Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm bộ phận cắt hom trên máy trồng khoai mì MTKM – 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm hoàn thiện máy trồng khoai mì theo hướng tự động hóa nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật trồng khoai mì bằng cơ giới. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết của luận văn này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm bộ phận cắt hom trên máy trồng khoai mì MTKM – 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHAN QUỐC HÙNG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM BỘ PHẬN CẮT HOM TRÊN MÁY TRỒNG KHOAI MÌ MTKM – 2 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHAN QUỐC HÙNG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM BỘ PHẬN CẮT HOM TRÊN MÁY TRỒNG KHOAI MÌ MTKM – 2 CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS. TRẦN THỊ THANH Đồng Nai, 2014
1 MỞ ĐẦU Nông nghiệp có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nước ta. Năm 2008, nông nghiệp đã đóng góp 22,1% GDP, chiếm gần 30% giá trị xuất khẩu và thu hút trên 60% lực lượng lao động. Mặc dù thường xuyên gặp những tổn thất nặng nề do thiên tai, nhưng sản xuất nông nghiệp nước ta vẫn là ngành sản xuất tăng trưởng cao và ổn định trong suốt thời gian dài, là lĩnh vực duy nhất trong nền kinh tế liên tục xuất siêu, năm sau cao hơn năm trước, kể cả trong những giai đoạn kinh tế Đất nước gặp nhiều khó khăn do ảnh hưởng của khủng hoảng kinh tế toàn cầu. Tuy vậy, nông nghiệp vẫn còn nhiều trở ngại và thách thức: bình quân thu nhập nông dân còn rất thấp; có sự khác biệt lớn giữa các vùng; khoảng cách giàu nghèo có xu hướng ngày càng tăng. Nhiều vấn đề bức thiết trong nông nghiệp, nông thôn và nông dân đang tạo áp lực cho tăng trưởng kinh tế và sự ổn định kinh tế xã hội. Sản xuất lương thực là ngành quan trọng nhất của nông nghiệp Việt Nam. Lúa là cây lương thực quan trọng nhất, chiếm diện tích gieo trồng lớn nhất. Cây lương thực quan trọng thứ hai là ngô đang có xu hướng tăng ở Đồng bằng sông Hồng, Đồng bằng sông Cửu Long, Tây Nguyên và Duyên hải miền Trung. Cây lương thực quan trọng thứ ba là cây khoai mì đang có xu hướng tăng ở vùng Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, vùng núi và trung du Bắc Bộ. Sau 25 năm đổi mới (1986-2010), Việt Nam đã đạt được tốc độ tăng trưởng cao trong nông nghiệp, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất lương thực. Sản lượng lương thực Việt Nam không những đủ cho nhu cầu trong nước mà còn có khối lượng lớn cho xuất khẩu. Bình quân lương thực đầu người tăng từ 445 kg năm 2000 lên 501 kg năm 2008. Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo và các sản phẩm khoai mì (tinh bột khoai mì và khoai mì lát) đứng thứ hai trên thế giới sau một thời gian dài thiếu lương thực. Trong sản xuất ở nước ta hiện nay việc canh tác khoai mì chủ yếu vẫn bằng thủ công và là một trong những loại cây trồng có mức độ cơ giới hóa thấp nhất. Vì
