Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura SD 3100A

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:93

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy khoan hố lắp trên máy kéo Shibaura 3000A đến mô men cản trên trục lưỡi khoan và năng suất khi làm việc. Kết quả nghiên cứu làm cơ sở cho việc thiết kế cải tiến lưỡi khoan và chọn chế độ sử dụng liên hợp máy hợp lý. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura SD 3100A

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ----------------------------------------- VŨ VĂN CẢNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY LẮP TRÊN MÁY KÉO SHIBAURA SD 3100A Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã Số: 60 52 14 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Như chúng ta đã biết rừng có rất nhiều tác dụng trong đời sống, sản xuất và đặc biệt là vấn đề sinh tồn của con người, như sản xuất ra sản phẩm phục vụ xã hội, cân bằng sinh thái, bảo vệ môi trường tự nhiên. Nhưng hiện nay rừng của nước ta ngày càng bị tàn phá và thu hẹp do nhiều nguyên nhân khác nhau đó là do bị chiến tranh tàn phá, do khai thác quá mức lại không có kế hoạch trồng và bảo vệ rừng phù hợp, do hiện tượng du canh du cư phá rẫy làm nương của đồng bào dân tộc thiểu số, do lâm tặc hoành hành và đặc biệt là do nguy cơ cháy rừng luôn đe doạ đến an toàn của rừng ..., làm ảnh hưởng rất nhiều đến kinh tế- xã hội và môi trường. Do vậy việc trồng rừng phủ xanh đất trống đồi núi trọc hiện nay có một ý nghĩa quan trọng và cấp bách. Đứng trước tình hình nguồn tài nguyên rừng ngày càng bị cạn kiệt, Đảng và Nhà nước ta hết sức quan tâm đến việc phát triển lâm nghiệp, trong đó có công tác trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc. Chúng ta đã có nhiều chương trình dự án cho trồng rừng , nhằm khôi phục và phát triển nguồn tài nguyên rừng, đó là phát triển nghề rừng gắn với việc ổn định và phát triển đời sống của đồng bào miền núi, đồng thời có chủ trương đẩy mạnh trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc, theo chủ trương này, rừng và đất rừng được giao cho các đơn vị tập thể và các hộ gia đình quản lý sử dụng lâu dài. Tạo nên những đơn vị sản xuất Nông - Lâm nghiệp với quy mô vừa và nhỏ . Đề ra chủ trương biện pháp bảo vệ rừng, khai thác chế biến gỗ hợp lý, tạo điều kiện cho miền núi phát huy thé mạnh về sản xuất lâm nghiệp. Đặc biệt tại kỳ họp lần thứ II Quốc hội khoá 10 đã thông qua nghị quyết " Dự án trồng 5 triệu ha rừng trong giai đoạn 1998 - 2010" Đây là một nhiệm vụ trọng tâm của chính sách lâm nghiệp trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Sự thành công của dự án sẽ đem lại cân bằng sinh thái , cải thiện môi trường, đồng thời đáp ứng nhu cầu nhiên liệu cho các ngành kinh tế và đời sống của nhân dân.
2 Để thực hiện được nhiệm vụ trên nghành lâm nghiệp phải “Xã hội hoá nghề rừng” thực chất là thu hút sự tham gia của toàn xã hội , của mọi người dân vào sản xuất lâm nghiệp, áp dụng rộng rãi cơ giới hoá vào sản xuất lâm nghiệp, đầu tư áp dụng tiến bộ của khoa học kỹ thuật để nâng cao năng suất, giảm nhẹ sức lao động, sử dụng nhiều biện pháp và công nghệ đồng bộ từ khâu làm đất gieo ươm, trồng cây chăm sóc, bảo vệ đến khai thác, sơ chế, bảo quản và chế biến..., trong đó khâu làm đất trồng rừng đóng vai trò vô cùng quan trọng, quyết định tới 25 % năng suất của cây trồng. Trong quá trình trồng rừng, làm đất là khâu nặng nhọc, vất vả, đòi hỏi chi phí nhiều năng lượng, mặt khác đối với những vùng đất đồi núi trọc bề mặt