Luận văn thạc sĩ hay nghiên cứu khả năng làm việc của máy kéo mtz 50 liên hợp với máy đào mương để phục vụ tưới tiêu cho hoa màu ở đồng bằng sông cửu long

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu khả năng làm việc của máy kéo MTZ 50 kết hợp máy đào mương phục vụ tưới tiêu hoa màu ở đồng bằng sông Cửu Long.

• Tác giả: Nguyễn Xuân Dũng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Nhật Chiêu
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông - lâm nghiệp
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng làm việc của máy kéo MTZ-50 liên hợp với máy đào mương để phục vụ tưới tiêu cho hoa màu ở Đồng bằng sông Cửu Long
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị đào mương để phục vụ tưới tiêu cho hoa màu ở Đồng bằng sông Cửu Long
• 1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu về khả năng kéo, bám, ổn định và tiêu hao nhiên liệu của máy kéo và máy liên hợp trong và ngoài nước
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Đặc tính kỹ thuật của máy kéo MTZ-50
• 2.4. Bộ phận chuyên dùng
• 2.5. Đặc điểm sản xuất nông nghiệp ở Đồng bằng sông Cửu Long
• 2.6. Nội dung nghiên cứu
• 2.7. Phương pháp nghiên cứu
• 2.7.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
• 2.7.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ KHẢ NĂNG KÉO, BÁM, ỔN ĐỊNH VÀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA MÁY KÉO MTZ-50 LIÊN HỢP VỚI MÁY ĐÀO MƯƠNG
• 3.1. Nghiên cứu lý thuyết về khả năng kéo, bám của máy kéo khi liên hợp với máy đào mương
• 3.2. Tính lực kéo tiếp tuyến của máy kéo MTZ-50
• 3.3. Lực cản độ dốc và lực cản lăn của máy kéo
• 3.4. Lực bám của máy kéo MTZ-50
• 3.5. Nghiên cứu lý thuyết về tính ổn định của liên hợp máy kéo MTZ-50 khi di chuyển trên đồng
• 3.5.1. Xác định tọa độ trọng tâm của máy
• 3.5.2. Xác định khả năng ổn định tĩnh dọc
• 3.5.3. Xác định khả năng ổn định tĩnh ngang
• 3.5.4. Khả năng ổn định của liên hợp máy khi bánh chủ động bị nêm chặt
• 3.5.4.1. Mô men lật
• 3.5.4.2. Điều kiện để duy trì chuyển động ổn định
• 3.5.4.3. Điều kiện để LHM không bị lật đổ khi bánh chủ động bị nêm chặt
• 3.5.4.4. Tính ổn định ngang của LHM khi làm việc trên địa hình không bằng phẳng
• 3.6. Tính lực cản lăn khi đào mương của máy kéo MTZ-50
• 3.7. Nghiên cứu lý thuyết về tiêu hao nhiên liệu khi liên hợp với máy đào mương của máy kéo MTZ-50
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
• 4.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm
• 4.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm
• 4.3. Trang thiết bị thực nghiệm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về khả năng làm việc của máy kéo MTZ 50 và máy đào mương

Máy kéo MTZ-50 là một trong những thiết bị quan trọng trong nông nghiệp, đặc biệt là ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Việc kết hợp máy kéo này với máy đào mương không chỉ giúp nâng cao hiệu quả tưới tiêu cho hoa màu mà còn giảm thiểu sức lao động cho nông dân. Nghiên cứu này sẽ phân tích khả năng làm việc của máy kéo MTZ-50 khi kết hợp với máy đào mương, từ đó đưa ra những giải pháp tối ưu cho việc tưới tiêu hoa màu.

1.1. Đặc điểm kỹ thuật của máy kéo MTZ 50

Máy kéo MTZ-50 có công suất động cơ cao, khả năng kéo tốt và dễ dàng bảo trì. Đặc điểm này giúp máy hoạt động hiệu quả trong các điều kiện địa hình khác nhau, đặc biệt là ở Đồng bằng sông Cửu Long.

1.2. Vai trò của máy đào mương trong tưới tiêu hoa màu

Máy đào mương giúp tạo ra các rãnh dẫn nước, giữ ẩm cho đất và cung cấp nước cho cây trồng. Việc sử dụng máy đào mương kết hợp với máy kéo MTZ-50 sẽ tối ưu hóa quy trình tưới tiêu, nâng cao năng suất hoa màu.

II. Thách thức trong việc sử dụng máy kéo MTZ 50 và máy đào mương

Mặc dù máy kéo MTZ-50 và máy đào mương mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong quá trình sử dụng. Những vấn đề này có thể ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc và năng suất của cây trồng.

2.1. Khả năng kéo và bám của máy kéo MTZ 50

Khả năng kéo và bám của máy kéo MTZ-50 phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ dốc của đất, loại đất và điều kiện thời tiết. Việc nghiên cứu các yếu tố này là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất làm việc.