2 vậy đã góp phần làm tăng chi phí sản xuất, giảm lợi nhuận và khả năng cạnh tranh sản phẩm từ canh tác khoai mì so với các loại cây trồng khác không chỉ ở thị trường trong nước mà còn ở thị trường xuất khẩu. Cho đến thời điểm hiện tại đã có nhiều đề tài khoa học các cấp về cơ giới hóa canh tác cây khoai mì, trong đó có 01 đề tài cấp nhà nước về cơ giới hóa canh tác khoai mì, (thực hiện từ năm 2007 – 2010, nghiệm thu năm 2011) do trường đại học Nông nghiệp Hà Nội là cơ quan chủ trì và TS. Hà Đức Thái làm chủ nhiệm đề tài với sản phẩm trong tâm là nghiên cứu về cơ giới hóa và máy trồng khoai mì. Tuy nhiên sản phẩm khoa học về cơ giới hóa và máy trồng khoai mì của đề tài mới dừng lại với máy trồng khoai mì bán cơ giới là hai công nhân ngồi phía sau máy thả hom trồng khoai mì đã được chặt sẵn xuống rãnh trồng. Vì vậy năng suất máy thấp, chi phí lao động cao vì còn phải chặt hom trước khi trồng, khoảng cách hàng trồng mang tính ngẫu nhiên và cố ý của các công nhân phục vụ thả hom. Do đó, sản phẩm của đề tài không thể ứng dụng và phát triển do không thể cạnh tranh với phương pháp trồng thủ công. Khoai mì vốn là cây có yêu cầu kỹ thuật nông học khắt khe khi trồng: hom trồng khi đặt phải có độ dài cần thiết và đảm bảo không bị tổn thương; hom phải được rải và trồng đều trên luống. Mặt khác, thời vụ trồng khoai mì không những trùng thời vụ thu hoạch mà còn trùng thời điểm trồng và thu hoạch nhiều loại cây trồng khác, tạo ra sự “căng thẳng” nhu cầu về lao động, máy móc. Nên nhu cầu cơ giới hóa canh tác cây khoai mì rất cao, đặc biệt là cơ giới hóa khâu trồng khoai mì. Mặt khác công đoạn trồng khoai mỳ còn là khâu cơ bản ảnh hưởng đến việc triển khai cơ giới hóa các khâu chăm sóc và thu hoạch tiếp theo. Cơ sở để tiến hành cơ giới hóa khâu trồng khoai mì là mẫu máy trồng khoai mì đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nông học, năng suất cao, chi phí lao động phục vụ thấp. Hướng nghiên cứu hoàn thiện máy trồng khoai mì nhằm đảm bảo các yêu cầu này là thiết kế bổ sung bộ phận cắt hom làm việc đồng bộ với liên hợp máy. Tuy nhiên các bộ phận cắt đã biết như các kiểu dao dạng đĩa, dạng trống quay có tấm kê, dao chuyển động tịnh tiến không đảm bảo được yêu cầu cho hom trồng. Vì vậy việc nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm bộ phận cắt
3 hom ứng dụng trên máy trồng khoai mì có tính cấp thiết, mang tính thời sự, có ý nghĩa khoa học và kinh tế cao. Đây là cơ sở để hoàn thiện máy trồng khoai mì theo hướng nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật. Được sự chấp thuận của khoa Sau đại học, Ban Giám hiệu trường đại học Lâm nghiệp Hà Nội và dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Thị Thanh, tôi xin thực hiện đề tài: “Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm bộ phận cắt hom trên máy trồng khoai mì MTKM – 2” Mục tiêu tổng quát: Hoàn thiện máy trồng khoai mì theo hướng tự động hóa nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật trồng khoai mì bằng cơ giới. Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm bộ phận cắt hom mì kiểu cắt bằng hai trống dao quay với dao lưỡi thẳng, lắp hướng tâm trên trống thực hiện cắt đồng thời bằng hai dao lên cây hom làm cơ sở để thiết kế bộ phận cắt hom cho máy trồng khoai mì từ nguyên liệu cây hom nhằm nâng cao năng suất và đảm bảo yêu cầu kỹ thuật quá trình trồng khoai mì về chiều dài hom cắt, chất lượng cắt hom và rải đều hom trong quá trình trồng. Nội dung nghiên cứu đề tài: Nội dung nghiên cứu đề tài gồm: + Nghiên cứu xây dựng lý thuyết cắt thân thực vật kiểu hai trống dao quay với dao lưỡi thẳng, lắp hướng tâm trên trống thực hiện cắt đồng thời bằng hai dao lên thân thực vật; + Thực nghiệm cắt hom mì trên mô hình bộ phận cắt kiểu hai trống dao quay với dao lưỡi thẳng, lắp hướng tâm trên trống thực hiện cắt đồng thời bằng hai dao lên cây hom; + Tính toán động học và động lực học bộ phận cắt hom trên máy trồng khoai mì.
