàn toàn thì sau 10 ngày độ rụng hạt là 4,5%, còn sau 20 ngày độ rụng tăng lên 15%, những hạt dễ rụng thường là những hạt mẩy nhất.2 Tình hình canh tác lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long Đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa lớn nhất cả nước, cũng chính là nơi chịu ảnh hưởng lớn nhất của biến đổi khí hậu. Ở đây đang chuyển từ canh tác 2 hoặc 3 vụ lúa cao sản sang canh tác xen canh lúa - nuôi trồng thủy sản hoặc cây hoa màu.
Do đó hạn chế tổn thất lúa khi thu hoạch đang là một vấn đề cấp thiết, góp phần ứng phó với ảnh hưởng của biến đổi khí hậu. Tổng diện tích trồng lúa năm 2019 ở ĐBSCL đạt gần 4,1 triệu ha, về năng suất đạt ngưỡng 5,97 tấn/ha, tổng sản lượng cả vùng ĐBSCL là 24,3 triệu tấn (Tổng cục Thống kê, 2019).3 Hiện trạng sử dụng máy GĐLH trong khâu thu hoạch lúa ở ĐBSCL Hiện nay, trong khâu thu hoạch có mức độ cơ giới hóa cao và nhanh nhất, từ 15% năm 2008 lên 95% năm 2019 (Phan Hiếu Hiền, 2019), đặc biệt tỷ lệ sử dụng máy GĐLH trong thu hoạch rất cao. Chi phí thu hoạch bằng máy dao động quanh mức 1.000 đồng/ha, giảm khoảng 1.000 đồng so với thu hoạch bằng tay. Hiệu suất sử dụng máy cao, với diện tích thu hoạch hàng năm đạt từ 200 - 300 ha thì mức lợi nhuận của người đầu tư thu được khoảng từ 240 - 360 triệu, chỉ trong vòng 2 – 3 năm người đầu tư sẽ thu hồi vốn.1 Máy GĐLH Kubota 3 Từ cuối năm 2010 đến nay, máy gặt liên hợp Kubota (Hình 2.1) lắp ráp tại Việt Nam đã dần chiếm lĩnh thị trường ĐBSCL nhờ chất lượng chế tạo tốt, làm việc ổn định, có khả năng gặt được lúa đổ ngã.
Dù giá còn khá cao (khoảng 350 - 750 triệu đồng/chiếc) tùy dòng máy, nhưng máy Kubota vẫn được nông dân nhiều tỉnh lựa chọn.4 Cấu tạo và nguyên lý các bộ phận của máy GĐLH gây tổn thất khi thu hoạch 2.1 Guồng gạt ❖ Cấu tạo Guồng gạt có 5 cánh, trên các cánh của nó gắn các tay vơ lúa dạng lược - mà những tay vơ này là các dây thép - một phần bắt chặt với các cánh gạt (Hình 2. Guồng gạt sai tâm là kiểu guồng gạt mà trong một vòng quay của nó, góc độ của các tay vơ trên cánh gạt là không thay đổi theo từng vị trí. Nhờ thế có thể điều chỉnh cho tay vơ xốc thẳng vào thảm lúa. Điều này được thực hiện bằng một cơ cấu bình hành.
Trục chủ động guồng gạt; 3. Cơ cấu hình bình hành ❖ Nguyên lý Guồng gạt có nhiệm vụ giữ cây lúa cho dao cắt, khi cây lúa đã bị cắt rời thì nó hất cây lúa vào trục vít gom lúa. Đồng thời với động tác này nó làm sạch bề mặt của cả thanh dao để dao cắt chuẩn bị cho chu kỳ cắt khác. Đối với hoạt động của guồng gạt khi thực hiện nhiệm vụ của mình, guồng gạt sẽ làm rụng hạt vì nó có động tác đập vào khối lúa từ phía trên.