2.2. Tiêu hao nhiên liệu trong quá trình hoạt động

Tiêu hao nhiên liệu là một trong những vấn đề quan trọng cần được xem xét. Việc sử dụng máy kéo MTZ-50 kết hợp với máy đào mương cần được tối ưu hóa để giảm thiểu chi phí vận hành.

III. Phương pháp nghiên cứu khả năng làm việc của máy kéo MTZ 50

Nghiên cứu khả năng làm việc của máy kéo MTZ-50 kết hợp với máy đào mương được thực hiện thông qua các phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. Các phương pháp này giúp xác định các chỉ số quan trọng như lực kéo, bám, ổn định và tiêu hao nhiên liệu.

3.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lý thuyết sẽ tập trung vào việc phân tích các thông số kỹ thuật của máy kéo MTZ-50 và máy đào mương, từ đó đưa ra các mô hình tính toán khả năng làm việc của chúng.

3.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm sẽ được thực hiện trên các cánh đồng ở Đồng bằng sông Cửu Long để thu thập dữ liệu thực tế về khả năng làm việc của máy kéo MTZ-50 và máy đào mương.

IV. Kết quả nghiên cứu khả năng làm việc của máy kéo MTZ 50

Kết quả nghiên cứu cho thấy máy kéo MTZ-50 kết hợp với máy đào mương có khả năng làm việc hiệu quả trong việc tưới tiêu cho hoa màu. Các chỉ số như lực kéo, bám và tiêu hao nhiên liệu đều đạt yêu cầu.

4.1. Đánh giá lực kéo và bám của máy kéo

Kết quả cho thấy máy kéo MTZ-50 có lực kéo ổn định và khả năng bám tốt trên nhiều loại đất, giúp nâng cao hiệu quả làm việc.

4.2. Phân tích tiêu hao nhiên liệu

Tiêu hao nhiên liệu của máy kéo MTZ-50 trong quá trình hoạt động được ghi nhận là hợp lý, góp phần giảm chi phí sản xuất cho nông dân.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng làm việc của máy kéo MTZ-50 kết hợp với máy đào mương đã chỉ ra nhiều lợi ích cho việc tưới tiêu hoa màu ở Đồng bằng sông Cửu Long. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến công nghệ để nâng cao hiệu quả sử dụng.

5.1. Đề xuất cải tiến công nghệ

Cần nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để cải thiện khả năng làm việc của máy kéo MTZ-50 và máy đào mương, từ đó nâng cao năng suất hoa màu.

5.2. Tương lai của nông nghiệp ở Đồng bằng sông Cửu Long

Việc áp dụng công nghệ hiện đại trong nông nghiệp sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long sở hữu diện tích đất nông nghiệp rộng lớn với khoảng 3,9 triệu hecta, đóng vai trò vựa lương thực và hoa màu trọng điểm của cả nước khi từng đạt sản lượng trên 20,63 triệu tấn nông sản trong một năm. Trong canh tác hoa màu chuyên canh, hệ thống mương rãnh dẫn nước giữ vai trò sống còn để duy trì độ ẩm bộ rễ và phục vụ tưới tiêu liên tục. Tuy nhiên, trước đây hơn 80% khối lượng công việc đào mương tại các vùng trồng rau màu vẫn phụ thuộc vào phương thức thủ công, dẫn đến năng suất lao động rất thấp, tiêu tốn thời gian và chi phí canh tác.

Xuất phát từ thực tiễn trên, việc cơ giới hóa khâu đào mương tưới tiêu bằng cách ứng dụng dòng máy kéo bánh hơi phổ biến MTZ-50 (động cơ diesel 4 kỳ 4 xi lanh, công suất 55 mã lực) liên hợp với máy đào mương chuyên dùng khối lượng 900 kg là giải pháp kỹ thuật cấp thiết. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật của tác giả Nguyễn Xuân Dũng, thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Nhật Chiêu tại Trường Đại học Lâm nghiệp vào năm 2011, tập trung giải quyết bài toán xác định các chỉ tiêu động lực học làm việc của tổ hợp này.

Mục tiêu cốt lõi của đề tài là khảo sát toàn diện khả năng kéo, lực bám, tính ổn định chống lật tĩnh - động và mức tiêu hao nhiên liệu của liên hợp máy MTZ-50 khi làm việc trên các nền đất đặc thù tại miền Tây Nam Bộ. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của công trình thể hiện ở việc lượng hóa chính xác các giới hạn góc dốc vận hành an toàn, thiết lập cơ sở dữ liệu động lực học giúp tăng năng suất thi công đào rãnh mương gấp 15 đến 20 lần so với lao động chân tay, đồng thời giảm thiểu khoảng 25% chi phí nhiên liệu nhờ lựa chọn chế độ làm việc tối ưu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên ba trụ cột lý thuyết nền tảng gồm: Lý thuyết động lực học ô tô máy kéo, Lý thuyết liên hợp máy nông nghiệp và Cơ học kỹ thuật ứng xử tương tác bánh lốp - đất. Các mô hình giải tích được thiết lập để mô tả trạng thái chuyển động tịnh tiến và cân bằng lực của máy kéo bánh hơi trên các bề mặt nghiêng.

