Đồ án Nghiên cứu phát triển thiết kế chế tạo máy cắt và băm cỏ voi (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu phát triển thiết kế chế tạo máy cắt và băm cỏ voi (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CẮT VÀ BĂM CỎ VOI GVHD: ThS. ĐẶNG MINH PHỤNG SVTH: HUỲNH NGỌC TIỂN MSSV: 11943052 SVTH: NGUYỄN THANH HÙNG MSSV: 11143009 SVTH: LÊ HOÀI HẬN MSSV: 11143018 SVTH: NGUYỄN THANH PHƯỚC MSSV: 11143007 S K L 0 0 4 1 9 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CẮT VÀ BĂM CỎ VOI Giảng viên hướng dẫn: ThS. ĐẶNG MINH PHỤNG Sinh viên thực hiện: HUỲNH NGỌC TIỂN - 11943052 NGUYỄN THANH HÙNG - 11143009 LÊ HOÀI HẬN - 11143018 NGUYỄN THANH PHƯỚC - 11143007 Lớp: 119430 Khoá: 2011 - 2016 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc BỘ MÔN CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Tiển MSSV: 11943052 Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Hùng MSSV: 11943009 Họ tên sinh viên: Lê Hoài Hận MSSV: 11943007 Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Phước MSSV: 11943018 Lớp: 119430 Khoá: 2011-2016 Ngành đào tạo: Công Nghệ Chế Tạo Máy Hệ: Sư phạm 1. Tên đề tài: Nghiên cứu phát triển thiết kế chế tạo máy cắt và băm cỏ voi. 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Lắp máy cắt cỏ vào bên hông máy cáy - Sử dụng động cơ từ trục PTO của máy cày. - Trục trích công suất (PTO): 30Hp (22,38kW) /2700RPM - Kích thước cơ bản của máy cày Shibaura SD3000A - Yêu cầu sản phẩm chiều dài đoạn cỏ băm từ 3-5 cm, năng suất đạt 10 tấn/giờ 3. Nội dung chính của đồ án: - Phát triển thiết kế và chế tạo cơ cấu cắt, băm và thổi cỏ. - Thiết kế chế tạo hệ thống truyền động từ cơ cấu băm đến cơ cấu cắt cỏ - Thiết kế, mô phỏng hoạt động của máy trên phần mềm Autodesk Invnetor 2014. - Tính toán thiết kế bộ phận kết nối và bộ dẫn động từ máy cày sang máy cắt và băm cỏ - Thực nghiệm máy 4. Ngày giao đồ án: 02/09/2015 5. Ngày nộp đồ án: 16/1/2016 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Được phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên)
4. LỜI CAM KẾT Tên đề tài: Nghiên cứu phát triển thiết kế chế tạo máy cắt và băm cỏ voi GVHD: ThS. Đặng Minh Phụng Họ tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Tiển MSSV: 11943052 Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Hùng MSSV: 11943009 Họ tên sinh viên: Lê Hoài Hận MSSV: 11943007 Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Phước MSSV: 11943018 Địa chỉ sinh viên: 19/5 Đường 10, Kp4, P.Linh Chiểu, Q.Thủ Đức, HCM Số điện thoại liên lạc: 0906499569 (Tiển); 0938567149 (Hùng); 01654246168 (Phước) ; 01694452169 (Hận). Email: ngoctien903ckm@gmail.com Thanhphuocbds@gmail.com Hoaihanleckm11943007@gmail.com jamesnguyen0404@gmail.com Ngày nộp đồ án tốt nghiệp: 16 /1/2015. Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là công trình do chính nhóm chúng tôi nghiên cứu và thực hiện. Nhóm chúng tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, nhóm chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Ký tên NGUYỄN THANH PHƯỚC-NGUYỄN THANH HÙNG-HUỲNH NGỌC TIỂN- LÊ HOÀI HẬN
5. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã gặp rất nhiều khó khăn vì kinh nghiệm còn nhiều hạn chế, các trang thiết bị phục vụ thực nghiệm chưa đầy đủ. Thế nhưng, chúng em luôn có được sự hỗ trợ nhiệt tình từ quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Máy, sự giúp đỡ chân thành của bạn bè và người thân. Chính điều đó đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án này. Nay chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới: Giảng viên ThS. Đặng Minh Phụng đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, động viên cho chúng em trong suốt