đất thường bị trai cứng cho nên công việc này càng rất khó khăn. Để giảm bớt khó khăn trong quá trình làm đất và đẩy mạnh việc trồng rừng thì việc cơ giới hoá khâu làm đất là hết sức quan trọng. Một trong những biện pháp cơ giới làm đất là khoan hố trồng cây, để giảm chi phí và cải thiện điều kiện làm việc thì việc nghiên cứu áp dụng cơ giới hoá trong khâu khoan hố là một bài toán cần thiết . trong lĩnh vực này thì còn rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu nhưng vấn đè cần quan tâm nhất là cấu tạo bộ phận dao cắt sao cho khi khoan hố giảm tiêu hao công suất và đảm bảo độ tơi xốp của đất thành hố nghĩa là giảm được chi phí năng lượng,tiết kiệm nhiên liệu góp phần hạ giá thành trồng rừng, đồng thời làm cho cây mới trồng được phát triển bình thường, tỷ lệ cây sống cao, tăng trưởng nhanh.Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo lưỡi khoan của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura hiện nay là một việc hết sức cần thiết, Để nâng cao năng suất và hiệu quả sử dụng của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura SD 3100 đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam. Đồng thời xuất phát từ những cơ sở khoa học và thực tiễn trên, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu một số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura SD 3000A "
3 Kết quả nghiên của đề tài sẽ là tài liệu cần thiết cho việc tính toán, thiết kế và cải tiến một số lưỡi khoan, nhằm mục đích giảm tiêu hao công suất tiến tới giảm chi phí năng lượng cho việc khoan hố trồng cây và đảm bảo cây trồng phát triển tốt nhất. * Ý nghĩa khoa học của đề tài Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura 3000A làm cơ sở cho việc hoàn thiện thiết kế, cải tiến mẫu máy để nâng cao năng suất và hiệu quả sử dụng máy khoan hố trồng cây. * Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm về mặt kết cấu mẫu áy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura 3000A đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi sử dụng liên hợp máy.
4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong công cuộc CNH- HĐH đất nước, việc cơ giới hoá các khâu công việc trong quá trình sản suất là một yêu cầu cần thiết. Mục đích của nó là cải thiện điều kiện lao động, tăng năng suất lao động, nâng cao hiệu quả kinh tế. Cho đến nay việc cơ giới hoá khâu làm đất ở nước ta vẫn còn đang gặp nhiều khó khăn do các máy khoan hố hiện có làm việc không hiệu quả trong điều kiện ở Việt Nam. Một trong những nguyên nhân chính là lưỡi khoan chưa có cấu tạo hợp lý nên khả năng khoan kém, tiêu hao công suất lớn, máy khoan cồng kềnh nên khả năng làm việc trên đất dốc còn có rất nhiều hạn chế hoặc không thể làm việc.Hiện nay ở nước ta và nhiều nước trên thế giới có rất nhiều phương pháp làm đất tương ứng với địa hình và loại đất khác nhau. Có hai phương pháp làm đất phổ biến đó là làm đất toàn diện và làm đất cục bộ : + Làm đất toàn diện là tiến hành cày hay cuốc sâu khoảng từ 20 - 30 cm trên toàn bộ diện tích chuẩn bị trồng rừng. Phương pháp này có ưu điểm là loại bỏ được toàn bộ cỏ dại, bụi cây cải thiện được điều kiện lập địa của đất trồng rừng, thuận lợi cho việc cơ giới hoá sản xuất. Tuy nhiên nó còn có một số nhược điểm sau: Tốn nhiều công sức, đầu tư lớn, dễ gây sói mòn đất. Vì vậy phương pháp này chỉ phù hợp ở những vùng đất tương đối bằng phẳng và có độ dốc nhỏ như vùng đất hoang hoá, đồng cỏ, ruộng bậc thang đã được thi công. + Làm đất cục bộ: Là phương pháp làm đất mà người ta chỉ tác động lên một phần đất canh cụ thể là tác tuỳ theo điều kiện địa hình mà có thể cày theo băng hoặc cày theo đám, phương pháp này có ưu điểm là ít gây sói mòn, tiết kiệm nhân công. Ở nước ta hiện nay, công tác trồng rừng thường được tiến hành một cách phân tán với quy mô nhỏ và chu yếu trên hai loại đất chính sau:
5 - Đất trồng đồi trọc, đất bạc mầu lẫn đá, tầng đất canh tác mỏng, độ dốc lớn. - Đất rừng sau khai thác, độ dốc lớn, lẫn gốc cây có thảm thực vật che phủ Từ việc nghiên cứu các loại hình công nghệ làm đất cho ta thấy, tuỳ thuộc vào đỉều kiện địa hình, địa chất đất trồng, quy mô sản xuất cũng như khả năng đầu tư tài chính thì việc nghiên cứu sử dụng các thiết bị khâu làm đất cũng khác nhau. 1.1 Tình hình nghiên cứu và áp dụng cơ giới hóa khâu làm đất trồng rừng 1.1.1. Trên thế giới Ở trên thế giới việc nghiên cứu các thiết bị cơ giới hoá làm đất trồng rừng tiến hành theo 2 hướng sau: + Nghiên cứu, thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dùng để làm đất nông nghiệp: - Cày không lật đất T.C.Malxev (Nga). - Cày trên đất lẫn đá: Là loại cày cheo 4 lưỡi tự lựa. Mỗi thân cày trang bị cơ cấu tự lựa để khi gặp đá, gốc, rễ cây thì giúp lưỡi cày nâng lên hoặc trượt qua như cày PKC-4-35, PNK-3-5, PKY-4-3. - Cày cân bằng: Làm việc trên đất dốc, khi cày chạy theo hình con thoi. - Máy cày tạo băng. + Nghiên cứu chế tạo các bộ phận làm việc để tăng năng suất lao động (tăng tốc độ cày như cày có diệp bằng thép của viện nghiên cứu trồng rừng và cơ giới hoá Nga…). Các loại máy kéo có công suất cao, hiện đại như Fiat, KOMATSU, BOFORT, TZ 171, T- 130, Valmet… đã áp dụng cho khâu làm đất trồng rừng. Ở một số nước phát triển như: Mỹ, Australia, Nga, Canađa, Brazil,… đã trang bị các máy móc. Thiết bị chuyên dùng cho khâu làm đất và xử lý thực bì như các loại máy cày, các loại máy đào gốc rễ, máy băm thái, thu dọn,…. Đối với địa hình thoải ở Đức người ta dùng máy kéo có công suất 30  45kW kéo theo cày Waldfust, có thể cày đạt độ sâu 5  30cm.
6 Ở Australia sử dụng máy cày chảo nhiều đĩa (6  8) đĩa vun đất thành luống để trồng cây. Ở Nhật Bản, hệ thống máy kéo KOMATSU được chế tạo có công suất từ nhỏ đến lớn (từ 30 đến hàng trăm kW) liên hợp với cày ngầm, như: D 65A, D 85A cày sâu 560  800mm. Ở Brazil đã sử dụng cày ngầm có độ sâu cày trên 1m để làm đất trồng rừng làm cho tốc độ sinh trưởng của cây trồng tăng nhanh đáng kể…. Ở Ytalia người ta chế tạo máy cày răng khế 6 đĩa (mỗi bên 3 đĩa quay về hai phía tạo thành hình chữ V để tạo luống trồng cây), như: Rome TRC 6 – 36 liên hợp với máy kéo Hanomang, KTB cày sâu 30  40cm, bề rộng làm việc 2,2m. Nhìn chung các quy trình công nghệ làm đất trồng rừng của các nước đã được nghiên cứu, chế tạo với công suất lớn để áp dụng cho điều kiện sản xuất lâm nghiệp tập trung quy mô lớn. Do đó, chúng không phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp quy mô nhỏ, phân tán, tầng đất canh tác mỏng. Các thiết bị công tác của các loại máy này có thể xem xét cải tiến để phù hợp với điều kiện đất rừng Việt Nam. 1.1.2. Ở Việt Nam Việc nghiên cứu sử dụng các thiết bị cơ giới hoá vào khâu công việc này đã được các nhà khoa học lâm nghiệp quan tâm từ lâu: Giai đoạn 1960 – 1970, trong việc làm đất trồng rừng đã bước đầu thử nghiệm sử dụng các thiết bị cơ giới như: Máy khoan hố trồng cây Molorbot (Tiệp Khắc), ES-35B (CHDC Đức), cày NKB-2-54M lắp sau máy kéo DT- 54A (Liên Xô) cày toàn diện theo đường đồng mức để làm đất trồng rừng Bạch Đàn ở một số tỉnh phía Bắc. Giai đoạn 1971 – 1980, ngành lâm nghiệp đã nghiên cứu sử dụng máy kéo DT-75 và T-100 để làm bậc thang trên đồi trọc có độ dốc từ 15-30 0 . Sau đó để đáp ứng nhu cầu làm đất trồng rừng ngày càng tăng, PGS.TS Nguyễn Thanh Quế đã nghiên cứu chế tạo cày ngầm CN-1 và CN-2 lắp sau máy kéo