Nghiên cứu tập trung vào 5 khái niệm chuyên ngành then chốt:

1. Lực kéo tiếp tuyến ($F_k$): Phản lực tiếp tuyến từ mặt đất đẩy bánh xe chủ động tiến về phía trước, được xác định qua mômen quay động cơ $M_e = 269,6 \text{ N.m}$ tại số vòng quay định mức 1700 vòng/phút và tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực.
2. Lực bám cực đại ($F_b$): Giới hạn tối đa của lực kéo tiếp tuyến mà không làm bánh chủ động bị trượt quay hoàn toàn, phụ thuộc vào hệ số bám $\varphi$ và tải trọng bám tác dụng lên các trục.
3. Lực cản lăn ($P_f$) và Lực cản dốc ($P_i$): Tổng hợp lực cản chuyển động $P_c$ phát sinh do sự biến dạng của lốp, độ nén của đất canh tác và thành phần trọng lực khi máy di chuyển trên mặt nghiêng góc $\alpha$.
4. Góc ổn định tĩnh dọc ($\beta_1, \beta_2$) và tĩnh ngang ($\beta_t$): Các góc nghiêng địa hình giới hạn mà tại đó phản lực pháp tuyến của bánh xe ở phía dốc cao triệt tiêu về 0, báo hiệu nguy cơ lật đổ của liên hợp máy.
5. Độ trượt của liên hợp máy: Tỷ lệ suy giảm vận tốc thực tế so với vận tốc lý thuyết khi bánh xe tương tác với nền đất bùn hoặc đất ẩm.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được thu thập thông qua hệ thống đo đạc thực nghiệm kết hợp tính toán mô phỏng giải tích trên tổ hợp máy kéo MTZ-50 (trọng lượng 33.614 N) liên hợp cùng máy đào mương chuyên dùng (trọng lượng 8.820 N), tạo nên tổng trọng lượng liên hợp máy $G = 42.434 \text{ N}$.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa phân tích lý thuyết cân bằng mômen tĩnh và phương pháp thực nghiệm hiện đại:

• Xác định tọa độ trọng tâm: Sử dụng phương pháp cân phản lực từng cầu và phương pháp nâng cầu trước lên độ cao $0,5 \text{ m}$ để đo phản lực biến thiên trên cầu sau $G'_c = 2.616 \text{ kg}$, từ đó xác định tọa độ trọng tâm chiều dọc $a = 0,7 \text{ m}$ và chiều cao trọng tâm $h = 1,136 \text{ m}$.
• Cỡ mẫu và chọn mẫu thử nghiệm: Khảo sát được thực hiện trên 4 loại nền đất đặc trưng của Đồng bằng sông Cửu Long với hệ số cản lăn $f$ từ 0,05 đến 0,12 và hệ số bám $\varphi$ từ 0,6 đến 0,8. Các phép đo được lặp lại 5 lần trên từng dải góc dốc từ $-30^\circ$ đến $+30^\circ$ nhằm triệt tiêu sai số ngẫu nhiên.
• Thiết bị đo lường: Luận văn ứng dụng thiết bị thu thập dữ liệu đa kênh Spider 8 ghép nối trực tiếp với máy vi tính và các cảm biến đo biến dạng (strain gauge) gắn trên trục các-đăng truyền lực trích công suất (PTO 540 vòng/phút). Lý do lựa chọn hệ thống này là khả năng ghi nhận tín hiệu mômen xoắn thời gian thực với độ chính xác cao, giúp kiểm chứng trực tiếp độ tin cậy của các công thức giải tích trong suốt tiến trình nghiên cứu kéo dài 12 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Động lực học lực kéo tiếp tuyến vượt trội ở cấp số thấp: Tại dải vận tốc làm việc $V = 9 \text{ km/h}$ ứng với tỷ số truyền $i = 56,9$, lực kéo tiếp tuyến của máy kéo MTZ-50 đạt $F_k = 16.874,2 \text{ N}$. Mức lực này cao hơn 61,37% so với khi làm việc ở cấp vận tốc cao $V = 14,5 \text{ km/h}$ ($i = 35,26$, lực kéo $F_k = 10.456,7 \text{ N}$). Điều này khẳng định việc vận hành ở dải số thấp đảm bảo dự trữ lực kéo dồi dào để dẫn động cụm lưỡi cắt đất rộng 300 - 450 mm của máy đào.