4 + Khảo nghiệm máy trồng khoai mì có bộ phận cắt kiểu hai trống dao quay với dao lưỡi thẳng, lắp hướng tâm trên trống thực hiện cắt đồng thời bằng hai dao lên cây hom. Tính mới của đề tài: + Bộ phận cắt kiểu cắt bằng hai trống dao quay với dao lưỡi thẳng, lắp hướng tâm trên trống thực hiện cắt đồng thời bằng hai dao lên cây hom là nguyên lý cắt mới chưa được biên soạn hay hệ thống thành lý thuyết. + Các máy trồng khoai mì ở trong nước chưa ứng dụng bộ phận cắt kiểu hai trống dao quay với dao lưỡi thẳng, lắp hướng tâm trên trống thực hiện cắt đồng thời bằng hai dao lên cây hom. + Có sự khác biệt khi ứng dụng nguyên lý cắt bằng hai trống dao quay với dao lưỡi thẳng, lắp hướng tâm trên trống thực hiện cắt đồng thời bằng hai dao lên cây hom giữa cắt hom mía và hom mì về cơ cấu định chiều dài hom. Tính khoa học của đề tài: Đề tài phát triển các vấn đề khoa học mới cả về lý luận (lý thuyết) và thực tiễn. + Đề tài hệ thống và phát triển lý thuyết tính toán bộ phận cắt bằng hai trống dao quay với dao lưỡi thẳng, lắp hướng tâm trên trống thực hiện cắt đồng thời bằng hai dao lên cây hom; + Tiến hành kiểm chứng lý thuyết bằng thực nghiệm khoa học. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Đề tài góp phần cơ giới hóa canh tác cây khoai mì theo hướng nâng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật.
5 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng luận các công trình về máy trồng sắn đã công bố Trồng sắn bao gồm các công đoạn rạch hàng, bón lót, cắt hom, đặt hom, lấp và nén đất. Cơ giới hóa trồng sắn đã và đang được thực hiện ở các nước có canh tác sắn với nhiều cấp độ khác nhau với các loại máy và công cụ trồng sắn đi kèm. 1.1.1. Tổng luận các công trình ở ngoài nước về máy trồng sắn đã công bố Trồng sắn bằng máy đã được nhiều nước nghiên cứu rất sớm. Điển hình là Ấn Độ, Brazin, Malaisia, Thái Lan và gần đây nhất là Trung Quốc với 3 hướng cơ giới hóa trồng sắn là liên hợp máy rạch hàng trồng hom sắn kết hợp thủ công, liên hợp máy trồng sắn bán tự động và máy trồng sắn tự động (dạng liên hợp máy hoặc máy tự hành). Nhưng cho đến nay chưa thấy có bất kỳ công bố khoa học hay thương mại nào về mẫu máy trồng sắn tự động mà vẫn còn trong các giai đoạn nghiên cứu về nguyên lý, mô hình. Ở liên hợp máy trồng sắn bán tự động gồm có hai loại chính sau là liên hợp máy trồng từ hom sắn bán tự động và liên hợp máy trồng từ thân cây sắn bán tự động. Với liên hợp máy trồng từ hom sắn bán tự động thực hiện công đoạn trồng sắn trên cơ sở hom đã được chuẩn bị (cắt thân cây sắn thành hom), còn với liên hợp máy trồng sắn bán tự động thực hiện công đoạn trồng sắn không cần chuẩn bị hom. 1.1.1.1. Liên hợp máy rạch hàng trồng từ hom sắn kết hợp thủ công (Theo [7], [16]) Việc trồng sắn bằng liên hợp máy rạch hàng trồng từ hom sắn kết hợp thủ công phải tiến hành chuẩn bị hom sắn bằng thủ công (hình 1.1) hay bằng máy cắt hom sắn (hình 1.2). Mức độ cơ giới hóa quá trình trồng chỉ dừng lại là rạch hàng, các khâu còn lại đều là thủ công (kể cả cắt hom, vì việc đưa thân cây sắn vào máy cắt hom cũng bằng thủ công).
