Một số kết quả tính toán, thiết kế, khảo nghiệm máy liên hợp cắt - trồng hom sắn

Sắn là loại củ được ưa chuộng rộng khắp, sắn chứa nhiều tinh bột, có vị như các loại hạt. Cây sắn ưa đất tơi xốp thông thoáng và không bị ngập úng vào mùa mưa.

Theo kết quả nghiên cứu của các nhà nông học trồng hom sắn nghiêng là tốt nhất cho việc nảy mầm và phát triển củ sau này. Nhóm các nhà khoa học khoa Cơ-Điện đã tiến hành nghiên cứu thiết kế máy trồng hom sắn, có thể thực hiện được việc trồng hom sắn nghiêng và điều chỉnh độ nghiêng hom sắn theo yêu cầu nông học gồm có các bước sau:

a.   Tính toán yếu tố ảnh hưởng tới độ nghiêng hom sắn sau khi trồng: Muốn điều chỉnh được độ nghiêng của hom sắn, cần biết các yếu tố sẽ ảnh hưởng đến độ nghiêng của hom sắn sau khi trồng.

+ Nguyên lý làm việc: Hom sắn đi qua bộ phận phân phối hom chảy theo máng dẫn xuống đáy rãnh đã được rạch sẵn, hai vành bánh xe hình côn vun và nén đất giữ để hom sắn đứng vững.

Theo hình 1, từ khi hom sắn chạm đáy rãnh tới khi bánh xe vun nén đất xong mất khoảng thời gian là t với vận tốc máy là v_m thì máng dẫn hom dịch chuyển một đoạn đường là: S  = v_mt.

Biết V_m, t, C^'D^', l ta sẽ tính được góc nghiêng α của hom sắn sau khi trồng, hoặc ngược lại.

b.  Tính lực nén lò xo bánh xe lấp đất: Sau khi hom sắn được thả xuống đất, công việc tiếp theo là phải vun nén đất với áp suất cần thiết để đất kín khít vào hom sắn và giúp hom sắn đứng vững, hom sắn được bén rễ tốt. Lực nén đất phải nhỏ hơn lực làm dập mầm hom.

Theo yêu cầu của nông học, lực ép đất vào hom sắn tới hạn khi tế bào mầm hom bị dập, biểu hiện là mầm hom sắn bị trầy xước hoặc chẩy nước. Dựa vào kết quả thí nghiệm lực ép để mầm hom an toàn, trước khi bị dập là tương ứng lực P_z = 79 N/ cm² . (lực P_z tương ứng độ sâu z từ đường vuông góc vành bánh tới điểm gần nhất của hom sắn).

Điều chỉnh lực nén lò xo P = 145,1 N để vành bánh xe nén ép đất khít vào hom tạo điều kiện tốt cho hom nảy mần, nhưng hom vẫn an toàn.

c.  Tính toán đường kính đĩa chỏm cầu vun luống

Trong máy liên hợp đã chọn loại đĩa vun luống là loại chuyển động quay, có dạng đĩa chỏm cầu. Vậy cơ sở để chọn đường kính đĩa chỏm cầu là bao nhiêu để khi đĩa chỏm cầu cắt vào đất cỏ sẽ cắt đứt, nếu cỏ khô cắt không đứt  sẽ bị dìm xuống nền ruộng, nếu đường kính đĩa không đủ lớn cỏ sẽ ùn về phía trước làm cản trở chuyển động của máy.

Để tính đường kính đĩa chỏm cầu vun luống nói riêng (đĩa cắt nói chung) chúng tôi xây dựng mô hình toán (Hình 3).