quá trình làm đồ án. Với những kinh nghiệm thiết thực của mình, thầy đã giúp chúng em nhận ra những hạn chế, khắc phục sai sót, tư vấn, định hướng chúng em trong quá trình thiết kế lẫn chế tạo. Anh Tám, anh Long, anh Cảnh, anh Thảo, anh Hiền Bộ phận kỹ thuật Công ty TNHH TM CAO THÁI đã giúp đỡ, tư vấn cho nhóm chúng em trong quá trình gia công, thực hiện đề tài. Anh Dũng – Chủ cơ sở sản xuất Cơ Khí CAO THÁI đã hỗ trợ một phần kinh phí và địa điểm để chúng em có thể chế tạo thành công thực nghiệm máy cắt và băm cỏ voi phục vụ trang trại nuôi bò. Tất cả quý thầy cô trong khoa Cơ khí Chế Tạo Máy đã khuyến khích, tạo điều kiện, hỗ trợ kiến thức, kinh nghiệm cho chúng em thực hiện đồ án. Gia đình cùng toàn bộ anh chị em, bạn bè đã giúp đỡ từ vật chất đến tinh thần cho chúng em. Sinh viên thực hiện NGUYỄN THANH PHƯỚC-NGUYỄN THANH HÙNG-HUỲNH NGỌC TIỂN- LÊ HOÀI HẬN
6. TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MÁY CẮT VÀ BĂM CỎ VOI Đất nước ta đang ở giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa, trong đó nông nghiệp và chăn nuôi đóng vai trò rất quan trọng. Trong những năm qua, ngành chăn nuôi gia súc nước ta, mà chủ yếu là heo, bò đã đạt được những thành tựu to lớn. Tuy nhiên do dịch chuyển cơ cấu kinh tế, lực lượng lao động tham gia vào các ngành phi nông nghiệp ngày càng tăng, do đó việc cơ khí hóa các quá trình sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi trong đó có khâu sản xuất thức ăn phục vụ chăn nuôi đang dần trở thành nhu cầu bức thiết. Từ những yêu cầu đó nhóm nghiêng cứu quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, tính toán và chế tạo Máy Cắt và Băm cỏ voi”. Báo cáo này là kết qua sau một thời gian tìm hiểu thực hiện, nội dung gồm các phần chính: Tìm hiểu về thực chăn nuôi ở nông thôn Vũng Tàu và yêu cầu cơ giới hóa đối với khâu cắt cỏ và băm cỏ. Lựa chọn phương án thiết kế. Thiết kế kỹ thuật Máy cắt cỏ và băm cỏ. Hướng dẫn lắp ráp và sử dụng. Sơ bộ hạch toán giá thành. Một số bản vẽ kèm theo. Trong quá trình thực hiện, nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu được các nguyên lý cắt băm. Vận dụng những kiến thức liên quan để chế tạo máy nhằm đánh giá kết quả thực tế. Kết quả là, đề tài đã thiết kế và chế tạo thành công máy cắt và băm cỏ voi. Tuy nhiên đề tài vẫn còn một số hạn chế về vấn đề tối ưu hóa vật liệu, giảm giá thành, cũng như độ chính xác khi gia công máy. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ cố gắng cải tiến về thiết kế và vật liệu chế tạo để đảm bảo sự hài hòa giữa yếu tố kinh tế và kỹ thuật. Tp Hồ Chí Minh, tháng 01-2016 NGUYỄN THANH PHƯỚC-NGUYỄN THANH HÙNG-HUỲNH NGỌC TIỂN- LÊ HOÀI HẬN
7. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỒ ÁN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 9 1. Tính cấp thiết của đề tài: 1 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 2. 1. Ý nghĩa khoa học 2 2. 2. Ý nghĩa thực tiễn 2 2. 3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài 2 2. 4. Đối tượng nghiên cứu 3 2. 5. Phạm vi nghiên cứu 3 3. Phương pháp nghiên cứu 3 3. 1. Cơ sở phương pháp luận 3 3. 2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 3 4. Kết cấu đồ án tốt nghiệp 4 5. Giới thiệu sơ lược: 5 5. 1. Giới thiệu về cỏ voi và công dụng làm thức ăn gia súc: 5 5. 2. Đặc điểm: 5 5. 3. Trồng trọt: 6 5. 4. Chăm sóc: 7 5. 5. Thu hoạch: 8 5. 6. Một số kỹ thuật xử lý cỏ sau thu hoạch 9 6. Tình hình chăn nuôi trâu bò ở nước ta 10 6. 1. Tình hình chăn nuôi trâu bò thịt 10 6. 2. Tình hình chăn nuôi trâu bò cày kéo 13 7. Đặc tính của máy cắt và băm bắp, cỏ voi 14 8. Kết cấu của máy cắt, băm và thổi cỏ voi 15 9. Các nghiên cứu liên quan tới đề tài 15 9. 1. Các nghiên cứu trong nước: 15 9. 2. Các nghiên cứu ngoài nước: 16 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25 1. Yêu cầu kỹ thuật của máy thái thức ăn cho gia súc 25 2. Nguyên lý làm việc và cấu tạo: 25
