Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị để tạo hố trồng cây.1 Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây trên thế giới. Muốn cơ giới hoá khâu làm đất trồng rừng người ta phải xét đến yêu cầu kỹ thuật về đất trồng rừng và điều kiện kinh tế cụ thể. Một trong những yêu cầu làm đất trồng rừng là đất phải tơi xốp để cho cây phát triển, có khả năng giữ nước và bảo vệ đất, chống xói mòn duy trì độ phì trong đất.
Từ những yêu cầu đó mà vấn đề làm đất, đào hố trồng cây cần có các yêu cầu kỹ thuật chặt chẽ phụ thuộc vào từng loại đất, từng loại địa hình, loại cây khác nhau. Việc tạo đào hố trồng cây có rất nhiều hình thức phong phú. Hiện nay trên thế giới có nhiều loại máy đào hố trồng cây có kích cỡ khác nhau. Đa số các loại máy này đều làm việc trên nguyên tắc máy khoan hố: chuyển động quay tròn của mũi khoan thực hiện nhờ dẫn động từ trục động cơ đốt trong hoặc từ trục thu công suất của máy kéo qua các bộ phận truyền lực.
Chuyển động lên xuống của mũi khoan được thực hiện nhờ hệ thống thuỷ lực của máy kéo hoặc dùng chính lực của tay người điều khiển cộng với trọng lượng của bản thân máy khoan. Các nước: Nhật, Mỹ, Úc,… người ta đã sử dụng rộng rãi các loại máy khoan hố trồng cây cầm tay và máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo. Gần đây các nước phát triển như: Nhật, Mỹ, Đức, Thuỵ Điển,… cũng đã sản xuất nhiều loại máy khoan hố cầm tay một người điều khiển có kết cấu gọn nhẹ. Tuy nhiên những máy này giá mua đắt, hơn nữa công suất nhỏ không khoan được hố có kích thước yêu cầu, máy do người mang trên tay nên người sử dụng nhanh mệt mỏi (hình 1.
download by : skknchat@gmail.1: Máy khoan hố một người điều khiển Ở một số nước như: Đức, Nga, Tiệp, Canada,… đào hố trồng cây hay đào hố để phục vụ vào các công việc khác người ta chủ yếu dùng máy khoan hố như: ES - 35B(Đức), VINMAN, ES- 35G, BM - 45, MOTOROBOT, PK - 62…. Ở Nga đã có phát minh máy cuốc hố trồng cây lắy sau máy kéo, làm việc theo nguyên lý dùng cơ cấu cam kết hợp với lò xo để tạo ra hố, tuy nhiên mẫu máy này chưa được sản xuất hàng loạt và chưa thấy áp dụng rộng rãi. Ở nhiều nước phát triển đã chế tạo các loại máy khoan hố trồng cây lắp sau các loại máy kéo bánh hơi. Các loại máy kéo này có hai chuyển động là: chuyển động quay và chuyển động lên xuống của mũi khoan.
Chuyển động quay của mũi khoan nhờ dẫn động cơ khí từ trục thu công suất phía sau của máy kéo, qua truyền lực các đăng và qua hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc trục vít. Chuyển động lên xuống của lưỡi khoan được thực hiện nhờ hệ thống treo phía sau máy kéo với dẫn động thuỷ lực (hình 1.2: Máy khoan hố lắp sau máy kéo được dẫn động từ trục thu công suất download by : skknchat@gmail.com 5 Công việc đào hố không chỉ phục vụ cho việc trồng cây mà còn phục vụ cho rất nhiều việc khác như: đào hố để đưa phân bón vào rễ gốc cây làm cho hiệu quả phân bón tăng 200% so với công việc bón phân trên mặt đất. Khoan hố để chôn cọc nhà tạm, nhà du lịch trong các trang trại nông - lâm nghiệp hay khu du lịch. Các công việc này thường dùng lưỡi khoan xoắn hoặc lưỡi khoan cánh nâng, khoan hố sâu từ 50 cm đến 100cm đưa đất ra ngoài hố khoan, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chôn cọc hay cột.
Công việc khoan hố còn được áp dụng trong việc thăm dò sơ bộ nền đất xây dựng đường lâm nghiệp. Việc trồng cây trên các công viên, bờ đường hè phố thường trồng các cây to vị trí hố chính xác, điều kiện địa hình thuận lợi người ta dùng mũi khoan xoắn ốc hay mũi khoan dạng thìa để khoan, mũi khoan có đường kính khoảng 40cm đến 100cm có khả năng khoan với độ sâu từ 50cm đến 120cm, có nhiều trường hợp phải kết hợp với đào thủ công bằng cuốc, xẻng,…. Đối với việc trồng cây lâm nghiệp thường là trồng cây nhỏ, khối lượng trồng lớn với những điạ hình phức tạp có nhiều cây thực bì người ta khoan hố chủ yếu bằng lưỡi khoan dạng khung, lắp trên máy khoan hai người khiêng (hình 1. Công việc đào hố bằng thủ công (cuốc chuyên dùng) cũng được người ta áp dụng ở những địa hình đặc biệt khó khăn.
Máy khoan hố hai người khiêng download by : skknchat@gmail.com 6 Bộ phận làm việc của máy khoan hố là mũi khoan. Hiện nay có khoảng hơn 10 loại lưỡi khoan hố được sử dụng cho nhiều loại đất khác nhau.4: giới thiệu một số loại lưỡi khoan thông dụng.4: Một số loại lưỡi khoan hố trồng cây thông dụng a,b: lưỡi khoan hình xoắn ốc; c: lưỡi khoan dạng khung 1. Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây ở Việt Nam. Ở nước ta hiện nay việc đào hố trồng cây chủ yếu bằng công cụ thủ công, người lao động phải làm việc trong điều kiện cực kỳ nặng nhọc, năng suất lao động thấp.
