I. Tổng Quan Máy Chuẩn Bị Hòm Sắn Giống Nghiên Cứu Ứng Dụng
Nghiên cứu và ứng dụng máy chuẩn bị hòm sắn giống đang ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh cơ giới hóa nông nghiệp. Các nước trồng sắn nhiều như Brazil cũng đang đẩy mạnh nghiên cứu trong lĩnh vực này. Mục tiêu là nâng cao năng suất, giảm chi phí và tăng hiệu quả trong quy trình trồng sắn. Bài viết này sẽ trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu, thiết kế và ứng dụng máy chuẩn bị hòm sắn giống, đồng thời đánh giá hiệu quả kinh tế mà nó mang lại. Việc áp dụng cơ giới hóa trồng sắn không chỉ giúp giảm sức lao động mà còn đảm bảo chất lượng và đồng đều của cây giống.
1.1. Tình hình nghiên cứu máy cắt hòm sắn giống trên thế giới
Nhiều quốc gia đã có những nghiên cứu và phát triển máy cắt hòm sắn giống. Các loại máy này có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với điều kiện canh tác và giống sắn khác nhau. Máy của Malaysia có giá thành tham khảo $1,316. Tuy nhiên, bộ phận cắt không có bộ phận kẹp giữ cây sắn, dẫn đến mặt cắt hòm không phẳng và dễ vỡ đầu hòm. Cấu tạo máy phức tạp, giá thành cao. Do đó không phù hợp với nền nông nghiệp Việt Nam. Việc nghiên cứu và cải tiến các mẫu máy này là cần thiết để tạo ra những sản phẩm phù hợp hơn với điều kiện thực tế của Việt Nam. Cần tối ưu hóa để giảm chi phí và tăng hiệu quả sử dụng.
1.2. Thực trạng sử dụng máy chuẩn bị hòm sắn giống tại Việt Nam
Ở Việt Nam, việc sử dụng máy chuẩn bị hòm sắn giống còn hạn chế. Đa phần các công đoạn vẫn được thực hiện thủ công. Điều này dẫn đến tốn nhiều thời gian, công sức và ảnh hưởng đến chất lượng cây giống. Một số nhóm nghiên cứu trong nước đã bắt đầu phát triển các mẫu máy cắt hòm sắn giống nhưng chưa được ứng dụng rộng rãi. Các nghiên cứu tập trung vào việc cải tiến thiết kế để phù hợp với điều kiện canh tác địa phương và giảm giá thành sản phẩm. Cần có những chính sách hỗ trợ để thúc đẩy việc ứng dụng cơ giới hóa trồng sắn.
II. Cách Chọn Nguyên Lý Cấu Trúc Máy Chuẩn Bị Hòm Sắn Tối Ưu
Việc lựa chọn nguyên lý và cấu trúc máy là yếu tố then chốt quyết định hiệu quả hoạt động của máy chuẩn bị hòm sắn. Cần xem xét kỹ các yếu tố như nguyên lý cắt, cơ cấu kẹp giữ, hệ thống cấp liệu và phân loại hòm. Hiệu quả kinh tế là một trong những tiêu chí quan trọng nhất khi lựa chọn thiết kế máy. Ngoài ra, máy cần đảm bảo độ bền, dễ vận hành và bảo trì. Nghiên cứu này sẽ trình bày các nguyên lý và cấu trúc máy phổ biến, đồng thời đề xuất phương án tối ưu cho điều kiện Việt Nam.
2.1. Phân tích nguyên lý cắt bổ và cắt trượt trong máy chuẩn bị hòm
Có hai nguyên lý cắt chính được sử dụng trong máy chuẩn bị hòm sắn giống: cắt bổ và cắt trượt. Cắt bổ thực hiện bằng cách di chuyển cạnh sắc vuông góc với vật thái, trong khi cắt trượt di chuyển cạnh sắc trượt trên bề mặt vật thái. Cắt trượt sử dụng ứng suất kéo để kéo đứt vật liệu, cần trị số lực nhỏ hơn. Góc mài dao thường lớn hơn hoặc bằng 120 độ để đảm bảo độ bền của dao. Vận tốc của điểm cạnh sắc lưỡi dao tác động vào vật liệu cũng ảnh hưởng đến chất lượng cắt. Cần lựa chọn nguyên lý cắt phù hợp để giảm sơ, vỡ đầu hòm.