6 Hình 1.1. Cắt hom sắn bằng thủ công. Mọi nghiên cứu theo hướng cơ giới hóa này chỉ nhằm cải tiến khâu rạch hàng và quản lý lao động thủ công. Các yêu cầu kỹ thuật trồng bị vi phạm như hom được cắt không đúng quy định, rải hom không đều cả theo hàng hay trên luống trồng, hom lại bị phơi làm ảnh hưởng đến tỉ lệ mọc mầm và phát triển của cây mì, Và hơn cả là chi phí trồng rất cao do chi phí lao động thủ công rất lớn. Với nhiều lý do khác nhau mà phương pháp trồng sắn bằng máy rạch hàng trồng hom sắn kết hợp thủ công hiện vẫn còn đang áp dụng phổ biến ở nhiều quốc gia, trong đó chủ yếu là ở Việt Nam, Trung Quốc, Thái Lan, Cămpuchia, Lào, Mianmar, và nhiều nước thuộc châu Phí, Mỹ – latin khác. Hình 1.2. Trồng sắn bằng thủ công. Với tồn tại như đã phân tích, đề tài không theo hường nghiên cứu cơ giới hóa trồng sắn theo hướng trồng bằng máy rạch hàng kết hợp thủ công. 1.1.1.2. Liên hợp máy trồng từ hom sắn bán tự động (Theo [7], [16])
7 Máy trồng sắn từ hom bán tự động là tổ hợp máy cắt hom sắn và liên hợp trồng hom sắn bán tự động được áp dụng ở nhiều quốc gia có ngành trồng sắn phát triển từ những năm 1960. Trong đó có Thái Lan, Malaisia, Brazin,…Ở Trung Quốc không thấy sử dụng, công bố về loại máy trồng sắn kiểu này. Cho đến nay mô hình này còn áp dụng ở một số quốc gia như ở châu Á, châu Phí và châu Mỹ Latinh. Hình 1.3. Máy cắt hom sắn của Thái Lan. a. Sơ đồ truyền động; b.Máy cắt hom sắn. 1.Động cơ truyền động cho cơ cấu cam; 2. Cơ cấu cam; 3. Trục đĩa cắt; 4. Phễu cấp liệu; 5. Đĩa cắt; 6. Đĩa phía dưới; 7.Động cơ truyền động cho đĩa cắt; 8.Trục cam. (Theo Development of a Stem Cutting Unit for a Cassaca Planter, J, Lungkapin, V.M. Solokhe, R. Kalsirilp and H. Nakashima, 2007). Cấu tạo của máy cắt hom sắn Thái Lan (hình 1.3) gồm có khung máy, trên đó lắp đĩa cắt, đĩa đỡ hom, ống nạp hom và ống thoát hom, trục cắt, trục cam, cơ cấu cam. Động cơ truyền động cho cơ cấu cam có công suất 0,37 kW, còn cho đĩa cắt có công suất 0,75 kW. Bộ phận cắt sử dụng nguyên lý cắt bằng “đĩa cưa”, khi cắt thực hiện hai chuyển động là chuyển động quay tròn và chuyển động tịnh tiến. Đĩa cắt quay với vận tốc từ 1.200 ÷ 1.700 vg/ph. Thân sắn được thả vào ống nạp và được chặn lại bởi đĩa đỡ và được cắt bằng đĩa cắt. Cơ cấu cam làm nhiệm vụ điều khiển số lần cắt của đĩa cắt. Máy thực hiện cắt hom với độ dài từ 150 ÷ 300 mm, năng suất 5.000 hom/h. Máy cắt hom của Thái Lan còn một số tồn tại như
8 trầy xước đầu hom do cắt bằng lưỡi cưa hay dễ vỡ đầu hom do không có bộ phận giữ hom làm thân cây sắn quay lung tung trong quá trình cắt. Hình 1.4 giới thiệu máy cắt hom sắn của Malaysia. Cấu tạo máy gồm 7 đĩa cắt sạng đĩa răng cưa (cũng như của Thái Lan), hai bộ truyền động xích có gắn tay gạt làm nhiệm vụ như một băng chuyền gạt thân cây sắn về phía đĩa cắt. Hệ thống kẹp cây khi cắt bao gồm phần kẹp và tay kẹp. Tay kẹp quay quanh trục và ép thân cây sắn vào lưỡi dao khi cây khoai mì trên băng truyền di chuyển đến đĩa cắt. Các bộ phận cắt được truyền động từ động cơ xăng công suất nhỏ. Hình 1.4. Máy cắt hom sắn của Malayxia. (Theo Mechanization Possibilites for Cassava Production Malaysia H. Md. Akhir and A, B. Sukra) Máy cắt hom sắn của Malayxia có nguyện lý làm việc như sau: Cây sắn được đặt trên băng chuyền sẽ được chuyển đến gần phía bộ phận cắt để lưỡi cưa quay cắt cây sắn. Hom sắn rơi xuống máng nghiêng và rơi vào thùng chưa hom. Với 7 đĩa dao cắt, máy cắt hom cắt đồng thời 6 hom và loại bỏ phần ngọn và gốc than sắn. Năng suất máy đạt 3.300 hm/h. Mấu máy cắt hom sắn của Malaixia khá giống về cấu tạo và nguyên lý máy cắt hom mía của đề tài cấp Thành phố Hồ Chí Minh do TS. Phan Hiếu Hiền và ThS. Trần Văn Khanh (trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) chủ trì. Giá chào hàng máy cắt hom sắn của Malaixia là 1.316 USD. Máy cắt hom sắn của Malayxia chế tạo còn những tồn tại như máy cắt hom sắn do Thái Lan chế tạo là hom sắn rơi xuống không được xếp theo trật tự đầu đuôi.
