Võ Văn Dần: Luận văn Thạc sĩ - Tối ưu thông số kết cấu máy bón phân cây cao su

Luận văn nghiên cứu xác định thông số kết cấu hợp lý của bộ phận bón phân trên máy bón phân cho cây cao su đã phát tán, tối ưu hóa năng suất.

Trường đại học

Trường Đại học Lâm nghiệp

Chuyên ngành

Kỹ thuật Cơ khí

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật

2014

73
0
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

MỞ ĐẦU

1. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng luận các công trình đã công bố về máy bón phân chăm sóc cây cao su đã phát tán

1.2. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu

1.2.1. Cây cao su

1.2.2. Kỹ thuật chăm sóc cây cao su đã phát tán

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Tối Ưu Máy Bón Phân Cao Su

Cây cao su là cây công nghiệp chủ lực của Việt Nam, đóng góp lớn vào kim ngạch xuất khẩu. Việc cơ giới hóa khâu chăm sóc, đặc biệt là bón phân, là yếu tố then chốt để nâng cao năng suất và giảm chi phí. Tuy nhiên, việc cơ giới hóa bón phân cho cây cao su đã phát tán vẫn còn nhiều thách thức. Các máy bón phân hiện tại còn tồn tại nhiều hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật nông học và chưa được nghiên cứu một cách hệ thống. Việc nghiên cứu các thông số kết cấu máy bón phân hợp lý là cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

1.1. Vai trò của cơ giới hóa trong canh tác cây cao su

Cơ giới hóa giúp giảm chi phí sản xuất, tăng năng suất lao động và cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động. Đặc biệt, trong bối cảnh thiếu hụt lao động ở các vùng trồng cao su, việc áp dụng máy bón phân cao su là giải pháp tối ưu. Điều này có ý nghĩa chính trị - xã hội trong chương trình xóa đói giảm nghèo, đặc biệt ở vùng sâu, vùng xa.

1.2. Thách thức trong cơ giới hóa bón phân cho cao su đã phát tán

Hệ rễ cây cao su đã phát tán nằm gần bề mặt đất. Việc sử dụng các phương pháp bón phân truyền thống như rạch hàng sâu, xới đất sẽ gây tổn thương rễ, ảnh hưởng đến năng suất cây cao su. Bên cạnh đó, phân bón thường bị lèn chặt trong thùng chứa, gây khó khăn cho quá trình vận chuyển và rải phân đều.

II. Phân Tích Hiện Trạng Máy Bón Phân Cây Cao Su Thực Tế

Trước đây, việc bón phân cho cây cao su chủ yếu thực hiện bằng thủ công. Một số nông trường sử dụng máy tung phân vôi, nhưng phương pháp này có nhiều nhược điểm, vi phạm quy định về yêu cầu nông học chăm sóc cao su. Hiện nay, có một số thử nghiệm tự phát về máy bón phân, nhưng chưa có mẫu máy nào thực sự hiệu quả và được áp dụng rộng rãi. Các máy bón phân hiện tại còn nhiều tồn tại về thiết kế, vật liệu và cơ cấu bón phân.

2.1. Các phương pháp bón phân truyền thống và hạn chế

Bón phân thủ công tốn nhiều công sức và thời gian. Máy tung phân vôi không đảm bảo kỹ thuật nông học, gây thất thoát phân bón. Ngành cao su Việt Nam khuyến cáo không nên sử dụng phương pháp này.

2.2. Phân tích các mẫu máy bón phân hiện có trên thị trường

Các mẫu máy bón phân của KS. Phan Anh Vũ, KS. Nguyễn Trọng Hòa và công ty VINAMACH còn nhiều hạn chế về thiết kế, vật liệu (dễ bị rỉ sét, phân bị nén chặt), và cơ cấu bón phân (không phù hợp với phân bón ướt, gây xới đất rộng và sâu làm đứt rễ). Do đó, các mẫu máy này chưa được chấp nhận đưa vào sản xuất thử nghiệm.

2.3. Công nghệ bón phân ở các nước phát triển

Ở các nước phát triển như Braxin, Mãlaixia, công nghệ bón phân cho cây cao su sử dụng phương pháp phun phân bón dạng hạt, tinh thể và bột. Tuy nhiên, công nghệ này đòi hỏi chất lượng phân bón và trình độ sản xuất cơ khí tiên tiến, nên chưa được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam.