8. 3. Lý thuyết cắt thái 26 4. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao 29 5. Quan hệ giữa dao thái và tấm kê 33 6. Độ bền và chất lượng của vật thái 36 7. Khả năng thổi và trường vận tốc xoáy trong hộp dao băm 36 8. Tính toán các bộ truyền trong cơ cấu 40 9. Tính toán sử dụng : 44 10. Phần mềm hỗ trợ thuyết kế Autodesk Inventor 2014: 46 CHƯƠNG 3 : NHỮNG VẤN ĐỀ TỒN TẠI TRONG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU TRƯỚC-QUÁ TRÌNH THỰC NGHIỆM-PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ MỚI 49 2. Những vấn đề tồn tại trong đề tài nghiên cứu trước 52 2.1. Về kết cấu máy 52 2.2. Về Nguyên lí hoạt động của máy 54 3. Quá trình thực nghiệm 55 3.1 Thực nghiệm dãy tốc độ dao băm 55 3.2 Thực nghiệm khả năng cuốn cỏ của cụm rulo cuốn cỏ 56 4. Lựa chọn phương án thiết kế máy 58 5. Phương án dao cắt cỏ: 61 5.1 Phương án 1: Cắt bằng dao dạng đĩa lớn và quay tròn 61 5.2 Phương án 2:Cắt bằng cơ cấu ghép nhiều dao tịnh tiến qua lại 62 6. Phương án dao băm cỏ: 63 6.1 Phương án 1: Băm bằng lưỡi dao dạng trống .Làm việc theo nguyên lí bào gỗ. 63 6.2 Phương án 2: Băm bằng lưỡi dao bản to dạng đĩa 64 7. Quá trình thiết kế - tính toán – giải pháp cải tiến 64 7.1. Quá trình tính toán các thông số 64 7.2 Giải pháp cải tiến các kết cấu máy 66 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MÁY CẮT VÀ BĂM CỎ. 78 1. Nguyên lý máy cắt và băm cỏ. 78 2. Công suất trên các trục: 79 2. 1. Tỷ số truyền trên các nhánh: 79 2. 2. Tốc độ quay trên các trục 80
9. 2. 3. Mômen xoắn trên các trục : 80 2. 4. Đường kính các trục: 80 3. Tính toán bộ truyền đai trục dao băm : 82 3. 1. Chọn loại đai 82 3. 2. Xác định thông số bộ truyền đai trục dao cắt: 82 4. Tính toán bộ truyền bánh răng 85 4.1 Bộ truyền bánh răng nón 85 4.2 Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 89 5. Tính toán bộ truyền xích 96 5.1 Tính toán bộ truyền xích từ trục 1 sang trục 2: 96 5.2 Tính toán bộ truyền xích trục 3 truyền qua trục 5.(tương tự bộ truyền xích từ trục 4 sang trục 7) 101 5.3 Tính toán bộ truyền xích trục 3 truyền qua trục 6.(tương tự bộ truyền xích từ trục 4 sang trục 8) 106 6. Thiết kế và tính toán trục 111 6.1 Trục 1 111 6.2 Trục 2 115 6.3 Trục 3 119 6.6 Trục 6,8 131 6.7 Trục 7 135 7. Tính toán ổ lăn trên trục 139 7.1 .Trục 1 139 7.2. Trục 2 140 7.3. Trục 3 141 7.4.Trục 4 142 7.6. Trục 6 và 8 144 7.7. Trục 7 145 CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO VÀ KIỂM NGHIỆM MÁY 152 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 153 BẢNG PHỤ LỤC 158 TÀI LIỆU THAM KHẢO 160
10. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. 1: Số lượng đàn trâu bò của cả nước trong những năm qua 11 Bảng 1. 2: Phân bổ đàn trâu bò theo vùng sinh thái 11 Bảng 1. 3: Lượng đàn trâu bò cày kéo cả nước trong những năm qua . 14 Bảng 3. 1: Sự liên hệ giữa lực cắt n và độ dịch chuyển của dao 27 Bảng 3. 2: Sự liên hệ giữa lực cắt n và độ dịch chuyển của dao 64 Bảng 4. 1: Thông số đai cao su . 82 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1: Giống cỏ voi va06 5 Hình 1. 2:Trang trại cỏ voi 5 Hình 1. 3:Máy băm cỏ của anh ‘hai lúa’ 16 Hình 1. 4 Máy cắt, băm cỏ voi kurihara mc1200 17 Hình 1. 5 Máy băm cỏ voi cỡ lớn tq9z-30 19 Hình 1. 6 Máy băm cỏ 9z-2,5 21 Hình 1. 7 Máy cắt cỏ voi 9qsd-1200 22 Hình 1. 8 Máy cắt cỏ, bắp model 9qsd-900 24 Hình 2. 1 Sơ đồ cấu tạo các bộ phận máy thái rau, cỏ, rơm 26 Hình 2. 2 Tác dụng cắt thái của lưỡi dao 27 Hình 2. 3 Mẫu sơ đồ thí nghiệm về cắt thái 27 Hình 2. 4 Đồ thị phụ thuộc của lực cắt thái n vào độ dịch chuyển s 28 Hình 2. 5 Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái 29 Hình 2. 6 Đồ thị phụ thuộc của q và τ 30 Hình 2. 7 Cạnh sắc lưỡi dao 31 Hình 2. 8 Góc cắt thái 31 Hình 2. 9 Đồ thị phụ thuộc lực cắt với độ thái sâu 33 Hình 2. 10 Đồ thị phụ thuộc q, act, pt với v 33 Hình 2. 11 Đồ thị phụ thuộc δ với n 34 , , Hình 2. 12 Góc kẹp χ và điều kiện χ≤φ 1+φ 2 34 Hình 2. 13 Đồ thị phụ thuộc của q với w 36 Hình 2. 14 Biên dạng và khe hở tối ưu đối với cơ cấu băm thổi 37