Kết quả mô hình tính toán trên ta áp dụng được cho tất cả loại bộ phận cắt dạng đĩa. Chúng tôi đã ứng dụng công thức tính toán trên để tính đĩa rạch hàng và đĩa chỏm cầu vun luống trong máy liên hợp cắt trồng hom sắn:

Kết luận: từ kết quả tính toán trên đã chọn được đường kính đĩa rạch hàng D_r = 40cm Đường kính đĩa chỏm cầu vun luống D_v = 560mm.

d.  Tính khoảng cách mấu bám và số mấu bám trên bánh xe máy trồng

- Tính khoảng cách các mấu bám L: Để bộ phận cắt làm việc liên tục thì phải có ít nhất hai mấu bám đi vào đất. Khoảng cách giữa 2 mấu bám được tính theo công thức: L ≤ √D.h (8). Trong đó: D - đường kính bánh xe; h - chiều cao mấu bám.

Kết luận: Dựa vào kết quả tính toán và lựa chọn ta có: L = 141,3mm;  n = 10.

e.  Tính diện tích mấu bám bánh xe máy trồng

Để bánh xe có đủ lực truyền để cắt đứt hom sắn, ta cần tính diện tích mấu bám trên bánh xe. Để tính được diện tích mấu bám ta cần tính lực tác động lên mấu bám bánh xe để cắt đứt hom sắn. Dùng lực kế lò xo móc vào điểm ngoài cùng bánh xe kéo vuông góc bán kính tại điểm móc. Cho cây cây sắn giống có đường kính lớn nhất ở phần gốc vào bộ phận cắt, kéo lực kế đến khi cắt đứt cây sắn giống. Đọc trị số lực trên lực kế đó chính là P_Max kết quả thực nghiệm ta có P_Max = 94 N

Theo công thức : P = C.λ.S (N)      (11)

Trong đó: C - hệ số cản trượt thể tích của đất với đất trồng sắn chọn C = 10(N/cm³)

                 λ - độ lún của mấu bám bánh xe vào đất, chọn λ = 0,2cm

                 S = P/C. λ = 94/10 . 0,2 = 47cm² (S: diện tích mấu bám)

                 S = B.h; Thay h = 10cm, S = 47cm² ta được B_lt = 4,7cm.

B_lt : Bề rộng mấu bám theo lý thuyết, h: chiều cao mấu bám

Kết luận: dựa vào kết quả tính toán, chúng tôi chọn được diện tích mấu bám

              S = a . b = 10cm . 10cm = 100cm²

Từ kết quả tính toán trên đã thiết kế được bánh xe như sau:

Hình 4. Bánh xe truyền động

- Một số đặc tính kỹ thuật bánh xe truyền động cho bộ phận cắt.

 Kích thước mấu bám: Cao . rộng . dày =   a . b . c  = 100 . 100 . 10;  

 Số mấu bám: 10 mấu; Đường kính bánh xe D: 450mm

Dựa vào kết quả tính toán một số bộ phận làm việc chính ở trên, kết hợp phân tích lựa chọn những ưu, nhược điểm những máy đã có chúng tôi đã thiết kế máy liên hợp cắt trồng hom sắn Hình 5.

Hình 6. Một cụm máy chính của máy Cắt – Trồng hom sắn

Sau khi thiết kế, máy đã được chế tạo tại Khoa Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam và đem đi khảo nghiệm. Kết quả khảo nghiệm trong Bảng 1.

Bảng 1. Tổng hợp kết quả khảo nghiệm tính năng làm việc của máy Cắt, trồng hom sắn

Hình 7.  Máy trồng sắn TR-2-1.2 đang làm việc

1- Bộ phận vun luống; 2- Bộ phận lấp nén; 3- Bánh xe dẫn động cho bộ phận cung cấp hom

Kết luận, kiến nghị

Máy có kết cấu chắc chắn, làm việc ổn định, đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật trồng hom sắn, điều chỉnh được độ nghiêng của hom sắn theo yêu cầu nông học, thực hiện đồng thời các việc: Cắt hom, trồng, bón phân, vun đất tạo luống.

Nhìn chung, máy đáp ứng được yêu cầu sản xuất và ứng dụng vào sản xuất ở địa phương có điều kiện: đồng ruộng, nguồn động lực và khả năng sử dụng có hiệu quả.

Hà Đức Thái, Nguyễn Ngọc Bình, Lưu Văn Chiến,

 Hà Thanh Sơn, Lương Thị Minh Châu