9 Máy trồng từ hom sắn của Malaysia (hình 1.5) và Nigeria (hình 1.6) thực hiện trồng sắn 1 hàng. Hình 1.5. Máy trồng từ hom sắn của Malayxia. Hình 1.6. Máy trồng từ hom sắn của Nigeria. Các máy trồng từ hom sắn của Malaysia và Nigeria có khác biệt nhau là hướng người ngồi thả hom ngược chiều nhau. Ở máy trồng từ hom sắn của Malaysia không có bánh lấp đất, nên không đảm bảo độ chặt của đất với hom sắn ảnh hưởng đến khả năng mọc và sinh trường của cây sắn. Ngoài ra cả hai loại máy trồng từ hom khoai sắn này có chung những tồn tại như sau: + Máy chỉ trồng 1 hàng và dùng lao động thủ công thả hom nên cho năng suất thấp; + Vết bánh xe trên mặt ruộng lớn làm ảnh hưởng đến kết cấu đất và sự phát triển của khoai mì; + Máy có bề rộng bánh nhỏ làm bánh xe lún sâu, làm ảnh hưởng đến điều khiển độ sâu trồng.
10 + Không thực hiện tạo luống nên khi mưa to dễ làm úng ngập, gây hư hại cây. Hình 1.7, giới thiệu cấu tạo máy trồng hom mì của Braxin. So với máy trồng hom sắn của Malaysia và Nigeria thì máy trồng từ hom sắn của Braxin đã thực hiện trồng hai hàng nên cho năng suất cao hơn. Tuy nhiên vẫn còn những tốn tại như đã phân tích. Hình 1.7. Máy trồng từ hom sắn của Braxin. 1.1.1.3. Liên hợp máy trồng khoai mí từ thân sắn bán tự động (Theo [7], [16]) Từ sự giống nhau về hom trồng giữa cây sắn và cây mía cả về kích thước, lẫn cách trồng nên kể từ năm 2008, trên thế giới bắt đầu xuất hiện những mẫu máy trồng sắn có nguyên lý làm việc như máy trồng mía từ nguyên liệu cây hom có nguồn gốc từ Braxin (hình 1.8) và Ấn Độ. Hình 1.8. Máy trồng sắn từ thân cây sắn bán tự động 2 hàng của Braxin. Năm 2012, ở Trung Quốc đã nghiên cứu thành công 2 mẫu máy trồng sắn từ thân cây sắn hai hàng bán tự động là 2BMSU (hình 1.9) và 2ABMSU (hình
11 1.10) và nhanh chóng chuyển thành sản phẩm thương mại để xuất khẩu. Công ty TNHH Thiết Bị Tân An Phát (Hà Nội ) đã nhập khẩu và thương mại mẫu máy 2BMSU với giá bán 12.000 USD. Máy 2BMSU có đặc tính kỹ thuật như bảng 1.1. Hình 1.9. Máy trồng sắn hai hàng bán tự động của Trung Quốc. Bảng 1.1. Đặc tính kỹ thuật máy trồng sắn hai hàng bán tự động 2BMSU của Trung Quốc. TT Đặc trưng kỹ thuật, đơn vị tính Giá trị 1 Địa hình trồng Đồng bằng 2 Số hàng trồng 2 3 Khoảng cách hàng (mm) (có thể sản xuất theo 900-1200 yêu cầu) 4 Độ sâu trồng (mm) 250 5 Năng suất (ha / h) 0,5-0,8 6 Tỷ lệ phân bón (kg / ha) 300-1200 7 Kích thước máy (mm) 2000 × 2300 × 1950 8 Khối lượng (kg) 600 9 Công suất động cơ (Hp) 60 – 90 Mẫu máy phiên bản 2AMSU có giá rẻ hơn mẫu máy phiên bản 2BMSU (giá từ 8.300 – 8.552 USD) với tính năng tương đương. Tồn tại chính của mẫu máy trồng sắn hai hàng bán tự động của Trung Quốc là ở chỗ: + Không gian chứa thân cây sắn ít, không đảm bảo cho máy làm việc liên tục trên thửa ruộng có chiều dài lớn.