2. Quy luật biến thiên của lực bám và lực cản chuyển động: Lực bám cực đại $F_b$ đạt giá trị cao nhất trên đất hoang hóa ($\varphi = 0,8$) với $33.947 \text{ N}$ tại góc dốc $0^\circ$, trong khi trên đất ẩm và đất canh tác ($\varphi = 0,6$), lực bám giảm xuống còn $25.460 \text{ N}$ (giảm 24,99%). Khi góc nghiêng địa hình tăng lên $30^\circ$, lực bám trên đất canh tác giảm còn $22.049 \text{ N}$ theo hàm cosin. Ngược lại, lực cản chuyển động $P_c$ tăng mạnh từ $2.121 \text{ N}$ (đất phẳng, $f=0,05$) lên tới hơn $15.000 \text{ N}$ khi leo dốc trên $20^\circ$.

3. Chỉ số giới hạn góc ổn định chống lật: Kết quả tính toán cho thấy góc ổn định tĩnh dọc cực đại khi liên hợp máy tiến lên dốc đạt $\beta_1 = 31,6^\circ$ và khi đỗ xuống dốc đạt $\beta_2 = 32,0^\circ$. Khi xét đến điều kiện làm việc động lực học trên đồng ruộng mấp mô, góc dốc an toàn vận hành thực tế được xác định bằng 50% góc tính toán lý thuyết, tương đương khoảng $16,0^\circ$. Khả năng ổn định tĩnh ngang đạt góc nghiêng cho phép trên $34,3^\circ$ nhờ chiều rộng cơ sở cầu sau rộng $1.553 \text{ mm}$.

4. Đặc tính trượt và an toàn khi bị nêm chặt bánh chủ động: Khi một bánh chủ động đột ngột rơi vào khe rãnh hoặc bị nêm chặt trong quá trình đào rãnh mương sâu 30 - 40 cm, mômen lật dọc gia tăng đột biến nhưng liên hợp máy vẫn duy trì thế cân bằng ổn định nếu góc nghiêng làm việc được khống chế dưới ngưỡng $16^\circ$ và vận tốc vòng tua PTO duy trì ở mức 540 vòng/phút.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân tạo nên khả năng kéo bám xuất sắc của tổ hợp MTZ-50 bắt nguồn từ sự phân bố tải trọng hợp lý với trọng tâm máy đặt thấp ($h = 1,136 \text{ m}$) và cách cầu sau $0,7 \text{ m}$, giúp tối ưu hóa tải trọng bám lên trục bánh dẫn động cỡ lớn (bán kính $R = 0,8 \text{ m}$). So với các dòng máy đào rạch hàng thụ động như R-2 (vốn chỉ dựa vào sức kéo thuần túy gây tiêu hao nhiên liệu lớn), việc liên hợp máy đào mương kiểu phay chủ động dẫn động qua trục PTO giúp giảm lực cản kéo riêng của đất, tối ưu hóa quá trình văng đất ra hai bên mép mương từ 50 đến 100 cm.

Các số liệu và quy luật chuyển động trong luận văn được mô tả trực quan thông qua đồ thị tương quan đa biến giữa lực cản chuyển động $P_c$ với độ dốc dọc và họ đường cong biểu diễn lực bám $F_b$ (Đường I: đất ẩm/canh tác; Đường II: đất khô; Đường III: đất hoang hóa). Bên cạnh đó, bảng kết quả trích xuất tín hiệu xung mômen xoắn từ thiết bị Spider 8 trên máy tính thể hiện rõ sự đồng pha giữa mômen cắt đất thực tế và mômen xoắn động cơ, khẳng định tính chính xác của mô hình toán học đã thiết lập.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết và kiểm chứng thực nghiệm, 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả vận hành liên hợp máy:

1. Thiết lập chế độ tay số vận hành chuẩn xác: Khuyến nghị người vận hành ưu tiên sử dụng các dải số tiến thấp từ A1 đến A3 (vận tốc di chuyển từ 2,26 km/h đến 4,92 km/h). Chế độ này duy trì lực kéo tiếp tuyến ổn định trên $16.800 \text{ N}$, giúp máy đào mương đạt năng suất cắt đất cao nhất, giảm thiểu 15 - 20% mức tiêu hao nhiên liệu riêng trên mỗi mét khối đất đào. Mục tiêu áp dụng tại các đơn vị cơ giới hóa trong vòng 3 đến 6 tháng tới do kỹ sư cơ điện nông nghiệp hướng dẫn trực tiếp.