2.2. Lựa chọn sơ đồ nguyên lý cụm dao cắt hòm sắn hiệu quả
Sơ đồ nguyên lý của máy bao gồm các bộ phận chính như khung máy, trục các đăng, khung bộ phận cắt, phễu cấp cây, đĩa lắp dao, đĩa đỡ, ống dẫn nghiêng, bộ phận phân phối hòm, thùng chứa hòm, ray trượt, bộ truyền bánh răng, hộp giảm tốc và cơ cấu cam kẹp. Máy có ưu điểm là xếp được hòm. Máy trồng đang làm việc tại trung tâm nghiên cứu cây lương thực Hưng Lộc – Đồng Nai. Việc xếp hòm tự động không những giảm công lao động. Cần tối ưu hóa vị trí và chức năng của từng bộ phận để đảm bảo máy hoạt động ổn định và hiệu quả.
2.3. Cơ cấu biên tay quay cho hệ thống xếp hòm tự động
Để tự động hóa quá trình xếp hòm vào thùng, có thể sử dụng cơ cấu biên tay quay. Cơ cấu này chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến qua lại. Vận tốc điểm B chạy trên BB’ có thay đổi nhỏ nhưng vẫn đáp ứng việc xếp đều hòm trên thùng. Thực tế, có nhiều bộ phận máy có thể biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến qua lại như loại chốt - trục rãnh xoắn, loại cung răng - thanh vít đảo chiều. Cần tính toán hành trình và kích thước cơ cấu biên tay quay để dịch chuyển thùng chứa hòm sắn một cách chính xác.
III. Tính Toán Thiết Kế Bộ Phận Quan Trọng Của Máy Chuẩn Bị Hòm
Việc tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy là bước quan trọng để đảm bảo máy hoạt động ổn định và hiệu quả. Cần tính toán lực cắt, chọn vật liệu phù hợp, thiết kế cơ cấu truyền động và điều khiển. Chất lượng dao cắt ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hòm giống. Cần lựa chọn loại dao phù hợp và thiết kế hình dạng, kích thước tối ưu. Bên cạnh đó, cần chú trọng đến việc thiết kế cơ cấu kẹp giữ để đảm bảo cây sắn không bị rung lắc trong quá trình cắt.
3.1. Lựa chọn dao cắt hòm sắn phù hợp
Qua phân tích về nguyên lý cắt thái và các yếu tố ảnh hưởng quá trình cắt thái, và khắc phục hiện tượng cắt làm sơ, vỡ đầu hòm nhiều như dao của Malaysia, chúng tôi đã chọn loại dao có cạnh sắc băm trấu, làm bằng thép gió. (Hình 3.1). Đánh giá các thông số và quỹ đạo con lăn để thiết kế dao cắt hòm. Đảm bảo dao hoạt động hiệu quả và bền bỉ trong quá trình sử dụng. Cần lựa chọn vật liệu có độ cứng cao, chống mài mòn và chịu được tải trọng lớn.
3.2. Tính toán thiết kế biên dạng cam
Biên dạng cam cần được tính toán cẩn thận để đảm bảo cơ cấu kẹp giữ hoạt động chính xác và êm ái. Sử dụng các công thức và phần mềm chuyên dụng để vẽ biên dạng cam. Các thông số cần tính toán bao gồm hành trình, góc nâng, góc hạ và vận tốc. Đảm bảo cơ cấu kẹp giữ có khả năng giữ chặt cây sắn trong quá trình cắt và nhả ra sau khi cắt xong. Cần kiểm tra độ bền và độ tin cậy của cơ cấu cam trước khi đưa vào sử dụng.
3.3. Tính toán hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động cần được tính toán để đảm bảo cung cấp đủ công suất cho các bộ phận của máy. Cần lựa chọn động cơ phù hợp và tính toán tỷ số truyền của các bộ truyền động. Hộp giảm tốc РЧУ - 50 (theo ГОСТ 13563 - 68) với khoảng cách trục A = 50 mm, i 1000. Chọn đai thang loại A theo tiêu chuẩn ГОСТ 1284 - 68 tương đương TCVN 2332 - 78. Tính toán kích thước và khoảng cách giữa các bánh đai. Cần đảm bảo hệ thống truyền động hoạt động êm ái, không gây tiếng ồn và có tuổi thọ cao.
IV. Đánh Giá Chất Lượng Máy Chuẩn Bị Hòm Sắn Qua Khảo Nghiệm
Để đánh giá chất lượng và hiệu quả hoạt động của máy chuẩn bị hòm sắn, cần tiến hành khảo nghiệm trong điều kiện thực tế. Quá trình khảo nghiệm được chia thành hai giai đoạn: khảo nghiệm trong phòng thí nghiệm và khảo nghiệm ngoài đồng ruộng. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm: năng suất, tỷ lệ hỏng hóc, chất lượng hòm giống và mức tiêu hao năng lượng. Kết quả khảo nghiệm sẽ là cơ sở để đánh giá và cải tiến thiết kế máy.