12 + Bánh giới hạn độ sâu dạng bánh cao su không phù hợp cho các máy canh tác trên đồng và bảo quản khi hết mùa làm việc. + Máy không có khả năng trồng trên vùng đất đồi núi, nhiều gốc, rễ cây hay sỏi đá. + Giá thành máy cao, nên người sản xuất không có thể đầu tư. + Mẫu máy mới ra đời nên có nhiều tồn tại cần có thời gian nghiên cứu hoàn thiện. Hình 1.10. Máy trồng sắn hai hàng bán tự động model 2AMSU. Ngoài ra tập đoàn công nghiệp Sheng Qian Thượng Hải Trung Quốc cũng đã giới thiệu 2 mẫu máy trồng sắn 2 hàng bán tự động model : SQTP01 và SQTP02 (hình 1.11). Hình 1.11. Máy trồng hom sắn bán tự động model : SQTP01 và SQTP02. Các máy trồng sắn 2 hàng bán tự động SQTP01 và SQTP02 đã khắc phục được nhược điểm như khoang chứa thân sắn lớn hơn, đảm bảo cho máy làm việc
13 liên tục được trên đồng ruộng có chiều dài lớn. 2 mẫu máy có tính năng như ở bảng 1.2. Bảmg 1.2. Đặc tính kỹ thuật máy trồng sắn hai hàng bán tự động SQTP01 và SQTP02 của Trung Quốc. Các đặc trưng kỹ thuật Model SQTP01 SQTP02 Loại máy trồng Flat type Ridging type Số hàng trồng 2 2 Khoảng cách hàng trồng (mm) 900  1.200 (Order) 900  1.200 (Order) Độ sâu trồng (mm) 250 250 Năng suất (ha/h) 0,5  0,8 0,5  0,8 Tỷ lệ phân bón 300  1.200 300  1.200 Kích thước máy (mm) 2.400 x 2.000 x 1.900 2.400 x 3.000 x 1.900 Khối lượng (kg) 600 700 Công suất nguồn động lực (Hp) 60  90 75  120 Như vậy liên hợp máy trồng khoai mí từ thân khoai mì bán tự động thực hiện việc trồng khoai mì ngoài cung cấp hom cho bộ phận cắt bằng tay thì các khâu còn lại hoàn toàn là tự động hóa. Có sự khác biệt giữa cung cấp hom mì bằng tay và thân cây mì bằng tay trong quá trình trồng là ở chỗ, chiều dài thân cây mì thường chiếm khoảng 6 ÷ 8 lần hom, nên về mặt cung cấp hom thì liên hợp máy trồng khoai mí bán tự động có thể gia tăng năng suất cũng gấp từ 6 ÷ 8 lần so với liên hợp máy trồng hom mí bán tự động. Đó là chưa kể đến việc chất hom đơn giản và năng suất cao hơn nhiều. 1.1.2. Tổng luận các công trình ở trong nước về máy trồng sắn đã công bố Ở trong nước, việc nghiên cứu máy trồng để cơ giới hóa trông sắn đã được sự quan tâm của nhiều cơ quan nghiên cứu, đào tạo và sản xuất. Nhưng cho đến nay, kết quả nghiên cứu vẫn chỉ dừng ở các mô hình tương tự như ở nước ngoài trong những năm 1970. Chủ yếu vẫn dừng lại ở mô hình liên hợp máy trồng sắn bằng liên hợp máy rạch hàng trồng từ hom sắn kiểu thủ công kết hợp cơ giới hoặc cao hơn là máy trồng sắn từ hom sắn bán tự động.