2. Quy chuẩn hóa áp suất lốp theo điều kiện nền đất: Tiến hành điều chỉnh linh hoạt áp suất bánh hơi xe kéo MTZ-50. Trên nền đất canh tác ẩm có hệ số cản lăn cao ($f = 0,12$), cần chủ động giảm áp suất khí trong lốp khoảng 15 - 20% để tăng diện tích tiếp xúc, gia tăng hệ số bám $\varphi$. Khi di chuyển trên đường liên vùng khô cứng ($f = 0,05$), cần bơm căng lốp theo đúng định mức tiêu chuẩn nhằm giảm lực cản lăn. Giải pháp do trạm cơ nông trực tiếp kiểm soát định kỳ hàng tuần.

3. Kiểm soát nghiêm ngặt giới hạn góc dốc làm việc: Ban hành quy trình an toàn lao động, nghiêm cấm vận hành liên hợp máy vượt qua các bờ thửa hoặc taluy có độ nghiêng vượt quá $16,0^\circ$. Khi di chuyển qua mương rãnh có nguy cơ nêm chặt bánh, người lái phải hạ thấp ga và ngắt truyền động ly hợp kịp thời để triệt tiêu mômen lật dọc. Thời gian phổ biến quy chuẩn trong vòng 6 tháng tới.

4. Nâng cấp khớp nối cơ cấu treo thủy lực và bảo dưỡng trục PTO: Định kỳ kiểm tra độ rơ của cơ cấu treo 3 điểm phía sau (sức nâng tối đa 3000 kg) và lắp đặt then an toàn chống quá tải trên trục các-đăng truyền động từ PTO (540 vòng/phút) sang hộp số máy đào. Do xưởng cơ khí các hợp tác xã thực hiện theo chu kỳ bảo dưỡng 100 giờ máy hoạt động.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình luận văn thạc sĩ này mang giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao, đặc biệt hữu ích cho 4 nhóm đối tượng sau:

1. Kỹ sư cơ khí nông nghiệp và nhà thiết kế máy: Khai thác các công thức giải tích tính toán lực kéo tiếp tuyến, lực cản lăn và lực bám để làm tài liệu chuẩn khi thiết kế, cải tiến các bộ phận công tác máy đào rãnh mương lắp sau máy kéo.
2. Cán bộ quản lý và kỹ thuật viên tại các trạm cơ giới hóa nông nghiệp ĐBSCL: Nắm vững dải tốc độ làm việc tối ưu (A1 - A3) và giới hạn góc dốc an toàn ($16^\circ$) để xây dựng định mức kinh tế - kỹ thuật, đào tạo thợ lái máy vận hành an toàn và tiết kiệm nhiên liệu.
3. Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Cơ giới hóa (Mã số 60.14): Sử dụng làm tài liệu tham khảo mẫu mực về phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa mô hình hóa lý thuyết động lực học và thực nghiệm thu thập dữ liệu bằng hệ thống Spider 8.
4. Chủ trang trại, hợp tác xã thâm canh hoa màu quy mô từ 5 hecta trở lên: Vận dụng kết quả nghiên cứu để đầu tư liên hợp máy MTZ-50 đào mương tưới tiêu tự động, giảm chi phí nhân công và nâng cao hiệu quả sử dụng đất canh tác.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao máy kéo MTZ-50 lại rất thích hợp để liên hợp với máy đào mương tại ĐBSCL?

Máy kéo MTZ-50 sở hữu công suất mạnh mẽ 55 mã lực, trọng lượng bám lớn 3430 kg và khoảng sáng gầm xe 450 mm. Cấu tạo máy có sẵn trục trích công suất độc lập 540 vòng/phút và hệ thống nâng thủy lực sức nâng 3000 kg, kết hợp nguồn phụ tùng thay thế phong phú, rất phù hợp với đặc thù canh tác tại miền Tây.

2. Góc dốc tối đa cho phép để liên hợp máy MTZ-50 vận hành an toàn trên đồng ruộng là bao nhiêu?

Theo tính toán lý thuyết, góc chống lật tĩnh dọc khi lên dốc là $31,6^\circ$ và xuống dốc là $32,0^\circ$. Tuy nhiên, khi chuyển động làm việc thực tế trên địa hình không bằng phẳng, góc dốc an toàn bắt buộc phải khống chế dưới mức $16,0^\circ$ (bằng 50% góc tính toán) để đảm bảo không bị lật đổ.

3. Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo MTZ-50 thay đổi như thế nào giữa các cấp vận tốc?

Ở cấp số truyền chậm với vận tốc $V = 9 \text{ km/h}$ ($i = 56,9$), lực kéo tiếp tuyến đạt $16.874,2 \text{ N}$, đáp ứng hoàn hảo lực cản cắt đất của máy đào. Khi chuyển sang cấp tốc độ cao $V = 14,5 \text{ km/h}$ ($i = 35,26$), lực kéo giảm xuống chỉ còn $10.456,7 \text{ N}$.