7 DT-54 và DT-75 với độ cày sâu đạt 40  45 cm và đã đưa vào thử nghiệm ở một số địa phương. Nhưng do khả năng đầu tư còn hạn chế, cơ chế sản xuất kinh doanh thay đổi, quy trình công nghệ chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ nên kết quả của đề tài chưa được sử dụng rộng rãi. Việc áp dụng thử nghiệm các máy khoan hố trồng cây cầm tay của nước ngoài vào điều kiện nước ta tỏ ra không phù hợp vì: Trọng lượng máy và độ rung lớn, không phù hợp với thể lực người Việt Nam; Công suất nhỏ, không khoan được ở những loại đất cứng khá đặc trưng cho đất đồi núi ở nước ta; Khi tạo hố lưỡi khoan miết vào thành hố tạo nên một lớp đất chặt quanh thành hố ảnh hưởng xấu đến khả năng sinh trưởng của cây trồng. Vì vậy việc tiến hành nghiên cứu cải tiến các máy khoan hố theo hướng khác phục những nhược điểm trên để có thể đưa vào sử dụng trong sản xuất. Trong những năm gần đây. Cơ giới hoá làm đất trồng rừng đã phát triển lên một bước cao hơn, một số máy móc hiện đại đã được nhập bổ sung và thay thế cho các móc trước kia. Các máy kéo có công suất lớn như T-130 (Liên Xô cũ), KOMATSU, D53A, D53P, D65A, D85A (Nhật Bản) đã được sử dụng vào làm đất trồng rừng tại vùng nguyên liệu giấy Vĩnh Phú, Trung tâm Khoa học – Sản xuất Lâm nghiệp Đông Bắc Bắc Bộ,…. Mặt khác, do điều kiện đầu tư trang thiết bị làm đất trồng rừng còn hạn chế, các quy trình công nghệ làm đất, đặc biệt là đất dốc, đất lẫn đá, gốc và rễ cây chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ; đồng thời điều kiện sản xuất kinh doanh lâm nghiệp đã có nhiều thay đổi so với trước đây, đất có độ dốc dưới 10 0 hầu như đã được sử dụng sản xuất nông nghiệp, đất rừng còn lại phần lớn đã được giao cho dân phát triển sản xuất theo mô hình trang trại với diện tích quy mô nhỏ, phân tán nên việc sử dụng các thiết bị công suất lớn đắt tiền không còn phù hợp. Vì vậy, đề tài cần nghiên cứu để hoàn thiện công nghệ và lựa chọn, cải tiến những thiết bị có công suất nhỏ, phù hợp với điều kiện đất dốc, đất chặt và thường lẫn đá, gốc và rễ cây, đất chua phèn để làm đất trồng rừng nhằm đạt hiệu quả kinh tế - xã hội cao, đồng thời hạn chế được những tác động xấu đến môi trường sinh thái.
8 1.2. Tình hình nghiên cứu và áp dụng máy khoan hố trồng cây làm đất trồng rừng 1.2.1. Trên thế giới Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật như ngày nay thì có rất nhiều loại máy tạo hố trồng cây có kích thước khác nhau ở trên thế giới. Đa số các loại máy này đều làm việc trên nguyên tắc: Chuyển động quay tròn của mũi khoan chủ yếu được dẫn động từ trục thu công suất của máy kéo thông qua truyền động thủy lực hoặc cơ khí, chuyển động lên xuống của mũi khoan được thực hiện nhờ hệ thống thuỷ lực của máy kéo hoặc bằng tay người điều khiển. Thông thường cấu tạo máy khoan hố gồm 3 bộ phận chính: Nguồn động lực, hệ thống truyền lực và lưỡi khoan, ví dụ một số loại mấy khoan hố trồng cây có trên thế giới: Máy khoan hố trồng cây ES – 35B của Đức sử dụng nguồn động lực là động cơ xăng 2 kỳ có công suất 2,5 mã lực. Sơ đồ nguyên lý của máy (hình 1.1) Hình 1.1- Sơ đồ nguyên lý máy khoan hố trồng cây ES – 35B 1- Động cơ xăng 2 kỳ; 2- Côn ly tâm; 3- Bộ truyền bánh răng côn; 4- Khớp nối; 5- Hộp giảm tốc bánh răng trụ; 6- Mũi khoan; 7- Tay điều khiển.