Mặc dù những động tác này là nhỏ, nhưng cũng đủ để làm rụng những hạt to nhất, chín nhất. Do đó trong thu hoạch lúa, người ta đều sử dụng các guồng gạt sai tâm.2 Dao cắt ❖ Cấu tạo Công nghệ chế tạo dao đòi hỏi khá tinh vi, được chế bằng thép tôi với bề dày 2 mm. Hai cạnh bên của phần hình thang có đáy lớn, gần gấp 8 lần đáy nhỏ (đỉnh dao) và được mài vát với góc bằng từ 20° đến 25° và được băm chấu thành hình răng cưa sau đó được đem đi nhiệt luyện. Phần dưới dao được khoan hai lỗ để tán rive vào thanh dao.
Phần thân dao chiếm 40% chiều dài đỉnh dao đến đáy lớn của dao. Góc cạnh sắc của dao với trục dao là 35°, phần dao tham gia vào việc cắt cây chiếm 60% chiều dài dao. Chế độ cắt: S = t = t0 = 76,2 mm, trong quan hệ này mỗi bước chạy của dao, trục của nó trùng với trục răng dao bên phải và bên trái kế nó. Phần liên kết với thanh truyền; 4.
Chấu hình răng cưa ❖ Nguyên lý Bộ phận cắt ở máy GĐLH thường sử dụng loại dao cắt có tấm kê (Hình 2.3), vì khi gặt lúa, sự tác động của máy vào cây lúa sẽ làm rụng hạt. Việc hạn chế rụng hạt là một yêu cầu kỹ thuật nông học. Dao cắt có tấm kê sẽ làm giảm rất nhiều tốc độ cắt, tốc độ cắt của dao chỉ từ 2 đến 3 m/s (Nguyễn Quang Lộc, 2004), làm cho việc tiếp xúc của dao với thân cây lúa êm dịu, làm giảm khả năng rụng hạt. Dao cắt được bắt rất sát với tấm kê cắt, khe hở giữa tấm kê và dao cắt quyết định chất lượng cắt, ngoài yếu tố sắc của dao.3 Trống đập ❖ Cấu tạo Trống đập gồm các thanh trống được bắt các răng trống, chúng được lắp xen kẽ nhau theo các bước vít liên tiếp, nhằm chà sát, vò khối lúa với máng trống để tách hết hạt, phía cuối có các cánh đẩy nhằm thoát rơm nhanh.
Máng trống nằm phía dưới trống, ôm một góc 180°, các hạt lúa được phân ly qua phần này. Phần nắp đậy phía trên của trống đập có phân bổ các gân xoắn (Hình 2.4), các gân này là phần dẫn hướng cho khối rơm di chuyển dọc theo trục trống đập.4 Cơ cấu trống đập 1. Máng trống ❖ Nguyên lý Hiện nay, máy GĐLH thường dùng cơ cấu đập kiểu dọc trục răng trụ. Cấu trúc quan trọng nhất của nó là trống đập - máng trống và khe hở giữa trống và máng trống (khe hở đập).
Lúa được cung cấp vào trống qua băng tải, trống răng vơ lúa vào trong khe hở giữa trống và máng trống, bị chà xát, vò trong khe hở này, được dịch chuyển dọc theo trống. Hạt sẽ được tách ra khỏi bông, lọt qua máng trống xuống sàng nhờ quá trình dịch dọc của khối lúa. Rơm sẽ được thoát sau khi đã tách và phân ly hạt. Quá trình hạt lọt qua máng trống xuống sàng có sự hỗ trợ của quạt, thổi ra ngoài các lá gãy và các tạp chất nhẹ khác.4 Hệ thống làm sạch ❖ Cấu tạo Hệ thống sàng gồm tấm hứng hạt động, có nhiệm vụ đưa lúa vào sàng thứ nhất, loại vảy cá có thể điều chỉnh khe hở, sàng này cũng có thể là sàng có lỗ tròn với các tấm chắn.
Lớp sàng thứ hai có dạng lưới, đặt nghiêng so với phương ngang một góc từ 0 đến 2°. Phía cuối sàng có các thanh dùng để chặn gié lúa gãy và hất rơm (Hình 2.