BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
NGUYỄN HỮU NĂM
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ÉP RƠM
CỎ KHÔ LÀM THỨC ĂN DỰ TRỮ CHO TRÂU BÒ
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá
nông, lâm nghiệp
Mã số
:
60.52.14
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Như Khuyên
HÀ NỘI - 2011
LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan rằng, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận
văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này
ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ
nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 21 tháng 11 năm 2011
Học viên
Nguyễn Hữu Năm
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
i
LỜI CẢM ƠN
ðể hoàn thành ñề tài nghiên cứu ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi ñã
nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và
ñồng nghiệp và người thân.
Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến thầy giáo PGS.TS
Trần Như Khuyên ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện
và hoàn thành ñề tài nghiên cứu.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Thiết bị bảo quản
và chế biến nông sản Khoa Cơ ñiện, Viện ñào tạo sau ñại học ,Trường ðại
học Nông nghiệp Hà Nội, Viện Cơ ñiện và Công nghệ sau thu hoạch, Ban
Giám hiệu, các Phòng, Khoa và toàn thể cán bộ, giáo viên, công nhân viên
của Trường Cao ñẳng Kỹ thuật Công nghiệp, các ñồng nghiệp, bạn bè và
người thân ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và
hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 21 tháng 11 năm 2011
Tác giả
Nguyễn Hữu Năm
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
ii
MỤC LỤC
Lời cam ñoan
i
Lời cảm ơn
ii
Mục lục
iii
Danh mục các bảng
vi
Danh mục các hình
vii
MỞ ðẦU
1
Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
3
1.1. ðẶC ðIỂM CỦA MỘT SỐ LOẠI RƠM, CỎ KHÔ
3
1.2. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH ÉP
4
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MÁY ÉP RƠM CỎ KHÔ
Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
4
1.3.1. Liên hợp máy thu gom và ép cỏ
5
1.3.2. Các loại máy ép rơm tĩnh tại
7
1.4. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ÉP RƠM,
CỎ KHÔ
10
1.5. MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI
11
1.5.1. Mục ñích nghiên cứu
11
1.5.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
11
Chương 2: ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
12
2.1. ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
12
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
15
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
15
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
16
2.2.2.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ñơn yếu tố
16
2.2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ña yếu tố
17
2.2.2.3. Phương pháp nghiên cứu tối ưu tổng quát
22
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
iii
2.2.3. Xác ñịnh một số thông số của quá trình ép
25
2.2.4. Phương pháp xử lý và gia công số liệu thực nghiệm
26
Chương 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP RƠM,
CỎ KHÔ 29
3.1. ðẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH ÉP
29
3.1.1. ðường cong chỉ thị và ñường cong công nghệ
29
3.1.2. Những ñịnh luật cơ bản trong cơ học vật thể phân tán