Vì vậy việc áp dụng cơ giới hoá vào sản xuất lâm nghiệp, tạo ra và sử dụng các loại đào hố trồng cây là việc làm hết sức cần thiết. Để đào hố bằng thủ công người ta dùng cuốc, thuổng, mai,…. Đất sau khi thu dọn, làm sạch thực bì, san ủi,…. người công nhân dùng cuốc, thuổng, mai đào hố, tạo thành hố để trồng cây.
Đất rừng nước ta có nhiều nơi có địa hình chia cắt, hiểm trở, độ dốc lớn. Tuy nhiên, ở nhiều nơi đất trống đồi trọc lại phân bố trên địa hình thoải với diện tích đất lớn (như ở Tây Nguyên, Tây Bắc, và nhiều nơi ở các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc,…); ở đây hoàn toàn có thể áp dụng những công cụ cơ giới hoá cho việc đào hố trồng cây. Việc tận dụng những nguồn động lực có sẵn trong nước, tạo thêm những thiết bị chuyên dùng lắp với chúng để download by : skknchat@gmail.com 7 cơ giới hoá các khâu sản xuất lâm nghiệp trước hết khâu đào hố trồng cây là hướng đi thích hợp. Vào những năm 1960-1980 nước ta đã nhập rất nhiều loại máy khoan hố trồng cây cầm tay hai người khiêng loại ES - 35B (hình 1.5) do Đức chế tạo, loại máy này mômen quay được truyền từ trục động cơ qua côn ly tâm, qua bộ truyền bánh răng nón, qua khớp nối trục, qua hộp giảm tốc đến mũi khoan.
Hành trình lên xuống của mũi khoan là nhờ lực ấn tay người điều khiển cộng với trọng lượng bản thân máy. Loại máy này trong những năm 1960 - 1970 đã được sử dụng ở nhiều vùng để đào hố trồng cây. Tuy nhiên máy này còn có một số nhược điểm là trọng lượng máy nặng, khi khoan máy rung động, khi lưỡi khoan ăn vào đất tạo ra momen phản kháng tác động lên tay hai người điều khiển, người sử dụng rất mệt nhọc. Hơn nữa, lưỡi khoan có kết cấu chưa phù hợp với đất Việt Nam, lực ấn lớn, sau khi khoan thành hố bị miết, ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây trồng.
Ngoài ra việc khởi động máy còn nặng nề, một số bộ phận dễ hư hỏng trong khi không có phụ tùng thay thế. Vì vậy cho đến nay loại máy này hầu như không còn được sử dụng ở nước ta Hình 1.5: Máy khoan hố ES – 35B download by : skknchat@gmail.com 8 Năm 1970 theo chương trình hợp tác với Thuỵ Điển chúng ta đã nhập vào một số công cụ tạo hố trồng cây bán cơ giới. Nguyên tắc làm việc của công cụ này hoàn toàn bằng dẫn động cơ khí, dùng lực chân người công nhân ấn hai má ghép ngập sâu vào trong đất từ 15cm đến 20cm rồi xoay chốt làm hai má ghép tách ra ép chặt đất sang hai bên tạo nên hố trồng cây. Loại máy này chỉ được áp dụng hạn chế ở nơi đất tơi xốp và trồng cây có bầu nhỏ.
Sau khi đất nước ta thống nhất năm 1976 một số lâm, nông trường ở miền Nam đã áp dụng một số thiết bị lắp sau máy kéo để khoan hố trồng cây đạt hiệu quả rất cao. Ở vùng Tây Nguyên, người ta đã sử dụng một số máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo bánh hơi như MTZ - 50, UTB để đào hố trồng cây cao su và cây cà phê. Những máy kéo này là những máy kéo bánh hơi nông nghiệp có công suất tương đối lớn, trong khi đó máy khoan hố chỉ cần sử dụng một phần nhỏ công suất, khi khoan hố không sử dụng hết công suất của máy kéo. Để sử dụng có hiệu quả các loại máy khoan hố trồng cây đã nhập vào nước ta, tăng cường cơ giới hoá khâu làm đất lâm nghiệp, để đáp ứng được nhu cầu đào hố trồng cây từ trước đến nay đã có một số tác giả nghiên cứu về máy khoan hố và cải tiến các loại lưỡi khoan hố trồng cây.
Từ những năm 1970 khoa Cơ giới trồng rừng (nay thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) đã nghiên cứu cải tiến máy khoan hố trồng cây ES - 35B: Nghiên cứu cải tiến hộp khởi động máy tạo thuận lợi dễ khởi động cho máy khoan hố trồng cây đã đạt được những kết quả tốt; Cải tiến lưỡi khoan dạng xoắn ốc mục đích làm giảm trọng lượng của mũi khoan mà vẫn đảm bảo được chất lượng khoan hố trồng cây; Cải tiến ống xả, cải tiến lưỡi khoan ruột gà, cải tiến lưỡi khoan dạng khung cho phù hợp hơn với điều kiện Việt Nam. download by : skknchat@gmail.com 9 Năm 1998 nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học K41, khoa Công nghiệp và phát triển nông thôn trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu:”Sự ảnh hưởng của tải trọng ấn khi khoan và độ cứng của đất tới mômen cản của đầu trục máy khoan” [1]. Ở Trường Đại học Lâm nghiệp, năm 2002 thạc sỹ Hoàng Hữu Đao đã thực hiện đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số hình học của lưỡi khoan đến tiêu hao công suất và độ nén chặt của thành hố" đã xác định được một số thông số tối ưu của lưỡi khoan dạng khung [5].