11. Hình 2. 15 Trường vận tốc xoáy trong buồng băm cỏ 38 Hình 2. 16 Hiện tượng nghẹt cỏ 39 Hình 2. 17 Quỹ đạo cánh dao tối ưu 39 Hình 2. 18 Bộ truyền đai 40 Hình 2. 19 Bộ truyền xích 41 Hình 2. 20 Động học cơ cấu các đăng. 42 Hình 2. 21 Sơ đồ lực tác dụng lên chốt chữ thập. 43 Hình 3. 1 Sơ đồ nguyên lí làm việc của máy cũ 51 Hình 3. 2 Kết cấu cụm dao cắt 52 Hình 3. 3 Kết cấu cụm rulo cuốn cỏ 53 Hình 3. 4 Kết cấu họng dẫn cỏ vào hộp dao băm 53 Hình 3. 5 Bộ truyền xích máy cũ 54 Hình 3. 6 Biên dạng của thùng và vị trí họng thoát chưa hợp lí 55 Hình 3. 7 Cỏ bị nghẹt trong thùng băm khi thực nghiệm 56 Hình 3. 8 Phương án thiết kế 1 58 Hình 3. 9 Phương án thiết kế 2 59 Hình 3. 10 Phương án thiết kế 3 60 Hình 3. 11 Dao dạng đĩa lớn 61 Hình 3. 12 Dao dạng tịnh tiến qua lại 62 Hình 3. 13 Dao dạng nhiều lưỡi ghép 62 Hình 3. 14 Dao băm dạng trống 63 Hình 3. 15 Dao băm bản to dạng đĩa 64 Hình 3. 16 Biên dạng thùng và bố trí họng phun tối ưu 67 Hình 3. 17 Biến dạng đáy thùng và vị trí họng phun được thiết kế lại 67 Hình 3. 18 Kết cấu cánh dao mới 68 Hình 3. 19 Biên dạng ống dẫn cỏ 69 Hình 3. 20 Biên dạng ống trong thiết kế mới 70 Hình 3. 21 Biên dạng răng cắt cỏ 71 Hình 3. 22 Cụm rulo cắt và cuốn cỏ 71 Hình 3. 23 Rulo cắt và cuốn 72 Hình 3. 24 Khoảng cách- vị trí của cụm rulo kẹp 73 Hình 3. 25 Cơ cấu lò xo nén và rãnh trượt trong cụm rulo kẹp 73 Hình 3. 26 Cơ cấu chốt, bản lề kết nối giữa hai phần 74 Hình 3. 27 Kết cấu gân chịu lực và thanh đỡ 75
12. Hình 3. 28 Sơ đồ động của máy cắt bắp, cỏ voi 76 Hình 3. 29 Hộp giảm tốc chính máy cắt cỏ voi 77 Hình 4. 1 Sơ đồ nguyên lí làm việc của máy. 78 Hình 4. 2 Bộ truyền bánh răng nón Hình 4. 3 Biểu đồ nội lực trục 1 113 Hình 4. 4 Biểu đồ nội lực trục 2 117 Hình 4. 5 Biểu đồ nội lực trục 3 121 Hình 4. 6 Biểu đồ nội lực trục 4 125 Hình 4. 7 Biểu đồ nội lực trục 5 129 Hình 4. 8 Biểu đồ nội lực trục 6,8 133 Hình 4. 9 Biểu đồ nội lực trục 7 137
13. Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1. Tính cấp thiết của đề tài: Ngày nay, nhu cầu sử dụng cỏ voi làm thực ăn cho gia súc tăng cao. Thế nhưng, việc thu hoạch cỏ voi, cũng như các sản phẩm nông nghiệp khác ở hầu hết các nơi đều thực hiện bằng tay, hoặc máy thô sơ. Với một khối lượng khách hàng chủ yếu các trang trại nuôi gia súc có nhu cầu thu hoạch các loại nông sản lớn mà việc thu hoạch thủ công sẽ tốn rất nhiều thời gian, chi phí vận chuyển, năng suất giảm và giá thành tăng. Hơn nữa, thu hoạch cỏ quy mô lớn rất được khách hàng ưa chuộng vì đảm bảo được chất lượng cỏ đồng đều, giảm thời gian thu hoạch cũng như chi phí lao động. Chúng ta đã bước sang thế kỷ XXI, thế kỷ của khoa học kỹ thuật hiện đại. Các thành tựu của khoa học kỹ thuật được áp dụng vào mọi mặt của cuộc sống. Ngày trước khi khoa học kỹ thuật vẫn còn lạc hậu thì lao động chân tay của con người chiếm một vị trí chủ đạo. Qua thời gian khi xã hội ngày càng phát triển nhu cầu của con người ngày càng cao không chỉ về số lượng mà còn cả chất lượng thì điều đó không còn thiết thực nữa. Lao động chân tay dần dần được thay thế bằng máy móc. Con người thiết kế chế tạo ra máy móc, máy móc phục vụ lại