30
3.1.3. Sự phân bố áp suất ép theo chiều cao của vật thể bị ép
31
3.2. PHƯƠNG TRINH CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH NÉN ÉP
34
3.3. XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY ÉP
38
3.3.1. Xác ñịnh chiều cao bánh ép
38
3.3.2. Xác ñịnh chiều dài khuôn ép L
39
Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY
ÉP
41
4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN ÉP
41
4.1.1. Thân khuôn ép
41
4.1.2. ðáy khuôn ép
42
4.1.3. Bàn ép
43
4.2. LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ THỦY LỰC CỦA MÁY ÉP
44
4.2.1. Lựa chọn sơ ñồ nguyên lý kết cấu thiết bị thuỷ lực
44
4.2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị thuỷ lực
49
4.2.2.1. Tính toán thê tích của bình tích áp và lưu lượng của bơm
49
4.2.2.2. Tính toán ñộng lực học máy ép dẫn ñộng bằng bơm có bình tích áp
51
4.2.2.3. Tính toán hành trình của máy ép
56
4.2.2.4. Tính toán hệ thống nạp, bơm và xi lanh thủy lực
59
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
iv
Chương 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
64
5.1. KẾT QUẢ XÁC ðỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ - LÝ CỦA
NGUYÊN LIỆU ÉP
64
5.1.1. Kết quả ño hệ số ma sát của rơm, cỏ khô
64
5.1.2. ðộ ẩm của rơm, cỏ khô
64
5.1.3. Khối lượng thể tích của rơm khô ở trạng thái tự nhiên (chưa ép)
65
5.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
65
5.2.1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ñơn yếu tố
65
5.2.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ña yếu tố
70
5.2.3. Kết quả thí nghiệm ứng với giá trị tối ưu của các yếu tố vào
75
KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ
77
1. Kết luận
77
2. ðề nghị
78
TÀI LIỆU THAM KHẢO
79
PHỤ LỤC
80
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
v
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 5.1a. Hệ số ma sát của rơm khô với các loại vật liệu
64
Bảng 5.1b. Hệ số ma sát của cỏ khô (cỏ Voi) với các loại vật liệu
64
Bảng 5.2. Xác ñịnh khối lượng thể tích của rơm
65
Bảng 5.3. Ảnh hưởng hành trình của bàn ép h (cm)
66
Bảng 5.4. Ảnh hưởng của ñộ ẩm vật liệu ép w (%)
67
Bảng 5.5. Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu ép M(kg)
69
Bảng 5.6. Mức biến thiên và khoảng biến thiên của các yếu tố vào
70
Bảng 5.7. Ma trận và kết quả thí nghiệm theo phương án qui hoạch thực
nghiệm bậc 2 Box-Wilson
71
Bảng 5.8. Các hệ số hồi quy có nghĩa của các hàm Y1 và Y2
72
Bảng 5.9. Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán
73
Bảng 5.10. Giá trị tối ưu của các yếu tố vào xi và các hàm Y1 và Y2
73
Bảng 5.11. Các hệ số hồi quy dạng thực
74
Bảng 5.12: Kết quả thí nghiệm ứng với giá trị tối ưu của các thông số vào 76
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
vi
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Rơm khô và cỏ voi
3
Hình 1.2. Các liên hợp máy thu gom và ép bánh rơm, cỏ khô (Hà Lan)
5
Hình 1.3. Các liên hợp máy thu gom và ép bánh rơm, cỏ khô (Nhật Bản)
6
Hình 1.4. Liên hợp máy thu và ép cỏ kiểu trục ép
7
Hình 1.5. Máy ép rơm cỏ ΠCM-5,0A (Liên xô cũ)
8
Hình 1.6. Máy ép rơm cỏ khô ERC-1,0 (Việt Nam)
9
Hình 2.1. Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo của máy ép rơm cỏ khô ERC-1
12
Hình 2.2. Mô hình 3D của máy ép rơm cỏ khô ERC- 1
13