14 Phương pháp trồng sắn bằng máy rạch hàng trồng hom sắn kết hợp thủ công hiện vẫn còn đang áp dụng phổ biến ở nước ta cho chi phí lao động 15 – 17 công/ha, chi phí trồng từ 3.000.000 ÷4.000.000 đồng/ha. Năm 2007 TS. Hà Đức Thái (là chủ nhiệm) cùng với tập thể cán bộ giảng dạy khoa Cơ Điện trường đại học Nông nghiệp Hà Nội thực hiện đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ, thiết kế, chế tạo các máy để cơ giới hóa canh tác và thu hoạch sắn (khoai mì) ở vùng sản xuất tập trung ” mã số KC.07.07/06-10 [16]. Trong đó có nội dung chính là thiết kế, chế tạo máy trồng sắn. Hình 1.12. Máy cắt hom sắn của đề tài khoa học cấp nhà nước mã số KC.07.07/06-10. Đề tài đã lựa chọn mô hình cơ giới hóa công đoạn trồng sắn gồm hai loại máy là máy cắt hom và liên hợp máy trồng hom sắn (máy trồng sắn từ hom). Như vậy so với thế giới, chúng ta đã “sau” hơn bốn mươi năm. Các nội dung khoa học của đề tài đều theo hướng thiết kế, chế tạo chép mẫu và thực hiện khảo nghiệm, không có bất cứ công bố nào mới về mô hình, nguyên lý hay phát triển. Vì vậy mô hình cơ giới hóa này có đầy đủ các nhược điểm như của nước ngoài, thâm chí còn có thêm những tồn tại do trình độ sản xuất cơ khí trong nước còn thấp kém. Chính vì vậy mặc dù đã được nghiệm thu đạt loại khá vào năm 2010, nhưng tất cả các sản phẩm của đề tài (trong đó có liên hợp máy trồng hom sắn bán tự động) không được triển khai ứng dụng dù chỉ là 1 đơn vị máy, hay nói khác hơn các kết quả nghiên cứu không được sản xuất quan tâm. Dựa trên các mẫu máy cắt hom sắn của nước ngoài cả về nguyên lý làm việc lẫn kết cấu, TS. Hà Đức Thái cùng các cộng sự
15 (2010) đã thiết kế, chế tạo máy cắt hom sắn trong đề tài mã số KC.07.07/06-10 (hình 1.12). Như phân tích ở hai mẫu máy cắt hom sắn đã nêu, mẫu máy cắt hom sắn của TS. Hà Đức Thái cũng có những tồn tại tương tự không thể khắc phục được. Với việc chuẩn bị hom sắn trước khi trồng máy trồng sắn từ hom thực hiện các công đoạn rạch hàng, bón lót, đặt hom, phủ và nén đất. Cũng như mẫu máy cắt hom khoai mì, dựa trên các mẫu máy trồng hom mì của nước ngoài cả về nguyên lý làm việc lẫn kết cấu, TS. Hà Đức Thái cùng các cộng sự (2010) đã thiết kế, chế tạo máy trồng hom mì trong đề tài cấp nhà nước mã số KC.07.07/06-10 (hình 1.13). Hình 1.13. Máy trồng hom sắn của đề tài cấp nhà nước mã số KC.07.07/06-10. Máy trồng hom sắn của đề tài cấp nhà nước mã số KC.07.07/06-10 ngoài các nhược điểm như đã phân tích ở trên, còn có thêm tồn tại thuộc về công nghệ chế tạo. Từ sự giống nhau về hom trồng giữa cây sắn và cây mía cả về kích thước, lẫn cách trồng nên kể từ năm 2008, sau khi tiếp nhận mẫu máy trồng mía từ thân cây sắn từ Thái Lan nhập vào nước ta, anh Trần Quốc Hải (tỉnh Tây Ninh) đã chế tạo chép mẫu để thử nghiệm trồng sắn từ nguyên liệu cây hom (hình 1.14) [7]. Tồn tại của mẫu máy trồng sắn của tác giả Trần Quốc Hải là mẫu máy được chế tạo theo kiểu chép mẫu cho cây mía nên tất cả các thông số hình học, động học, động