con người để mang đến sự tiện ích nhất định, làm thỏa mãn nhu cầu của con người. Việc tự động hóa một khâu nào đó trong hoạt động cũng cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các qui luật kinh tế. Có thể nói chi phí và hiệu quả sản xuất là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa.Chính vì vậy, đưa tự động hóa vào các công việc trong xã hội là một vấn đề đáng được quan tâm. Đó là một trong những động lực để thúc đẩy con người không ngừng vận động, sáng tạo và tạo ra những sản phẩm thay thế hoạt động lao động chân tay của con người. Căn cứ vào nhu cầu thiết thực đó, nhóm nghiên cứu quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phát triển và chế tạo máy cắt và băm cỏ voi.”. Dựa trên cơ sở phát triển và nâng cấp máy cắt bắp cỏ voi của nhóm nghiên cứu trước để đưa máy thực sự vào hoạt động sản xuất thực tiễn. Với đề tài này, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ góp phần vào việc giảm được sức lao động lao động chân tay và tình trạng khang hiếm lao động 1
14. Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài làm nông nghiệp như hiện nay. Thời gian chủ động trong việc cung cấp thức ăn cho gia súc cũng như gia súc nhanh xuất chuồng đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học Tạo điều kiện, tiền đề cho người nghiên cứu áp dụng các kiến thức, kỹ năng đã học và thực tập vào đời sống thực tiễn. Tạo ra một sản phẩm hoàn toàn mới mẻ đối với nước ta, góp phần vào quá trình “công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,” xứng đáng với sự tin tưởng của Đảng và nhà nước vào giáo dục. Ý nghĩa thực tiễn Giúp việc thu hoạch và sản xuất thức ăn gia súc thực hiện nhanh chóng, gọn gàng, đáp ứng nhu cầu khách hàng. Nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí do công nhân thu hoạch thủ công. Sản phẩm góp phần cải thiện nền nông nghiệp nước nhà. Đặc biệt là xu hướng chăn nuôi theo hướng qui mô trang trại, tạo sự cạnh tranh của sản phẩm chăn nuôi nước nhà trong thời điểm Việt Nam là thành viên của tổ chức thương mại thế giới WTO ngay trên chính đất nước chúng ta. Ngoài việc cắt cỏ voi thì máy cắt cỏ có thể cắt các loại nông sản và các loại cây tương tự như: cây bắp, cây sậy, cỏ mía, Mục tiêu nghiên cứu đề tài Tìm hiểu chức năng, nguyên lý, cơ cấu điều khiển và mô hình của máy cắt cỏ, băm cỏ và thổi cỏ tập trung vào một vị trí nhất định. Cải tiến, nâng cấp các kết cấu, nguyên lí của máy dựa trên mô hình trước đó để phù hợp hơn với thực tiễn, ứng dụng được vào sản xuất. Mô hình hóa thiết kế 3D bằng phần mềm Autodesk Inventor 2014. Tính toán và hoàn chỉnh thiết kế cho máy cắt cỏ, băm cỏ và thổi cỏ. Gia công, lắp ráp và kiểm nghiệm các hệ thống cắt cỏ, băm, thổi cỏ và hoàn chỉnh máy, đưa vào chạy thực nghiệm. 2
15. Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu Cỏ voi quy mô trang trại. Các kiểu cắt của các máy băm cỏ chuyên dùng và loại vừa cắt, băm và kèm theo thổi cỏ về một hướng. Nguyên lý cắt, băm và thổi cỏ ra thùng phụ liệu. Máy cắt, băm và thổi cỏ voi. Phần mềm Inventor 2014. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế, tính toán, cải tiến, nâng cấp và chế tạo máy cắt, băm và thổi cỏ voi trong phạm vi vừa và nhỏ. Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor 2014 trong thiết kế, tính toán, mô phỏng chuyển động. 3. Phương pháp nghiên cứu Cơ sở phương pháp luận Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt đến chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học. Theo định nghĩa này cần phải có những nguyên tắc cụ thể và dựa theo đó các vấn đề được giải quyết. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các cơ cấu hoạt động, cơ cấu cắt cỏ, băm cỏ, thổi cỏ, tính toán năng suất lý thuyết và các nguyên lý cắt thực tế đang áp dụng. Từ đó có sự bao quát đúng đắn trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo máy cắt, băm vá thổi cỏ voi. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể Để thực hiện đề tài này, chúng em sử dụng một số phương pháp sau: Phương pháp nghiên cứu tài liệu:Tham khảo các nguồn tài liệu: sách, giáo trình, tài liệu tham khảo, các bài viết từ những nguồn tin cậy trên Internet, các công trình nghiên cứu nhằm xác định được các cơ cấu hoạt động, các phương án truyền động, gia công tối ưu cho máy. Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trên máy băm cỏ, thổi cỏ với các dãy tốc độ khác nhau, để làm tiền đề, cơ sở chính xác cho việc tính 3
16. Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài toán tốc độ, lực đẩy cỏ ra khỏi ống phun, tốc độ đưa cỏ, thiết kế và chế tạo các chi tiết máy. Phương pháp phân tích-tổng hộp: Sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu, quá trình nghiên cứu thực nghiệm cho ra các số liệu cần thiết đầu tiên và những hình dung ban đầu. Phát thảo nên mô hình và phương pháp truyền động trên giấy, phân tích các yếu tố cần thiết tác động vào để đạt được yêu cầu sơ bộ ban đầu đặt ra. Tổng hộp lại các yếu tố đã phân tích loại bỏ các yếu tố thừa không cần thiết và lựa chọn được cơ cấu truyền tối ưu nhất trong quá trình làm việc. Phương pháp mô hình hóa: Xây dựng mô hình 3D bằng phần mềm Autodesk Inventor 2014 Gia công, chế tạo ra phẩm là mục tiêu chính của đề tài, là cơ hội để áp dụng các kiến thức đã học và thực tập, là thách thức với những kiến thức mới mà thực tiễn đòi hỏi đặt ra. Phương pháp kiểm nghiệm: Sản phẩm gia công chế tạo xong sẽ được kiểm nghiệm trên đồng cỏ kiểm nghiệm lại lý thuyết và khắc phục sai hỏng mà lý thuyết không lường hết được. 4. Kết cấu đồ án tốt nghiệp Chương 1: Trình bày tổng quan nghiên cứu của đề tài và một số phương pháp, cách thức thực hiện đề tài, các nghiên cứu liên quan. Chương 2: Trình bày về cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài. Chương 3: Những vấn đề tồn tại trong đề tài nghiên cứu trước và quá trình thực nghiệm, đưa ra phương hướng và các giải pháp thiết kế mới Chương 4: Tính toán các thông số về kết cấu và các chi tiết máy cơ bản Chương5: Chế tạo và kiểm nghiệm máy cắt bắp,cỏ voi 4
17. Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài 5. Giới thiệu sơ lược: Giới thiệu về cỏ voi và công dụng làm thức ăn gia súc: Cỏ voi là thức ăn chính cho bò, hươu và 1 số gia súc khác, với đặc tính dễ trồng, phát triển nhanh, nhiều dinh dưỡng và có thể thu hoạch liên tục, cỏ voi mang lại hiệu quả kinh tế khá cao cho người chăn nuôi. Hình 1. 1 Giống cỏ voi VA06 Đặc điểm: Hình 1. 2 Trang trại cỏ voi - Cỏ voi (Pennisetum purpureum) là loại cây thân thảo, chia đốt (như cây mía), các đốt gần gốc thường xuất hiện rễ, rễ phát triển mạnh và ăn sâu, lá hình dải có mũi nhọn ở đầu và trên bề mặt lá có nhiều lông, bẹ lá dẹp, ngắn và mềm. Các giống cỏ voi hiện được trồng phổ biến cho năng suất cao là Kingrass, Selection 1. 5
18. Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài - Thân cao từ 2 – 4m, thân có lóng đốt như thân cây mía nhưng đường kính nhỏ hơn (1 – 2cm), nhiều lá và còn giữ được lá xanh khi cây đã cao. - Thích hợp cho việc thu cắt cho ăn tươi hay ủ ướp. - Cây sinh trưởng nhanh. Nếu đủ phân bón và nước tưới vào mùa khô thì cắt quanh năm và năng suất rất cao có thể đạt 400 – 500 tấn/ha/năm. - Phát triển rất mạnh ở những vùng đất tốt và đủ ẩm. - Không thích hợp với chân ruộng chua, phèn, mặn, pH đất thích hợp từ 5-7. - Không chịu được ngập úng, không chịu được hạn nặng và mùa khô kéo dài, nhiệt độ thích hợp