III. Cơ Sở Lý Thuyết Nghiên Cứu Máy Bón Phân Cho Cao Su

Cây cao su (Hevea brasiliensis) là cây công nghiệp có tầm quan trọng kinh tế lớn. Kỹ thuật chăm sóc cây cao su đã phát tán bao gồm làm cỏ, tủ gốc, tỉa chồi và bón phân. Việc bón phân đúng thời điểm, đúng loại và đúng lượng là yếu tố quan trọng để đảm bảo năng suất và chất lượng mủ cao su.

3.1. Đặc điểm sinh học của cây cao su và yêu cầu dinh dưỡng

Cây cao su có hệ rễ cọc và rễ ngang phát triển rộng. Yêu cầu về dinh dưỡng khác nhau tùy theo giai đoạn sinh trưởng và khai thác. Cần bón phân cân đối giữa N, P, K và các nguyên tố vi lượng.

3.2. Kỹ thuật chăm sóc cây cao su đã phát tán Bón phân

Phân vô cơ được chia bón làm 2 lần/năm, vào đầu và cuối mùa mưa. Cách bón phân: rải đều phân thành băng rộng giữa hàng cao su, hoặc bón vào hố giữ màu và vùi kín. Lượng phân bón thay đổi tùy theo mật độ trồng và năm khai thác.

3.3. Yêu cầu kỹ thuật nông học về bón phân cho cây cao su

Phải bón đúng thời điểm, đúng loại, đúng lượng. Hạn chế làm đứt rễ cây. Phân phải được rải đều và lấp đất. Máy bón phân cần có mức độ cơ giới hóa, năng suất cao, giảm cường độ lao động, hạn chế ô nhiễm môi trường và an toàn lao động.

IV. Các Bộ Phận Chính Nguyên Lý Máy Bón Phân Cây Cao Su

Máy bón phân chăm sóc cây cao su là loại máy nông nghiệp liên hợp với máy kéo, thực hiện việc chăm sóc theo yêu cầu nông học. Các bộ phận chính của máy gồm: bộ phận rạch hàng, bộ phận bón phân, bộ phận lấp đất và các bộ phận phụ trợ khác như khung, cơ cấu treo, bánh giới hạn độ sâu.

4.1. Bộ phận rạch hàng Chức năng và các loại

Bộ phận rạch hàng có nhiệm vụ tạo rãnh rải phân bón. Gồm hai loại: dạng lưỡi và dạng chảo. Hướng chỉ đạo khi rạch hàng bón phân là độ sâu tạo rãnh chỉ từ 8  12 cm, nhằm tránh làm đứt rễ.

4.2. Bộ phận bón phân Nguyên lý hoạt động và các cơ cấu

Bộ phận bón phân có nhiệm vụ rải phân theo định mức bón xuống rãnh (hay trên bề mặt theo yêu cầu). Cấu tạo chung gồm thùng chứa, cơ cấu phân phối, ống dẫn phân và cơ cấu truyền động. Cơ cấu phân phối có các kiểu: vít tải, dải băng xoắn, trục cuốn và đĩa. Truyền động cho bộ phận bón phân thường là truyền động cơ khí kiểu truyền động xích, truyền động bánh răng.

4.3. Bộ phận trang phẳng Chức năng và cấu tạo

Bộ phận trang phẳng có nhiệm vụ làm phẳng bề mặt luống hay khỏa lấp phân bón khi chăm sóc. Cơ cấu trang có các kiểu: cánh gạt, bừa răng và dao gạt đất.

V. Nghiên Cứu Động Học Bun Ke Chứa Phân Cho Máy Bón Cao Su

Bun ke chứa phân là bộ phận quan trọng, đảm bảo cung cấp phân liên tục cho quá trình bón. Việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chảy của phân trong bun ke là cần thiết để thiết kế bun ke phù hợp.

5.1. Mô hình bun ke chứa phân trên máy bón phân cây cao su

Bun ke có cấu tạo hình hộp với đáy là hình chóp. Vật liệu chế tạo thường là thép không gỉ SS – 304 để chống ăn mòn. Dung tích chứa đảm bảo cho máy hoạt động liên tục chăm sóc 4  5 ha cao su.

5.2. Tính toán vận tốc chảy của phân bón trong bun ke

Vận tốc chảy của phân bón phụ thuộc vào góc nghiêng của thành bun ke và góc ma sát ngoài giữa phân bón và vật liệu làm bun ke.

5.3. Nghiên cứu áp lực tác động lên bun ke chứa phân

Áp lực tác động lên bun ke được tính theo công thức của Iansen, phụ thuộc vào khối lượng thể tích của phân bón, bán kính thủy lực và hệ số ma sát ngoài.