16 lực học và kết cấu của máy không phù hợp. Máy không có khả năng trồng theo ý muốn về cách đặt hom (đứng, nghiêng, nằm), khoảng cách cây trên luống và giữa các luống trồng. Bộ phận vun tạo luống , lấp và nén đất chưa thích hợp. Không thiết kế cơ cấu khâu khớp để đảm bảo bộ phận lấp đất và trang phẳng lượn trên mặt đồng. Bên cạnh đó, các thông số kỹ thuật của máy công bố không có kiểm chứng khoa học hay cơ quan quản lý thẩm quyền nên mâu thuẫn giữa khả năng và kết quả như năng suất,, chi phí nhiên liệu, giá thành sản xuất… Đây cũng là những tồn tại vốn có của các đề tài “tự phát” dạng sáng kiến cải tiến kỹ thuật Hình 1.14. Mẫu máy trồng sắn bán tự động do anh Trần Quốc Hải chế tạo theo mẫu máy trồng mía của Thái Lan. 1.2. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1.2.1. Nguồn gốc và tình hình canh tác cây sắn (Theo [4], [5], [7], [10], [11], [15], [16], [18], [20], [21], [22], [23], [24]) 1.2.1.1. Nguồn gốc Cây sắn (Manihot esculenta Crantz; tên khác: sắn tàu, cassava, tapioca, yuca, mandioca, manioc, maniok, singkong, ubi kayu, aipim, macaxeir, kappa, maracheeni) là cây lương thực ăn củ hàng năm, có thể sống lâu năm, thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae. Cây sắn cao 2 - 3 m, đường kính tán 50 - 100 cm. Lá khía thành nhiều thùy, có thể dùng để làm thức ăn chăn nuôi gia súc. Rễ ngang phát
17 triển thành củ và tích luỹ tinh bột. Củ sắn dài 20 - 50 cm, khi luộc chín có màu trắng đục, hàm lượng tinh bột cao. Củ sắn luộc chín có vị dẻo, thơm đặc trưng. Khoai mì có thời gian sinh trưởng thay đổi từ 6 đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy thuộc giống, vụ trồng, địa bàn trồng và mục đích sử dụng. Hình 1.15. Cây sắn. Cây sắn (hình 1.15) có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ Latin (Crantz, 1976) và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993). Cây sắn được người Bồ Đào Nha đưa đến Congo của châu Phi vào thế kỷ 16. Tài liệu nói tới sắn ở vùng này là của Barre và Thevet viết năm 1558. Ở châu Á, cây sắn được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17 (P.G. Rajendran et al, 1995) và SriLanka đầu thế kỹ 18 (W.M.S.M Bandara và M Sikurajapathy, 1992). Sau đó, cây sắn được trồng ở Trung Quốc, Myamar và các nước châu Á khác ở cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19 (Fang Baiping 1992. U Thun Than 1992). Cây sắn đựơc du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18, (Phạm Văn Biên, Hoàng Kim, 1991). Hiện chưa có tài liệu chắc chắn về nơi trồng và năm trồng đầu tiên. Cây sắn được canh tác phổ biến tại hầu hết các tỉnh của Việt Nam từ Bắc đến Nam. Diện tích cây sắn trồng nhiều nhất ở vùng Đông Nam Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng núi và trung du phía bắc, vùng ven biển nam Trung Bộ và vùng ven biển bắc Trung.
18 1.2.1.2. Tình hình canh tác cây sắn Diện tích và sản lượng trồng sắn trên thế giới năm 2008 trình bày như hình 1.16 và hình 1.17. Hình 1.16. Diện tích trồng sắn trên thế giới năm 2008. (Nguồn FAO) Hình 1.17. Sản lượng sắn trên thế giới đến năm 2010.