4. Hệ số bám của đất ảnh hưởng ra sao đến khả năng làm việc của liên hợp máy?

Hệ số bám $\varphi$ quyết định trực tiếp lực bám tối đa $F_b$. Trên nền đất hoang hóa ($\varphi = 0,8$), lực bám đạt cực đại $33.947 \text{ N}$, trong khi trên đất canh tác ẩm ($\varphi = 0,6$), lực bám giảm 24,99% xuống còn $25.460 \text{ N}$, làm gia tăng độ trượt bánh nếu máy chịu tải cản lớn.

5. Thiết bị đo lường nào được sử dụng để kiểm chứng thực nghiệm mômen xoắn trong luận văn?

Tác giả đã sử dụng hệ thống khuếch đại đo lường đa kênh chuyên dụng Spider 8 kết nối với máy vi tính cùng các đầu đo biến dạng gắn trực tiếp trên trục các-đăng, giúp ghi nhận dữ liệu mômen xoắn và xung lực thời gian thực với độ chính xác cao.

Kết luận

• Luận văn đã xác định tường minh các thông số động lực học của tổ hợp máy kéo MTZ-50 (55 Hp) liên hợp máy đào mương nặng 900 kg với tổng trọng lượng $G = 42.434 \text{ N}$.
• Lực kéo tiếp tuyến ở dải số thấp đạt mức $16.874,2 \text{ N}$, cao hơn 61,37% so với dải số cao, đáp ứng tối ưu lực cản khi đào mương dẫn nước phục vụ hoa màu.
• Thiết lập hệ thống đồ thị lực bám ($22.049 \text{ N} - 33.947 \text{ N}$) và lực cản lăn trên 4 nhóm nền đất đặc trưng của Đồng bằng sông Cửu Long.
• Xác định góc an toàn chống lật dọc khi vận hành trên đồng ruộng thực tế là $16,0^\circ$ và góc ổn định tĩnh ngang đạt trên $34,3^\circ$.
• Lộ trình 6 đến 12 tháng tới cần mở rộng triển khai thử nghiệm diện rộng mô hình liên hợp máy này tại các vùng chuyên canh hoa màu trọng điểm, thúc đẩy mạnh mẽ tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị đào mương để phục vụ tưới tiêu cho hoa màu ở Đồng bằng sông Cửu Long Trên thế giới và trong nước đã có nhiều công trình nghiên cứu, thiết kế một số loại máy chuyên đào, nạo vét kênh mương và các máy đào công sự. Một số công trình đã công bố về ứng dụng các loại máy làm đất công dụng chung để đào mương dẫn nước tưới cho hoa màu và rạch hàng trồng mía, tuy nhiên chưa có công trình nào công bố về máy chuyên đào mương để dẫn nước tưới cho hoa màu. Đặc biệt là vùng Đồng bằng sông Cửu Long, nơi có diện tích đất nông nghiệp lớn nhất cả nước.

Sau đây, xin giới thiệu một số loại máy tạo rãnh mương, nguyên lý làm việc khác nhau để làm cơ sở lựa chọn nguyên lý và kết cấu của máy đào mương dẫn nước liên hợp với máy kéo MTZ-50. Máy rạch hàng R-2 Máy rạch hàng R-2 [9] có sơ đồ cấu tạo như sau (hình 1. Máy rạch hàng R-2 1-Khung máy; 2-Lưỡi rạch; 3-Cánh diệp LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 Máy làm việc theo nguyên tắc chung của bộ phận làm việc bị động là tách đất sang hai bên, đồng thời nâng lên và đẩy ra trước làm di chuyển khối đất trước lưỡi rạch và trượt trên bề mặt cánh diệp tạo thành rãnh. Máy liên hợp với máy kéo ĐT-75, MTZ-50 là máy tạo rãnh dạng cánh diệp, cho phép hoàn chỉnh khoảng cách rãnh từ 0,91,4m.

Máy tạo rãnh sâu 3540cm so với đỉnh luống, đáy rãnh rộng 1012cm. Kiểu máy này đã được sử dụng trên đất mía ở các nước Cuba, Australia, Ấn Độ v.v… Máy rạch hàng R-2 đã được ứng dụng rộng rãi trên đất mía tại vùng nguyên liệu mía đường ở nước ta và dẫn nước tưới cho hoa màu. Ưu điểm là cấu tạo đơn giản, giảm số lần đi lại của máy trên đồng so với rạch hàng bằng máy R-1 hoặc các phương pháp cải tiến như cày trụ lưỡi diệp và cày đĩa. Nhược điểm là làm tơi đất kém, lực cản kéo lớn, vì vậy chỉ sử dụng trên đất đã đạt độ nhỏ cần thiết, khi cần tạo rãnh có độ sâu phải sử dụng máy kéo lớn, khó tạo rãnh có kích thước đáy lớn.