Hình 2.3. Sơ ñồ các yếu tố vào và ra của thiết bị ép
17
Hình 2.4. ðồ thị hàm mong muốn thành phần dj khi Yj bị chặn một phía
24
Hình 3.1. ðường cong chỉ thị và ñường cong công nghệ của quá trình ép
29
Hình 3.2. Sơ ñồ lực tác ñộng lên phân tố của bánh ép
31
Hình 3.3. ðặc tính phân bố mật ñộ trong bánh ép
34
Hình 3.4. ðồ thị phân bố áp suất trong khuôn ép có ñáy cố ñịnh
35
Hình 4.1. Sơ ñồ cấu tạo bộ ép
41
Hình 4.2. Kiểm tra bền cửa tháo liệu (ñáy khuôn ép)
42
Hình 4.3. Kiểm tra bền tấm ép
43
Hình 4.4. Sơ ñồ nguyên lý kết cấu hệ thống thủy lực có bình tích áp
45
Hình 4.5. Bình tích áp khí - thủy lực kiểu pittong
46
Hình 4.6. Sơ ñồ thủy lực ñiều khiển bình tích áp khí thủy lực kiểu không có
pittong
48
Hình 4.7. Hoạt ñộng của máy ép trong thời gian hành trình công tác
51
Hình 4.8. Van chuyển
61
Hình 4.9. ðồ thị lực ñặc trưng cho quá trình ép
62
Hình 5.1. ðồ thị ảnh hưởng hành trình của bàn ép h (cm)
66
Hình 5.2. ðồ thị ảnh hưởng của ñộ ẩm ban ñầu vật liệu ép w (%)
68
Hình 5.3. ðồ thị ảnh hưởng của khối lượng vật liệu ép M (kg)
69
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
vii
MỞ ðẦU
Những năm gần ñây, ðảng và Nhà nước ta ưu tiên ñưa chăn nuôi phát
triển thành ngành sản xuất chính, trong ñó ñặc biệt ưu tiên phát triển chăn
nuôi bò sữa. Quyết ñịnh của Thủ tướng Chính phủ số 167/2001/Qð - TTg
ngày 26/10/2001 và chính sách xuất khẩu trong nông nghiệp ñã tạo ñà phát
triển và hỗ trợ rất lớn cho ngành chăn nuôi.
Việc chăn nuôi trâu, bò ñược phát triển mạnh từ hộ ñến các trang trại,
trung tâm. Hiện nay các tỉnh như Tuyên Quang, Vĩnh Phúc, Sơn La, Hà Tây,
Tp. Hồ Chí Minh, Bình Dương,... ñang phát triển các cơ sở, trang trại nuôi tập
trung từ 200 - 300 con ñã thu ñược hiệu quả tốt.
Bò là loài vật mẫn cảm với thức ăn, khí hậu, nhất là các giống cho năng
suất và chất lượng cao - thức ăn là yếu tố quyết ñịnh trên 60% hiệu quả chăn
nuôi bò. ðể ñáp ứng ñược việc cung cấp thức ăn một cách chủ ñộng, ổn ñịnh
và chất lượng cao, thức ăn của trâu, bò ñược chế biến công nghiệp chủ yếu có
các dạng sau: viên thức ăn thô; thức ăn tổng hợp dạng bột và dạng viên; khối
ñá liếm; bánh dinh dưỡng; thức ăn ủ chua; thức ăn thô ñóng bánh ñể dự trữ,
làm nguyên liệu chế biến thành miếng cỏ...
ðất nước ta vốn chiếm 80% diện tích nông nghiệp,ñất nước từ nền
công nghiệp, nông nghiệp lạc hâu .Sản xuất nông nghiệp hầu như không có
máy móc mà dựa vào sức trâu, bò là chủ yếu và nguồn thức ăn chính cho trâu,
bò là thức ăn như rơm và cây xanh, cho ñến nay với nền nông nghiệp và nền
công nghiệp dần dần hiện ñai, nông nghiệp sản xuất dần dần ñược thay thế
bằng máy móc,
Hệ thống sản xuất cung ứng thức ăn chăn nuôi cần ñược tổ chức ñồng
bộ, khép kín từ khâu tạo giống, sản xuất trên ñồng, thu hoạch, sơ chế, bảo
quản, dự trữ cung ứng nguyên liệu, chế biến và tiêu thụ sản phẩm.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
1
Thức ăn thô xanh và khô là nguồn thức ăn chính (chiếm trên 65 %).
Vào mùa vụ bò ñược cho ăn cây xanh vừa thu hoạch (trung bình một ngày cần
cung cấp khoảng 25 - 40 kg cỏ tươi cho trâu, bò). Cỏ và rơm khô ngoài việc
làm thức ăn chính trong thời gian trái vụ (cần từ 4 - 7 kg cho bò và 8 - 12kg
cho trâu) còn ñược sử dụng làm nguyên liệu chế biến các loại thức ăn viên
thô, viên tổng hợp chất lượng cao, miếng cỏ khô.