VI. Quy Trình Thực Nghiệm Tối Ưu Máy Bón Phân Cao Su

Quá trình thực nghiệm tối ưu máy bón phân cao su bao gồm xác định thông số ra, thông số vào, lập ma trận thí nghiệm và phân tích kết quả. Việc lựa chọn các thông số phù hợp và phương pháp xử lý số liệu chính xác là yếu tố quan trọng để đạt được kết quả tối ưu.

6.1. Xác định thông số ra Hệ số biến động năng suất bón phân

Hệ số biến động năng suất bón phân (Hbđ) là thông số đặc trưng cho độ chính xác lượng phân rải xuống rãnh, có thể đo đếm được. Do đó, Hbđ được chọn làm thông số ra cho quá trình nghiên cứu.

6.2. Xác định các thông số vào Góc nghiêng che vít khoảng cách

Các thông số kết cấu như góc nghiêng máng vít, góc máng che vít và khoảng cách máng che vít và vít theo phương đứng được chọn làm thông số vào. Các thông số này có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nạp và rải phân.

6.3. Lập ma trận thí nghiệm theo phương án bậc II Box Behnken

Phương án thực nghiệm bậc II của Box – Behnken được chọn để giảm số lượng thí nghiệm. Ma trận thí nghiệm được thiết kế với 3 mức giá trị của các thông số vào.

02/10/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng luận các công trình đã công bố về máy bón phân chăm sóc cây cao su đã phát tán Trước thập những năm 1990 công việc chăm sóc cao su bao gồm làm cỏ (thường kết hợp phòng cháy), bón phân, phun thuốc bảo vệ thực vật để phòng trừ dịch bệnh. Công việc làm cỏ thường dùng máy phạt cỏ (đeo vai hay liên hợp với máy kéo). Vào đầu mùa mưa, khi cây cao su chưa phát tán, người ta thường dùng liên hợp máy kéo với cày chảo lật rạ (6 hoặc 7 chảo) cày úp diệt cỏ kết hợp canh tác những cây ngắn ngày như bắp, đậu, mè,…Khi cây cao su vào cuối giai đoạn kiến thiết cơ bản trở đi, do tán đã rộng thì công việc cày đất chỉ nhằm diệt cỏ.

Thường giữa hai hàng đi 2 lần dạng úp sống trâu hay lồng máng xen kẽ theo đợt chăm sóc. Phương pháp diệt cỏ bằng cày đất cho năng suất cao, đơn giản nhưng làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây cao su như làm đứt rễ, gây thoái hóa đất do bị mưa làm xói mòn, vi phạm quy định chăm sóc cao su. Ngày nay phương pháp này chỉ dùng cho cây cao su mới trồng, thực hiện việc xen canh để phủ xanh mặt đất nhằm chống xói mòn, hạn chế cỏ dại phát triển và ngăn ngừa cháy rừng cao su trồng. Cũng trong giai đoạn này, việc bón phân chăm sóc cho cây cao su chủ yếu thực hiện bằng thủ công kết hợp công cụ cầm tay như cuốc, xẻng để tạo rãnh và lấp đất.

Một số nông trường đã sử dụng máy tung phân vôi kiểu đĩa vung để rải phân trên khắp mặt đồng, sau đó dùng cày chảo lật rạ cày lấp đất. Ưu điểm của phương pháp này cho năng suất cao, giá thành hạ và có những nhược điểm là phân được rải ở gần các hàng cây không được lấp, vì phải cày đất cách gốc 1 m. Không những thế, phân bón có thể rơi vào bát đựng mủ (đối với vườn cây đang khai thác nếu không úp bát chứa mủ thu hoạch xuống). Vì phải cày lấp đất nên vi phạm quy định về yêu cầu nông học chăm sóc cao su.

Đó là chưa kể đến việc chăm sóc phức tạp do phải hai lần liên hợp máy đi lại trên đồng, làm tăng chi phí chăm sóc bón phân cho cây download by : skknchat@gmail.com 6 cao su. Phương pháp chăm sóc bón phân này được ngành Cao Su Việt Nam khuyến cáo không nên sử dụng. Vào năm 2010, một nhóm tác giả thuộc Binh Đoàn 14 (Bộ Quốc Phòng) đã đề xuất sử dụng máy cày lật rạ có gắn thêm bộ phận bón phân để thực hiện chăm sóc bón phân cho cây cao su đã phát tán. Tuy nhiên giải pháp này vẫn còn tồn tại là: mặt lô cao su vẫn còn bị cày xới nhiều, làm đứt rễ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển cây cao su.