Máy đào mương kiểu phay K-30A, K-30B, KHK-15 Máy đào mương kiểu phay K-30A, K-30B, KHK-15 [13] có sơ đồ cấu tạo như sau (hình 1. Máy đào kiểu phay K-30A 1- Khung treo máy; 2- Trục cácđăng; 3-Khung đất; 4- Lưỡi cắt đất; 5-Hộp số phay; 6-Tấm vét đất LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 Các loại máy này đã nghiên cứu và chế tạo tại Liên Xô (cũ), đây là các máy đào dạng phay được sử dụng để đào mương tiêu nước và ngăn côn trùng phá hại cây trồng. Máy động lực có công suất động cơ từ 50100 mã lực, các máy này làm việc ở vận tốc từ 3 đến 4,2km/h với năng suất từ 32240m2/h, độ sâu làm việc từ 16120cm, bề rộng rãnh từ 630cm tùy theo từng loại máy. Vận tốc quay vòng của trống phay đối với loại K-30A, K-30B là 160v/ph, đối với loại KHK-15 là 480v/ph.

Năng suất chung của cả ba loại máy khoảng 3,6m2/h. Máy chỉ dùng để đào các mương có kích thước bé, bề rộng mương 15cm, độ sâu 30cm. Máy đào mương kiểu phay kép KH-1200 Máy đào mương kiểu phay kép KH-1200 [22] có sơ đồ cấu tạo như sau (hình 1. Sơ đồ máy đào kiểu đĩa phay kép KH-1200 1- Đĩa phay; 2- Hộp số phay; 3 - Lưỡi cắt LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 Máy KH-1200 do nhà máy chế tạo máy thủy lợi Modir (Liên xô cũ) chế tạo.

Bộ phận công tác của máy gồm hai đĩa phay hình côn 1 có trục phay vuông góc với mái kênh, đĩa phay quay theo chiều nghịch, trên đĩa có lắp lưỡi cắt 2 cắt đất từ dưới lên trên và lưỡi vung đất về hai bên. Độ sâu làm việc của bộ phận công tác được điều chỉnh nhờ hệ thống xi lanh thủy lực. Năng suất máy đào loại này rất cao 8-15m3/h nhưng công suất tiêu thụ không lớn. Vận tốc quay vòng của đĩa phay 10-15m/s.

Độ văng xa của thỏi đất 50-100cm. Máy có thể làm việc tốt trên đất thịt và đất cát pha. Máy đào mương kiểu ro to - vít tải Máy đào mương kiểu ro to - vít tải [3] có sơ đồ cấu tạo như sau (hình 1. Sơ đồ bộ phận đào rô to - vít tải 1.

Tấm gạt đất; 2-Vít tải; 3-Roto; 4- băng tải LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 7 Máy có cấu tạo gồm ro to gầu 3, có trục quay nằm ngang, hai vít tải hình côn hoặc hình trụ 2 và các tấm gạt 1 làm sạch kênh ở phía sau hay hai bên. Nguyên lý làm việc của máy như sau: Rô to quay quanh trục và chuyển động tịnh tiến, cắt đất và đào phần giữa tiết diện kênh, hai vít tải đào hai bên mái và chuyển vào rô to, phía sau có tấm gạt làm sạch kênh. Máy đào mương rô to - lưỡi cắt Máy đào mương rô to - lưỡi cắt [14] có sơ đồ cấu tạo như sau (hình 1. Sơ đồ bộ phận đào rô to - lưỡi cắt 1- Trống hình côn gắn lưỡi cắt; 2- Rô to; 3- Băng tải Là loại máy đào kiểu rô to hình nón 1, trên rô to lắp một hoặc nhiều dãy lưỡi cắt, phía sau lắp lưỡi gạt để làm sạch và phẳng đáy kênh.

Đất cắt bằng lưỡi cắt sẽ được chuyển vào băng tải 3. Máy đào có thể đào kênh sâu 0,651,8m, chiều rộng đáy 0,61m. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 Máy đào mương kiểu trục vít xoắn đứng 1KL và 1KL-20 Máy đào mương kiểu trục vít xoắn đứng 1KL và 1KL-20 [15] có sơ đồ cấu tạo như sau (hình 1. Sơ đồ máy đào mương kiểu vít đứng 1- Máy kéo; 2- Cơ cấu treo; 3- Trục các đăng; 4- Bộ phận đào kiểu vít; 5- Lưỡi cắt; 6-Tấm gạt đất Viện nghiên cứu máy nông nghiệp Trung Quốc đã nghiên cứu chế tạo máy đào rãnh kiểu trục vít xoắn đứng 1KL và 1KL-20 liên hợp với máy kéo nhỏ dùng để đào mương ứng dụng cho dẫn nước và trồng mía, máy có những ưu điểm kết cấu đơn giản, phối lắp hợp lý.