Cỏ và rơm khô ở trạng thái tự nhiên có tỷ trọng bé, chiếm chỗ lớn gây
khó khăn trong việc vận chuyển và bảo quản. Mặt khác do ñiều bánh khí hậu
nước ta nóng ẩm, mưa nhiều (nhất là các tỉnh miền núi phía Bắc có dộ ẩm
cao) rơm và cỏ khô nếu bảo quản không tốt dễ bị nấm mốc, mục, giảm chất
lượng, ảnh hưởng ñến sức khỏe của trâu bò nuôi. Cần thiết sau khi thu hoạch
chúng phải ñược nén ép lại ñể giảm thể tích nhờ ñó dễ dàng vận chuyển giảm
chi phí kho chứa bảo quản.
Vấn ñề cấp bách mà thực tế ñặt ra cần phải giải quyết là có một mẫu
máy có thể ñáp ứng ñược nhu cầu về ñóng bánh cỏ - rơm khô, nhưng máy
phải có kết cấu gọn nhẹ, dễ vận chuyển (ñến nơi có nguyên liệu) phù hợp với
loại hình, quy mô sản xuất nhỏ nhờ vậy mới có thể giải quyết ñược vấn ñề
giảm chi phí vận chuyển và bảo quản rơm, cỏ khô.
ðể ñáp ứng ñược nhu cầu thức ăn cho chăn nuôi, từ sản xuất thức ăn
thô, sơ chế thức ăn thô tại cơ sở chăn nuôi và cung ứng thức ăn dự trữ, giảm
chi phí cho việc vận chuyển, phù hợp với quy mô, khả năng ñầu tư, tận dụng
ñược nguyên liệu có sẵn ở ñịa phương, chúng tôi tiến hành thực hiện ñề tài:
“Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy ép rơm, cỏ khô làm thức ăn dự trữ cho
trâu bò ”.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
2
Chương 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. ðẶC ðIỂM CỦA MỘT SỐ LOẠI RƠM, CỎ KHÔ
Rơm và cỏ khô là loại thức ăn thông dụng cho trâu bò và ñược coi là
loại thức ăn dự trữ về mùa ñông (hình 1.1).
Hình 1.1. Rơm khô và cỏ voi
Hình dạng của sợi rơm khô tùy thuộc vào khi thu hoạch lúa, người
nông dân tiến hành tuốt lúa dưới hình thức nào: Dùng máy tuốt lúa liên hoàn
hay tuốt lúa ñạp chân.
- Khi sử dụng máy tuốt lúa ñạp chân, người nông dân gặt gần hết phần
gốc lúa (chiều dài trung bình từ ngọn ñến phần cắt 600 - 650 mm) có ñường
kính trung bình từ 4 – 6 mm (cách gốc 100 mm), sau ñó rơm ñược phơi khô
thì ñường kính giảm xuống còn 3 - 5 mm, rơm vẫn còn hình dạng ban ñầu
gồm nhiều ñốt chứa khí ñược ngăn cách nhau bởi các màng xốp mỏng. Khi
nén ép sẽ có ñộ biến dạng và ñàn hồi lớn.
- Khi sử dụng máy tuốt lúa liên hoàn, người nông dân chỉ gặt phần
bông lúa (chiều dài từ ngọn ñến phần cắt 300 - 400 mm) có ñường kính trung
bình tại vị trí cắt từ 2 – 3 mm, hoặc nếu có cắt rơm dài ra thì khi chạy qua
máy tuốt liên hoàn, rơm cũng bị dập nát. Vì vậy khi nén ép, rơm dễ xếp lớp,
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
3
ñộ biến dạng và ñàn hồi ít hơn.
Cỏ khô ñược ñóng bánh ở Việt Nam rất ít do lượng cỏ trồng ñược
không nhiều. Một số nơi trồng cỏ Voi hoặc cỏ Mỹ làm thức ăn xanh, thái ra
làm thức ăn ủ chua còn thừa thì mới ñem phơi.