4.1. Khảo nghiệm các bộ phận làm việc chính trong phòng thí nghiệm
Giai đoạn 1: khảo nghiệm trong phòng thí nghiệm để đánh giá chất lượng làm việc của một số bộ phận làm việc chính như: bộ phận cung cấp cây sắn giống, bộ phận ép chắc cây sắn khi cắt, bộ phận cắt, bộ phận xếp hòm vào thùng theo trật tự đầu đuôi. Để tiết kiệm thời gian và công sức, chúng tôi tiến hành làm hai đợt: Lần 1: khảo nghiệm trong phòng thí nghiệm để kiểm tra kết quả. Đánh giá loại dao răng cưa có mở mạch và không mở mạch. Nguyên nhân là vì khi cắt cây không có cam kẹp giữ dẫn đến cây bị dao động.
4.2. Khảo nghiệm ứng dụng máy cắt hòm sắn giống CBH 3600
Giai đoạn 2: Khảo nghiệm ứng dụng máy cắt hòm sắn giống CBH 3600 phục vụ cho máy trồng hòm trên diện tích mô hình thâm canh (khảo nghiệm lần 2). Thu thập dữ liệu về năng suất, chất lượng hòm và tỷ lệ sống của cây. So sánh kết quả với phương pháp chuẩn bị hòm thủ công. Phân tích và đánh giá hiệu quả kinh tế của việc sử dụng máy. Đề xuất các giải pháp cải tiến để nâng cao hiệu quả hoạt động của máy.
V. Phân Tích Hiệu Quả Kinh Tế Máy Chuẩn Bị Hòm Sắn Báo Cáo
Phân tích hiệu quả kinh tế là bước quan trọng để đánh giá tính khả thi của việc ứng dụng máy chuẩn bị hòm sắn trong sản xuất. Cần so sánh chi phí và lợi nhuận giữa phương pháp thủ công và sử dụng máy. Các yếu tố cần xem xét bao gồm: chi phí đầu tư máy, chi phí vận hành, chi phí bảo trì, chi phí lao động và năng suất lao động. Kết quả phân tích sẽ giúp người nông dân và nhà đầu tư đưa ra quyết định đúng đắn.
5.1. So sánh chi phí đầu tư và vận hành máy chuẩn bị hòm
Tính toán chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành hàng năm (nhiên liệu, bảo dưỡng), chi phí sửa chữa và khấu hao. So sánh với chi phí lao động thủ công. Đánh giá khả năng thu hồi vốn và thời gian hoàn vốn đầu tư. Các bảng biểu so sánh chi phí chi tiết. Đưa ra kết luận về tính hiệu quả của việc sử dụng máy so với phương pháp truyền thống.
5.2. Đánh giá lợi nhuận từ việc tăng năng suất và giảm tổn thất
Tính toán lợi nhuận tăng thêm từ việc tăng năng suất do sử dụng hòm giống chất lượng cao và đồng đều. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất như giống sắn, kỹ thuật trồng và điều kiện thời tiết. Đánh giá khả năng giảm tổn thất sau thu hoạch do cây sắn phát triển khỏe mạnh. Tổng hợp các yếu tố lợi nhuận để đưa ra kết luận cuối cùng về hiệu quả kinh tế của máy.
VI. Kết Luận Đề Xuất Về Nghiên Cứu Máy Chuẩn Bị Hòm Sắn
Nghiên cứu và phát triển máy chuẩn bị hòm sắn giống là hướng đi đúng đắn để nâng cao hiệu quả sản xuất sắn. Cần tiếp tục cải tiến thiết kế máy để phù hợp với điều kiện canh tác địa phương và giảm giá thành sản phẩm. Đồng thời, cần có những chính sách hỗ trợ để thúc đẩy việc ứng dụng cơ giới hóa trồng sắn trong thực tế. Nghiên cứu này đã đóng góp một phần nhỏ vào quá trình này và mong muốn sẽ có thêm nhiều nghiên cứu khác trong tương lai.
6.1. Tổng kết kết quả nghiên cứu và ứng dụng máy chuẩn bị hòm
Tóm tắt những kết quả đạt được trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng máy. Nhấn mạnh những ưu điểm và hạn chế của máy. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để khắc phục những hạn chế và nâng cao hiệu quả hoạt động của máy. Khuyến nghị các biện pháp để thúc đẩy việc ứng dụng máy trong sản xuất.
6.2. Đề xuất giải pháp để phát triển và ứng dụng rộng rãi
Đề xuất các giải pháp về chính sách, kỹ thuật và kinh tế để thúc đẩy việc phát triển và ứng dụng rộng rãi máy chuẩn bị hòm sắn giống. Các giải pháp bao gồm: tăng cường đầu tư cho nghiên cứu, hỗ trợ vay vốn cho nông dân, tổ chức các lớp tập huấn kỹ thuật và xây dựng các mô hình trình diễn. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa nhà khoa học, nhà quản lý và người nông dân để đạt được hiệu quả cao nhất.