Mặt khác, việc bón phân theo yêu cầu quy định còn bị hạn chế do kết cấu bón phân không phù hợp, liên hợp máy thường xuyên phải bổ sung phân bón. Trong khi cây cao su thường được trồng thành từng lô thửa có diện tích lên tới hàng chục, thậm chí hàng trăm ha. Vì vậy mà đề xuất này chưa được áp dụng vào các đơn vị canh tác cây cao su ở trong cả nước. Giai đoạn 2010 đến nay, đã có một số thử nghiệm tự phát của một số doanh nghiệp cơ khí ở Tây Ninh, Thành phố Hồ Chí Minh đề xuất mô hình máy bón phân cho cây cao su cho cả hai dạng loại móc và loại treo.

Phạm Tú Anh Vũ (Quận 9, Thành phố Hồ Chí Minh) giới thiệu mẫu máy bón phân chăm sóc cao su liên hợp với máy kéo 4 bánh bơm cỡ 1,4 tấn (hình 1. Máy thực hiện rải phân xuống rãnh được rạch với độ sâu tới 15 cm nằm giữa hai hàng cao su.1: Máy bón phân cho cây cao su của KS. Hồ Chí Minh) Tồn tại của mẫu máy của KS. Phan Anh Vũ là thùng chứa bằng thép đen thông thường, nên nhanh bị rỉ sét, phân chứa trong thùng bị nén chặt nên phân không được rải đều hoặc thậm chí không rải được xuống rãnh.

Máy làm việc ở dạng download by : skknchat@gmail.com 7 “treo”, nên chỉ thích hợp cho vườn cao su dạng “tiểu điền”. Vì vậy máy không triển khai vào thực tế sản xuất được. Cũng trong năm 2011, kỹ sư Nguyễn Trọng Hòa thuộc Nông trường Thành Long (thuộc công ty Mía Đường BOURBON Tây Ninh) đã giới thiệu mẫu máy bón phân chăm sóc cho cây cao su loại treo liên hợp với máy kéo 4 bánh bơm cỡ 1,4 tấn (hình 1. Cấu tạo của máy gồm 2 thùng chứa với bộ phận rải phân kiểu vít tải.

Bộ phận rạch đất kiểu lưỡi cày ngầm không cánh. Phân được đưa xuống rãnh và tự lấp. Ưu điểm của máy đơn giản, thích hợp cho vườn cao su dạng tiểu điền. Nhược điểm của máy tương tự như máy của KS.

Phan Anh Tú thiết kế là không có khả năng bón phân ướt vì dễ bị nghẽn phân ở vít tải và ống dẫn. Lượng chứa phân trong thùng ít làm ảnh hưởng đến năng suất và quản lý khi rừng cao su xa kho chứa.2: Máy bón phân cho cây cao su của anh Nguyễn Trọng Hòa. Năm 2012, công ty VINAMACH (Tp. Hồ Chí Minh) đã giới thiệu trên thị trường máy bón phân cho cây cao su loại móc liên hợp với máy kéo bánh bơm cỡ 1,4 tấn (hình 1.

Máy gồm có các bộ phận: thùng chứa phân bằng thép đen thông thường có dung tích chứa 0,6 m3, kết hợp làm nhiệm vụ đảo trộn hỗn hợp bón; bộ phận rải phân kiểu băng tải đai; bộ phận lấp phân dạng xới trộn đất. Truyền động cho bộ phận trộn, rải phân và lưỡi xới lấy từ trục thu công suất. Khi làm việc phân download by : skknchat@gmail.com 8 được rải xuống đất thành rải và được lưỡi xới đi sau xới trộn với đất. Tồn tại của loại máy xới bón này là ở chỗ vi phạm quy định chăm sóc cao su do xới đất rộng và sâu làm đứt rễ, làm tăng mức độ chống xói mòn đất.

Với cách bón và lấp đất khi bón phân gặp mưa sẽ làm thất thoát phân bón. Đó là chưa kể đến kết cấu máy không phù hợp về mặt động lực học do bộ phận chuyển động quay là trục xới đất đặt xa máy kéo lại ở dạng treo. Giảm khả năng chịu tải của khung, gây rung máy lớn. Ngoài ra, vì bánh xe tựa có kích thước bé, chưa tính đến áp lực trên nền, nên việc di chuyển của liên hợp máy còn gây nên phá vỡ kết cấu đất trồng.