Cỏ Voi khi thu hoạch có kích thước trung bình cách gốc 200 mm vào
khoảng 8 -13 mm, thân cây dài 900 - 1500 mm, sau khi phơi kích thước giảm
xuống do thân cây bị xẹp lại 5 - 10 mm, thân cây dai, dài lồng khồng nên mất
nhiều công ñưa vào khuôn ép (nạp liệu).
1.2. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH ÉP
Nén ép vật liệu trong nông nghiệp là một quá trình phức tạp, bởi tính
chất cơ lý tính của các ñối tượng nghiên cứu. Bản thân các loại vật liệu này
vừa có tính ñàn hồi và biến dạng khi chịu lực tác ñộng ở những mức ñộ và
trạng thái nhất ñịnh. Với các vật liệu như rơm, cỏ khô mức ñộ ñàn hồi và biến
dạng phụ thuộc nhiều vào trạng thái ép của vật liệu, kết cấu bộ phận ép cũng
như lực ép và thời gian ép.
Khối rơm, cỏ khô sau khi ép cần phải ñược ñịnh hình, ñảm bảo ñộ bền
liên kết, vững chắc có kích thước hợp lý, thuận tiện cho quá trình vận chuyển.
ðể ñảm bảo rơm không hỏng trong thời gian bảo quản ñộ ẩm của rơm, cỏ khô
khi ép W = 10 - 15%.
Một số chỉ tiêu của bánh rơm, cỏ khô sau khi ép: Có kích thước các chiều
dài, rộng, phù hợp khả năng sắp xếp vào các thùng xe vận chuyển, bảo quản. Do ñó
ñể thuận tiện cho việc ñịnh lượng thức ăn, khênh vác và sắp xếp khi vận chuyển thì
kích thước mỗi bánh thường ñược chọn: dài 0,6m; rộng 0,5 m; cao 0,4 m.
(Hiện nay các xe thường có kích thước chiều rộng thùng xe tải : 2,2 2,4 m và dài 4,5 – 5,5 m cho nên với kích thước bánh như trên dễ sắp xếp)
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MÁY ÉP RƠM CỎ
KHÔ Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
4
ðối với nhiều nước trên thế giới, ñặc biệt là các nước công nghiệp như
Tây Âu, Bắc Mỹ, ðông Âu, Châu Úc, những nước có nền nông nghiệp hiện
ñại thì ngành chăn nuôi và trồng trọt có quan hệ khăng khít với nhau.
Vấn ñề cơ giới hóa thu hoạch cỏ và rơm khô ñã ñạt mức ñộ khá cao.
Mục tiêu chính là có thể cơ khí hóa toàn bộ khâu thu hoạch cỏ bao gồm: vận
chuyển, bảo quản và phân phối cỏ khô.
1.3.1. Liên hợp máy thu gom và ép cỏ
Trên hình 1.2 là hình ảnh một số liên hợp máy thu gom và ép cỏ (do Hà
Lan chế tạo) dùng ñể thu gom và ñóng gói rơm cỏ khô .
Hình 1.2. Các liên hợp máy thu gom và ép bánh rơm, cỏ khô (Hà Lan)
Cỏ sau khi cắt ñược phơi khô trên ñồng, ñược liên hợp máy thu hoạch
gom lại và ép thành từng bó hình khối lập phương nhờ các máng ép . Máng có
tiết diện hình chữ nhật có kích thước cao: 0,25 – 0,40 m và rộng từ 0,55 –
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
5
1,10 m dạng cong về phía pittông ép, phần còn lại thì thẳng. ðể ñảm bảo ñộ
chặt của bó cỏ, cửa ra của máng ñược làm hẹp lại.
Máy ép cỏ tạo thành cuộn cỏ hình trụ lớn: Các cuộn cỏ hình trụ có
ñường kính từ 1,6 -1,8 m và dài từ 1,5 - 1,7 m, trọng lượng cuộn cỏ từ 400 700 kg ñối với cỏ khô và 250 - 450 kg ñối với rơm.