là 25 – 300C. - Không chịu được bóng râm. - Trồng một lần khai thác được nhiều năm. - Chất lượng cỏ rất tốt, bò thích ăn vì đường nhiều, ngọt. Tuy nhiên, nếu không thu cắt kịp thời thân hoá gỗ cứng, giảm độ ngon miệng và tỉ lệ lợi dụng thấp. Trồng trọt: a.Mùa vụ trồng: Cỏ voi có thể trồng quanh năm, nhưng tốt nhất là trồng vào tháng 5 đến tháng 8 dương lịch, cây mau phục hồi và sinh trưởng mạnh. Khi trồng cỏ vào mùa khô cần phải đảm bảo tưới nước đủ ẩm để giúp cây cỏ sau khi trồng mau phát triển. b. Kỹ thuật làm đất: - Phát dọn sạch cỏ dại và phun thuốc cỏ để ngăn chặn sự cạnh tranh dinh dưỡng của cỏ dại đối với cỏ voi sau khi trồng, nhặt sạch gốc cỏ dại. - Xới toàn bộ diện tích để giúp đất được tơi xốp và thông thoáng, san bằng mặt đất ở những nơi không bằng phẳng. - Đào rãnh sâu 10-15 cm, rộng 15-20 cm, rãnh được đào ngang hay dọc phụ thuộc vào diện tích đất trồng và mục đích của việc trồng cỏ, đào rãnh cách rãnh 50 cm để giúp cỏ phát triển tốt và nở bụi sau này. c. Chuẩn bị hom giống: - Hom giống được lấy từ phần thân của cây giống tốt, độ già vừa phải (60 ngày tuổi), không sử dụng phần thân non hay già quá vì hom non rất dễ bị thối mầm và sức nảy 6
19. Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài mầm của hom rất kém, còn hom già thì mắt mầm của hom có thể bị khô và chết trước khi tiến hành ủ hom. - Chặt hom giống thành từng đoạn dài 20 - 25 cm, mỗi hom phải có từ 2 - 3 mắt mầm (lưu ý dao chặt cần phải sắc bén để không làm giập có thể bị thối hom). Lượng hom cỏ giống là 6 - 8 tấn hom/ha. - Khi tiến hành trồng cỏ vào mùa nắng cần phải ủ hom giống để kích thích mầm phát triển, mùa mưa thì hom sau khi chặt xong có thể trồng ngay. d. Phương pháp ủ hom: - Sau khi chặt hom cỏ xong tiến hành ủ hom 2 – 4 ngày (hom được chất thành đống, tưới đẫm và dùng bao phủ lại để tạo ẩm độ giúp hom nảy mầm), không nên chất đống hom quá lớn vì rất khó khăn cho việc chăm sóc và kiểm tra trong quá trình ủ. - Thường xuyên kiểm tra ẩm độ của đống hom để có biện pháp tưới nước phù hợp nhằm giúp hom nảy mầm tốt. Khi thấy ở các mắt hom xuất hiện mầm (cao khoảng 1 cm) thì có thể tiến hành mang đi trồng.Không nên để mầm quá dài vì dễ gãy khi trồng. - Trước khi ủ hom cỏ giống có thể sử dụng một số loại thuốc trị nấm (Antracol, Coc 85 ) phun xịt để ngừa nấm gây hại trong quá trình ủ hom và gây hại đến mầm của cỏ giống sau này. e. Trồng cỏ: - Trước khi trồng tiến hành bón phân để giúp cỏ phát triển tốt sau khi trồng, bón phân hữu cơ đã hoai mục 20 – 25 tấn/ha và phân lân khoảng 200 kg/ha. Để hạn chế côn trùng trong đất gây hại đến mầm của cỏ sau khi trồng, sử dụng thuốc rải như Diazan 10H, Basudin khoảng 2 kg/ha.Thuốc được rải trước xuống rãnh, sau khi rải thuốc tiến hành bón lót phân vô cơ và phân hữu cơ, rải một lớp đất mịn dầy 3 – 5 cm. - Hom giống được đặt dọc theo rãnh đào, theo hình nanh sấu gối đầu lên nhau, sau khi đặt hom xong tiến hành phủ đất lại, đất được phủ phải cao hơn mặt liếp để không bị đọng nước dễ bị thối hom. Trong quá trình phủ đất không được nén chặt đất vì sẽ làm gãy mầm của hom cỏ giống và mầm cỏ phát triển chậm sau khi trồng.Khi trời nắng cần phải tưới nước để đảm bảo đủ ẩm độ cho mầm cỏ giống phát triển tốt. Chăm sóc: - Đối với cỏ voi, trong một chu kỳ thu hoạch ta chỉ cần bón phân 1 lần là đảm bảo cây phát triển tốt và cho năng suất hiệu quả 7
20. Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài - Sau 10 – 15 ngày trồng mầm cỏ mọc cao lên trên mặt đất thì trồng dặm vào những chỗ hom chết, xới xáo cỏ dại. - Mỗi lần cắt xong phải làm sạch cỏ dại, cắt sạch lá khô dưới gốc, vào mùa khô sau mỗi lần bón phân tiến hành tưới đẫm để giúp cỏ phát triển tốt. * Thời gian và lượng phân bón: - Đối với cỏ mới trồng, khi cây cỏ cao khoảng 30 – 35 cm tiến hành bón phân để giúp cây cỏ phát triển tốt. - Đối với cỏ voi đang trong thời gian khai thác, sau khi đã khai thác xong khoảng 10 – 15 ngày, cây cỏ đã xuất hiện mầm mới cao khoảng 20 – 25cm, tiến hành bón phân để giúp cây cỏ phát triển tốt. - Lượng phân bón: mùa khô bón 80 kg Ure/lần thu hoạch, mùa mưa bón 80kg Ure + 15 kg KCl/ha/lần thu hoạch. - Bên cạnh việc bón phân định kỳ sau mỗi đợt thu hoạch thì hàng năm ta bổ sung thêm phân lân 400 kg/ha, bón vào đầu và cuối mùa mưa của năm. * Cách bón phân : Lượng phân bón được trộn đều với nhau và tiến hành bón đều trên diện tích trồng cỏ. Vào mùa mưa sau khi bón phân không cần tưới nước, nhưng vào mùa nắng sau khi bón phân xong thì tiến hành tưới để giúp cây cỏ hấp thu được lượng phân đã bón. Thu hoạch: - Đợt thu hoạch khi cỏ được 50 – 60 ngày tuổi (không thu hoạch non đợt đầu ảnh hưởng tới khả năng tái sinh của cỏ). Các đợt sau thu hoạch cách nhau khoảng 40 - 45 ngày. Cắt sát gốc (cách mặt đất 4 – 5 cm). Cắt non quá cỏ nhiều lá, mềm, bò thích ăn nhưng chất khô của cỏ rất thấp (có thể dưới 10%), vì vậy bò ăn no bụng nhưng vẫn thiếu chất khô. Cắt già quá phần thân dưới hoá gỗ cứng, bò ăn không hết trở nên lãng phí. Cỏ voi không được chăm sóc sẽ phát triển chậm, thân già cứng sớm bò cũng không thích ăn. - Như vậy mỗi năm tiến hành thu hoạch 8 lần, ước lượng năng suất đạt khoảng 240 tấn/ha/năm. * Chú ý: Khi khai thác cỏ voi không nên phát sát mặt đất hoặc phát chừa gốc lại quá cao. Vì cỏ voi sau mỗi chu kỳ khai thác, cây sẽ bật mầm ở vị trí mắt gần sát gốc, nên nếu ta phát 8
21. Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài sát mặt đất có khả năng cây sẽ không bật mầm mới và dẫn tới chết cây, ngược lại nếu phát chừa gốc lại quá cao sẽ dẫn tới hiện tượng lồi gốc và cây phát triển lại rất yếu. Một số kỹ thuật xử lý cỏ sau thu hoạch - Thức ăn xanh đem ủ nhờ lên men yếm khí hạn chế bị hư hỏng do ôxy hoá. - Acid tạo ra trong quá trình lên men hay acid bổ sung vào sao cho quá trình lên men đều dừng lại. Nguyên liệu: - Cỏ xanh hay một số phụ phế phẩm khác nhiều nước như: Vỏ, lỏi trái thơm, bã trái điều, hèm bia. - Vấn đề ủ xanh đặt ra khi nguồn cỏ xanh dồi dào vào mùa mưa, nhưng ta không thể phơi khô cất giữ đến mùa khô được. Ngược lại, nếu khi cần mới cắt cho ăn thì chất lượng cỏ thay đổi rất nhiều, cỏ già sẽ kém tiêu hoá, lượng đạm giảm đáng kể và Lignin tăng. Đối với mỗi loại cỏ có thời kỳ thu cắt tối ưu. - Phạm vi trong tỉnh: Thân vỏ bắp non, xác khoai mì, thân cây họ đậu, dây khoai lang là nguồn nguyên liệu khá lớn có thể dự trữ làm thức ăn xanh cho bò. thực hành ủ thức ăn xanh. Ủ cỏ xanh với rỉđường và muối. - Nguyên liệu: Có thể ủ xanh cỏ tự nhiên, cỏ trồng (như cỏ voi, cỏ sả, cỏ họ đậu) hay thân cây bắp tươi, cây đậu phụng thậm chí cả cây lục bình. Cỏ nên cắt vào thời điểm trước khi ra hoa.Cỏ không quá non chứa nhiều nước khó ủ, cũng không chờ cỏ quá già.Nếu là cỏ trồng nên cắt sau 45 ngày. Có thể ủ nhiều loại cỏ họ đậu với nhau, cỏ họ đậu nên ủ chung với cỏ voi. Các nguyên liệu bổ sung như rỉ đường 2-4 %, muối 1-2 % so với trọng lượng cỏ tươi. - Chuẩn bị nguyên liệu ủ cỏ: Chọn ngày nắng ráo để cắt cỏ, trải ra sân phơi cho héo, sau đó cắt ngắn độ 2-3 cm. Ủ chua thân, vỏ bắp thu trái non. a. Cách làm hố ủ: Số lượngbắp ủ tính trên số lượng trâu, bò và số lượng vỏ bắp thu hoạch. Một con bò có thể ăn 15-20kg vỏ bắp ủ/ngày. Hầm ủ có thể tích 1m3 ủ được 600-800 kg vỏ, thân bắp non. Có hai loại hố ủ: hố hình khối và hố hình giếng. Hố hình giếng: Giống như cái giếng bên trong xây gạch dày. Đối với hố đào không xây gạch, có thể 9
22. S K L 0 0 2 1 5 4