Các tồn tại khác tương tự như các máy bón phân của hai tác giả Phan Anh Vũ và Nguyễn Trọng Hòa. Chính vì vậy mẫu máy này chưa được Tập đoàn Cao su Việt Nam chấp nhận đưa vào sản xuất thử nghiệm.3: Máy bón phân cho cây cao su Hình 1.4: Máy bón phân cho cây cao của công ty VINAMACH (Tp. Hồ Chí su của anh Trần Quốc Hải. Năm 2012, anh Trần Quốc Hải, chủ cơ sở sản xuất cơ khí ở huyện Tân Châu tỉnh Tây Ninh đã giới thiệu mẫu máy bón phân cho cây cao su loại treo liên hợp với máy kéo 4 bánh bơm cỡ 1,4 tấn (hình 1.

Thực chất đây là loại máy chép mẫu nguyên bản máy tung phân vôi của công ty KUBOTA (Nhật Bản sản xuất ) với tên gọi mới là máy bón phân chăm sóc cho cây cao su. Máy thực hiện rải đều phân trên bề mặt đất, nên không đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật nông học. Ở những nước phát triển như Braxin, Mãlaixia,. có sự khác biệt với Việt Nam về công nghệ bón phân chăm sóc cho cây cao su.

Phân bón ở dạng hạt, tinh thể download by : skknchat@gmail.com 9 và dạng bột được bón dưới dạng phun.5 giới thiệu mẫu máy bón phân theo kiểu phun do Mãlaixia sản xuất.5: Máy bón phân theo kiểu phun Turbo Mini 300 do Mãlaixia sản xuất. Giới thiệu đặc trưng kỹ thuật của các máy bón phân theo kiểu phun do Mãlaixia sản xuất. Các đặc trưng kỹ thuật, Mã hiệu đơn vị đo Turbo Mini 300 Turbo-Spin 650 Turbo-Spin 850 Dung tích bồn chứa , lít 300 650 850 Trọng tải tương ứng, kg 300 650 850 Vật liệu bồn chứa sợi thủy tinh và sợi thủy tinh và Sợi thủy tinh và nhựa nhựa nhựa Hình dáng bồn chứa Ovan / vuông Vuông Vuông, mở rộng miệng bồn Độ rộng đường phun, m 15 – 18 15 – 25 15 – 25 Tốc độ trục thu công suất 540 540 540 yêu cầu , vg/ph download by : skknchat@gmail. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1.

Cây cao su Cây cao su có tên gọi Hevea brasiliensis, là một loài cây thân gỗ thuộc về họ Đại kích (Euphorbiaceae) chi Hevea. Nó có tầm quan trọng kinh tế lớn là do chất lỏng chiết ra tựa như nhựa cây của nó (gọi là nhựa mủ-latex) mang lại nguồn thu lớn. Cây cao su có thể cao tới trên 20m. Khi cây đạt độ tuổi 5-6 năm thì người ta bắt đầu thu hoạch nhựa mủ.

Các cây già hơn cho nhiều nhựa mủ hơn, nhưng chúng sẽ ngừng sản xuất nhựa mủ khi đạt độ tuổi 26-30 năm. Năm 1897 đã đánh dầu sự hiện diện của cây cao su ở Việt Nam. Công ty cao su đầu tiên được thành lập là Suzannah (Dầu Giây, Long Khánh, Đồng Nai) năm 1907. Tiếp sau, hàng loạt đồn điền và công ty cao su ra đời, chủ yếu là của người Pháp và tập trung ở Đông Nam Bộ : SIPH, SPTR, CEXO, Michelin … Một số đồn điền cao su tư nhân Việt Nam cũng được thành lập.

Đến năm 1920, miền Đông Nam Bộ có khoảng 7.000 ha cho sản lượng 3. Cây cao su được trồng thử ở Tây Nguyên năm 1923 và phát triển mạnh trong giai đoạn 1960 – 1962, trên những vùng đất cao 400 – 600 m, sau đó ngưng vì chiến tranh. Trong thời kỳ trước 1975, để có nguồn nguyên liệu cho nền công nghiệp miền Bắc, cây cao su đã được trồng vượt trên vĩ tuyến 170 Bắc (Quảng Trị, Quảng Bình, Nghệ An, Thanh Hóa, Phú Thọ) với diện tích lên đến khoảng 6. Đến 1976, Việt Nam còn khoảng 76.000 ha, tập trung ở Đông Nam Bộ khoảng 69.500 ha, Tây Nguyên khoảng 3.482 ha, các tỉnh duyên hải miền Trung và khu 4 cũ khoảng 3.

Sau 1975, cây cao su được tiếp tục phát triển chủ yếu ở Đông Nam Bộ. Từ 1977, Tây Nguyên bắt đầu lại chương trình trồng mới cao su, thoạt tiên do các nông trường quân đội, sau 1985 do các nông trường quốc doanh. Từ 1992 đến nay tư nhân đã tham gia trồng cao su.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