Dải cỏ ñược ñưa vào máy, cuộn dần theo ñường xoắn ốc cho tới khi ñạt
ñược ñường kính mong muốn.
Các máy ép trên hoạt ñộng liên tục có năng suất tương ñối cao nhưng
có cấu tạo khá phức tạp, kích thước cồng kềnh và chỉ sử dụng ñối với các
ñồng cỏ, hoặc ruộng lớn, giá thành cao thích hợp với mô hình sản xuất lớn,
ñồng bộ .
Trên hình 1.3 là hình ảnh một số liên hợp máy thu gom và ép cỏ (do
Nhật Bản chế tạo) dùng ñể thu gom và ñóng gói rơm cỏ khô.
a)
b)
Hình 1.3. Các liên hợp máy thu gom và ép bánh rơm, cỏ khô (Nhật Bản)
Trên hình 1.4 là là sơ ñồ nguyên lý cấu tạo của liên hợp máy thu và ép
cỏ kiều con lăn ép. ðây là loại máy ép có khuôn di ñộng thường sử dụng
trong các máy thu hoạch cỏ, rơm liên hoàn. Loại máy này có ưu ñiểm: Năng
suất cao, sản phẩm ép ñược tự ñộng ñẩy ra ngoài sau một quá trình ép. Tuy
nhiên nó có nhược ñiểm là: phải tiêu tốn nhiều năng lượng ñể khắc phục lực
ma sát nên áp suất ép bị giảm, ép có ñộ chặt thấp.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
6
Hình 1.4. Liên hợp máy thu và ép cỏ kiểu trục ép
1. Pittông; 2. Biên; 4. Tấm bao; 4. Bánh răng lớn; 5. Bộ phận cấp liệu; 6. Tấm bao
bộ phận thu cỏ; 7. Bộ phận thu cỏ; 8. Cam; 9. Tấm chắn; 10. Xích; 11. Bánh ñà; 12.
Kim; 14. ðiều chỉnh kim; 14. ðoạn thoát tải; 15. Xích; 16. Bánh xe con cóc; 17. Cơ
cấu thắt nút; 18. Bánh sao ñè; 19. Buồng nén; 20. ðiều chỉnh ñộ nén.
1.3.2. Các loại máy ép rơm tĩnh tại
Trên hình 1.5 là sơ ñồ nguyên lý cấu tạo máy ép ΠCM-5,0A dùng ñể
ép cỏ, rơm thành bó do Liên Xô cũ chế tạo .
Cấu tạo gồm các bộ phận chính: Khung, phễu nạp liệu, bộ phận dồn cỏ,
buồng tiếp nhận cỏ, buồng ép, píttông, cơ cấu tay quanh, bộ phận giữ cỏ và
băng truyền. Toàn bộ cơ cấu làm việc lắp trên khung bằng kim loại tựa trên 4
bánh xe. ðáy của buồng ép lắp chặt với phần dưới của khung. Nắp của buồng
ép lắp vào khung sao cho có thể thay ñổi chiều cao lỗ thoát của buồng ñể ñiều
chỉnh ñộ chặt của máy ép.
Pítông của máy ép thực hiện 40 hành trình trong 1 phút và hình thành
bó cỏ dài 780 – 830 mm, trọng lượng bó cỏ thường vào khoảng từ 30 – 40 kg
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
7
với ñộ chặt ñạt ñược 250 – 380 kg/m4. Việc bó cỏ ñược thực hiện bằng tay.
Công suất cộng cơ 26 mã lực, trọng lượng máy 1.250 kg, chiều dài máy ở vị
trí làm việc 6.120 mm, chiều rộng 1.460 mm và chiều cao là 2.677mm. Hành
trình píttông 752 mm.