9 Nguyên lý hoạt động của máy khoan hố trồng cây ES – 35B như sau: Mômen được truyền từ trục khuỷu của động cơ 1, qua côn ly tâm 2, qua bộ truyền bánh răng côn 3 để thay đổi phương truyền momen, qua khớp nối 4, qua hộp giảm tốc 5, tại đầu ra của trục thứ cấp hộp giảm tốc 5 có vận tốc quay nhỏ còn mômen lớn đảm bảo đủ lớn để truyền cho mũi khoan số 6 quay tròn và thực hiện cắt đất. Hành trình tiến sâu vào đất là nhờ trọng lượng của máy và kết hợp với lực tỳ của tay người khoan cầm vào tay 7 với những nơi đất rắn chắc. Năng suất của loại máy này có thể đạt được (800 – 1000) hố trong một ngày. Loại máy này có ưu điểm là tính cơ động cao, chi phí nhiên liệu thấp. Tuy nhiên, còn có một số nhược điểm là khi khoan sẽ tạo ra mômen ngược chiều quay tác động lên tay người điều khiển máy làm cho người điều khiển máy phải làm việc rất nặng nhọc. Máy có công suất nhỏ nên khi làm việc trên vùng đất rắn chắc thì năng suất không cao, chất lượng hố thấp. Hiện nay ở các nước phát triển trên thế giới đã sản xuất ra các loại máy khoan hố trồng cây cầm tay 2 người điều khiển (hình 1.2), nhưng do máy sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ cho nên kết cấu và trọng lượng máy lớn (36Kg) gây khó khăn khi vận hành. Để giảm kích thước và khối lượng máy khoan hố, người ta đã sử dụng bộ truyền trục vít- bánh vít thay cho sử dụng bộ truyền bánh răng trụ nên giảm được cả về kết cấu gọn nhẹ và chỉ cần có 1 người điều khiển (hình 1.3), tuy nhiên hiệu suất thấp và tuổi thọ không cao do hiện tượng trượt và tự hãm của bộ truyền trục vít- bánh vít.
10 a) b) Hình 1.2- Máy khoan hố cầm tay hai người điều khiển. a- Máy khoan hố TAN- TEA- 500; b- Máy khoan hố GEN- 330H Hình 1.3- Máy khoan hố cầm tay một người điều khiển. Ngoài ra còn có rất nhiều loại máy khoan hố trồng cây lắp sau các loại máy kéo bánh hơi. Các loại máy khoan này đều được dẫn động từ trục thu công suất qua truyền động các đăng để làm quay mũi khoan (hình 1.4) hoặc được dẫn động qua hệ thống truyền động thuỷ lực (hình 1.5)
11 Hình 1.4- Máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo được dẫn động từ trục thu công suất qua trục các đăng và hộp giảm tốc. Hình 1.5- Máy khoan hố trồng cây với dẫn động thủy lực 1.1.2. Ở Việt Nam Ở nước ta hiện nay cũng nhập khá nhiều các loại máy khoan hố của các nước trên thế giới, xong việc áp dụng và thử nghiệm vào điều kiện nước ta tỏ ra không phù hợp do: Với máy cầm tay thì không phù hợp với thể lực người
12 Việt Nam, công suất nhỏ; Đối với máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo khi tạo hố, thành hố bị miết làm ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng cây trồng. Chính vì vậy trong những năm qua một số tác giả của trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thiết kế, cải tiến máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo cỡ nhỏ 4 bánh và 2 bánh để thích ứng với điều kiện trồng rừng của nước ta như: Năm 2002, kỹ sư Nguyễn Hồng Quang thực hiện đề tài: “Thiết kế máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo BS-8” (hình 1.6). Hình 1.6- Máy khoan hố trồng cây dùng nguồn động lực máy kéo BS-8 1- Mũi khoan; 2- Khớp nối; 3- Hộp giảm tốc; 4-Bánh đai bị động; 5- Trục lắp then hoa; 6- Trục rỗng; 7- Tay đòn; 8- Thanh; 9- Chốt; 10- Khớp nối; 11- Chốt trượt; 12- Rãnh dài hình chữ nhật; 13- Thanh; 14- Chốt; 15- Tấm; 16- Khung đỡ hộp giảm tốc; 17- Trục trung gian; 18- Puly đai trrung gian; 19- Puly đai chủ động. Máy có ưu điểm nhỏ gọn, khoan hố tốt nhưng có nhược điểm là rất khó khăn trong việc di chuyển máy trên địa hình đất Lâm nghiệp của nước ta, hơn nữa khả năng cơ động của LHM máy không cao.