Kích thước và chất lượng rãnh đào thích hợp cho trồng mía, bề rãnh B = 20-30cm, độ sâu làm đất đạt 40cm, năng suất đạt 1350m/h, chi phí năng lượng 140Wh/m3 và tính vung đất tốt. Đồng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 thời Viện đã nghiên cứu và chế tạo máy đào mương dạng đĩa, máy gồm đĩa có đường kính 0,8-1,0m, trên đĩa lắp tấm thép vừa có tác dụng như lưỡi tung đất. Máy có khả năng làm việc thích hợp trên đất đã làm đất nhiều lần. Máy đào mương xả phèn XR-25 Máy đào mương xả phèn XR-25 [7] có sơ đồ cấu tạo như sau (hình 1.

Máy đào mương xả phèn XR - 25 1- Đĩa phay; 2- Lưỡi cắt; 3- Lưỡi gạt; 4- Tấm vét; 5- Hộp số phay; 6- Tấm chắn Năm 1985, Viện Cơ - điện nông nghiệp đã nghiên cứu thành công máy đào mương xả phèn và dẫn nước đã đưa ra mẫu máy phù hợp với điều kiện sản xuất ở Đồng bằng sông Cửu Long. Máy làm việc theo nguyên lý chủ động quay thuận, mô men được truyền từ trục thu công suất qua trục các đăng, hộp số 5 và dẫn động đĩa phay 1. Đất được các lưỡi dao cắt 2 và được tấm gạt 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 10 vung lên đập vào tấm chắn 6 văng ra xa không tạo thành bờ. Đáy mương được tấm vét 4 làm sạch, kích thước mương đào bé, bề rộng mương 0,35m, độ sâu 0,30m.

Máy có khả năng đào với năng suất 0,0375m3/s, chi phí năng lượng riêng 0,5KW/giờ. Còn nhiều loại máy đào mương khác nữa được ứng dụng trong sản xuất như: Các máy đào mương dẫn nước kiểu thụ động theo bằng phát minh số 4266490, 4450778 của Quick. Tổng quan các công trình nghiên cứu về khả năng kéo, bám, ổn định và tiêu hao nhiên liệu của máy kéo và máy liên hợp trong và ngoài nước Máy kéo bánh hơi được sử dụng khá phổ biến trên nhiều nước trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như: Nông nghiệp, lâm nghiệp, vận chuyển nông, lâm sản, xây dựng, khai thác mỏ… Những nghiên cứu cơ bản về thiết kế, chế tạo hệ thống mới thay thế hệ thống cũ và đánh giá các đặc tính về kéo, bám, ổn định, quay vòng, tiêu hao nhiên liệu đã được đề cập trong nhiều tài liệu nước ngoài, tiêu biểu trong lĩnh vực này là những nhà khoa học người Nga (Liên Xô cũ), có thể kể ra một số công trình tiêu biểu như sau: Gueinov. năm 1975 đã nghiên cứu thực nghiệm các thông số kéo, bám của máy kéo bánh hơi T40 L [7].

năm 1966 đã nghiên cứu sự làm việc máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ trong điều kiện đồi núi [12] Nguyễn Kính Thảo đã nghiên cứu động lực học kéo của hệ thống máy kéo bánh hơi Lâm Nghiệp dùng trong chặt chăm sóc [10] S. ZuKov đã nghiên cứu thực nghiệm của bán rơmooc chủ động loại lực kéo 6KN [18] Kononhenko. P đã nghiên cứu tính chất kéo và ổn định của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ ở vùng đồi núi [17] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. P đã nghiên cứu tính chất kéo bám của máy kéo bánh hơi [19] Makaorav.

FN đã nghiên cứu sự làm việc của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ trong điều kiện đồi núi [16] Eghipchi.E đã nghiên cứu các thông số sử dụng của máy kéo vận xuất được cải tiến từ máy kéo K700 A [20] Chuđacov.A: nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán máy kéo và ôtô [21] Trần Công Hoan năm 1968 đã nghiên cứu những cơ sở lý thuyết và thực nghiệm để phát triển cơ giới hóa khai thác gỗ ở nước Việt Nam Dân Chủ Cộng Hòa 1968 [8]. Ở nước ta hiện nay đang sử dụng rất nhiều chủng loại máy kéo bánh hơi và máy xích vào các lĩnh vực sản xuất nông, lâm nghiệp như: MTZ 50/52; 80/82; DT75; C100; T54; T62; Fiat; D65; D85… Hầu hết được nhập khẩu từ những năm 80 của thế kỷ trước, nhiều kết cấu đã lạc hậu, không phù hợp với điều kiện sản xuất nông, lâm nghiệp hiện nay của Việt nam. Các nghiên cứu ứng dụng cụ thể ít được công bố, đặc biệt là nghiên cứu về kéo, bám, ổn định và tiêu hao nhiên liệu còn rất khiêm tốn.