Hình 1.5. Máy ép rơm cỏ ΠCM-5,0A (Liên xô cũ)
1. Phễu nạp; 2. Bộ phận dồn cỏ; 4. Hệ thống truyền ñộng chính; 4. Khung;
5. pittông; 6. Buồng tiếp nhận; 7. Ngàm; 8. Buồng ép; 9. ðáy; 10 Nắp;
11. Bộ phận ñiều chỉnh ñộ chặt; 12. Băng truyền;
14. Cơ cấu tay quay.
Quá trình làm việc của máy: Cỏ theo băng truyền vào phễu nạp, qua bộ
phận dồn cỏ từng phần cỏ ñưa vào buồng tiếp nhận. Píttông chuyển ñộng dồn
chặt và ép phần cỏ vào trong buồng ép. Sau ñó từng phần khối cỏ di chuyển vào
buồng bó, tại ñây sau từng khoảng thời gian nhất ñịnh ta lồng dây vào ñể bó.
Trong khoảng chạy không của píttông cỏ bị ép ñược bộ phận giữ cỏ giữ
lại. ðộ chặt của cỏ trong buồng tiếp nhận tạo nên do tiết diện ngang của
buồng ép giảm dần, kết quả là tăng sức cản biến dạng và tăng ma sát giữa cỏ
với thành buồng.
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
8
ðộ chặt ép ñiều chỉnh bằng cách thay ñổi ñộ nghiêng của thành trên
buồng ép. Áp lực ép phụ thuộc vào loại và ñộ ẩm của cỏ, rơm ñộ chặt ép ban
ñầu. Các thí nghiệm cho biết ép ở buồng có kích thước 35 – 45 cm lực ép lớn
nhất không vượt quá 8.000 - 9.000 kG, khi ñó ñộ chặt của bó cỏ trong khoảng
350 – 450 kg/m3 ñể bó cỏ ñược ép trọng lượng 40 – 50 kg cần 13 – 18 ñường
chạy làm việc của píttông khi cung cấp bằng tay và tới 25 ñường chạy làm
việc khi cung cấp bằng máy.
Trên hình 1.6 là hình ảnh máy ép rơm cỏ khô ERC-1,0 do công ty Z755 của quân ñội chế tạo dựa theo nguyên lý máy ép pitong ΠCM-5,0A của
Liên xô (cũ).
Hình 1.6. Máy ép rơm cỏ khô ERC-1,0 (Việt Nam)
Máy có ñặc ñiểm là làm việc liên tục do ñó cho năng suất cao (khoảng
1 tấn/giờ, trọng lượng một bánh trung bình khoảng 20 kg), có thể thay ñổi
kích thước khuôn ép. Nhưng có nhược ñiểm là kích thước cồng kềnh, chiếm
nhiều diện tích, khó di chuyển nên thường ñặt cố ñịnh, việc buộc bánh sau khi
ñóng thực hiện bằng tay.
Máy có công suất lớn và nạp liệu liên tục nên phải tập kết một khối
lượng lớn rơm hoặc cỏ khô tại nơi ép do ñó chi phí vận chuyển cao (do rơm
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
9
hoặc cỏ khô phải ñem từ nơi khác ñến nơi ép); phải có một diện tích lớn ñể
tập kết nguyên vật liệu. ðiều này là không phù hợp với quy mô của nông hộ,
trang trại chăn nuôi và của cả người làm dịch vụ.
1.4. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY ÉP
RƠM, CỎ KHÔ
Qua việc nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu trong và ngoài nước cũng như phân
tích các ưu nhược ñiểm của từng loại máy ép hiện có, chúng tôi nhận thấy:
- ðối với thiết bị máy móc hoạt ñộng theo nguyên lý liên tục, tất cả các
khâu từ nạp liệu, ép, buộc và tháo liệu ñều tiến hành tự ñộng nhờ ñó ñạt ñược
năng suất cao, nhưng máy cồng kềnh, phức tạp. Máy làm việc theo nguyên lý
liên tục có thể ép rơm thành bó tròn hoặc khối lập phương. Các máy loại này
có giá thành cao, chưa phù hợp với ñiều kiện trang bị của các trang trại chăn
nuôi và người làm dịch vụ ở nông thôn hiện nay.
- ðối với thiết bị máy móc hoạt ñộng theo nguyên lý không liên tục,
loại này có cấu tạo ñơn giản, dễ sử dụng tuy chi phí nhiều sức lao ñộng hơn
so với máy liên tục, phụ thuộc vào trình ñộ của người thao tác, năng suất thấp
do phải nạp liệu, buộc và tháo liệu bằng tay, song nó có giá thành vừa phải,
chấp nhận ñược ñối với các trang trại chăn nuôi.
Về mặt tạo lực ép: có thể sử dụng hệ thống thuỷ lực và ñộng cơ thuỷ
lực; ñộng cơ hộp số với hệ thống các thanh răng hoặc hệ bánh răng - trục vít.
Nếu sử dụng hệ thống ñộng cơ hộp số, thanh răng thì kết cấu cồng kềnh, nặng
nề. Việc sử dụng hệ thống thiết bị thuỷ lực có lợi hơn do kết cấu nhỏ gọn, dễ
thao tác, vận hành và sử dụng.
Về mặt sử dụng năng lượng: có thể ép thủ công (bộ phận ép trục vít bánh vít) hoặc thiết bị máy móc ñược cơ giới hoá (sử dụng ñộng cơ ñiện hay
ñộng cơ diezel).
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
10
Mặt khác dựa vào nhu cầu thực tế chúng tôi lựa chọn nguyên lý ép
không liên tục (khuôn ép cố ñịnh), sử dụng hệ thống thiết bị ép thuỷ lực. Máy
có thể sử dụng ñộng cơ ñiện hoặc diesel.
1.5. MỤC ðÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ðỀ TÀI
1.5.1. Mục ñích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số ñến quá trình ép rơm cỏ,
khô làm cơ sở cho việc thiết kế chế tạo máy nhằm phục vụ cho việc vận
chuyển bảo quản rơm cỏ khô, tạo ñiều bánh ñể triển khai áp dụng rộng rãi
trong sản xuất.
1.5.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu một số tính chất cơ lý của rơm cỏ khô có liên quan ñến
quá trình ép.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình ép
- Nghiên cứu tính toán thiết kế các bộ phận chính của máy ép.
- Nghiên cứu thực nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của một số thông số ñến
năng suất và chất lượng sản phẩm ép
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
11
Chương 2
ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
ðể phù hợp với quy mô sản xuất của các cơ sở sản xuất thức ăn cho
trâu bò, chúng tôi chọn ñối tượng nghiên cứu của ñề tài là máy ép kiểu pittông
nằm ngang (ký hiệu ERC-1). Phối hợp với Viện Cơ ðiện nông nghiệp và
Công nghệ STH chúng ñã tính toán một số thông số cơ bản của quá trình ép
và tiến hành khảo nghiệm xác ñịnh một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật làm cơ sở
thiết kế cải tiến máy ép. Sơ ñồ nguyên lý thiết kế tổng thể của máy ép rơm, cỏ
khô (ký hiệu ERC-1) ñược thể hiện trên hình 2.1.
1
11
10
2
5
4
3
9
4
8
5
7
6
Hình 2.1. Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo của máy ép rơm cỏ khô ERC-1
1- Phiễu cấp liêu; 2- Thân khuôn ép; 3- Rãnh luồn dây buộc; 4- ðáy khuôn; 5Gân tăng cứng; 6- Bơm dầu thủy lưc; 7- ðộng cơ ñiện; 8- Thùng chứa dầu thủy
lực; 9- Xi lanh thủy lực; 10- Hộp phân phối dầu thủy lực; 11- Bàn ép
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……………………………..
12
- Xem thêm -