13 Năm 2005, kỹ sư Lưu Thùy Linh thực hiện đề tài: “ Thiết kế máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura”. Sơ đồ nguyên lý máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura với dẫn truyền lực các đăng như hình 1.7: Hình 1.7- Máy khoan hố trồng cây dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Shibaura 1- Lưỡi khoan; 2- Hộp giảm tốc; 3- Khối nặng; 4- Trục các đăng; 5- Tay đòn; 6- Mặt bích; 7- Thanh nối với hệ thống thủy lực; 8- Thanh nâng; 9- Thanh treo dưới; 10- Khung hộp giảm tốc. Máy khoan hố trồng cây dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Shibaura đã khắc phục được nhược điểm của máy khoan hố lắp trên máy kéo BS8 là dễ dàng di chuyển trên địa hình đất Lâm nghiệp nhưng cũng có nhược điểm là: Khi khoan, mũi khoan gặp phải vật cản như gốc cây hay đá sẽ gây quá tải đột ngột làm phá hỏng máy khoan. Để khắc phục nhược điểm này người ta đã thay thế hệ thống dẫn động cơ khí bằng dẫn động thủy lực cho mũi khoan. Năm 2006, kỹ sư Nguyễn Thị Thắm thực hiện đề tài: “ Thiết kế máy khoan hố trồng cây với dẫn động thuỷ lực lắp trên máy kéo Shibaura” (hình 1.8).
14 Hình 1.8- Máy khoan hố trồng cây với dẫn động thủy lực lắp trên máy kéo Shibaura 1- Mũi khoan; 2- Khớp nối; 3- Môtơ thủy lực; 4- Tay đòn; 5- Tay đòn nâng hạ; 6- Thanh; 7- Thanh treo dưới; 8- Khung môtơ thủy lực; 9- Bơm thủy lực; 10- Giá chữ L; 11- Khớp; 12- Trục thu công suất; 13- Thùng dầu; 14- Hộp van phân phối; 15- Đế hộp van phân phối; 16- Van an toàn; 17- Đường dẫn dầu. Máy có ưu điểm khoan được hai hố cùng một lúc, tránh được những hư hỏng khi mũi khoan gặp vật cản lớn. Năm 2006, PGS- TS Nông Văn Vìn trường Đại học nông nghiệp trong khi thực hiện đề tài cấp nhà nước đã thiết kế chế tạo và thử nghiệm thành công máy khoan hố trồng cây dẫn động thủy lực lắp trên máy kéo Shibaura SD3100 (hình 1.9). LHM máy đã được khảo nghiệm và làm thử tại Lâm trường Tam Thanh – Phú Thọ. Kết quả khảo nghiệm cho thấy nguyên lý làm việc của LHM máy rất tốt, tuy nhiên năng suất chưa cao và đặc biết sau một thời gian làm việc dầu thủy lực nóng làm giảm khả năng tải của lưỡi khoan.
15 Hình 1.9- Khảo nghiệm máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura SD3000A với dẫn động thủy lực. Máy có ưu điểm là dễ điều khiển, hố được tạo ra có phương thẳng đứng. Tuy nhiên máy vẫn chưa tận dụng được hết công suất của máy kéo, hệ thống thủy lực làm việc liên tục và không có hệ thống làm mát dẫn đến dầu thủy lực nóng làm giảm hiệu suất khoan hố hoặc không khoan được hố, không phù hợp khi khoan hố ở những nơi đất dốc. 1.1.3. Kết luận chương 1 Trên thế giới, máy khoan hố trồng cây được sử dụng rất phổ biến với nhiều chủng loại khác nhau để cơ giới hóa khâu làm đất trồng rừng, loại cầm tay (một người điều khiển và loại hai người điều khiển) và loại lắp trên máy kéo (dẫn động bằng cơ khí và loại dẫn động bằng thủy lực). Ở nước ta, trong những năm gần đây được sự quan tâm của nhà nước đã có một số công trình nghiên cứu, thiết kế chế tạo và thử nghiệm máy khoan hố trồng cây lắp trên các máy kéo cỡ nhỏ để làm đât trồng rừng, cụ thể: Máy khoan hố trồng cây (dẫn động cơ khí và loại dẫn động thủy lực lắp trên máy kéo BS8 – Đề tài do PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì); Máy khoan hố trồng cây dẫn động thủy lực lắp trên máy kéo Shibaura SD 3000A – Đề tài
16 do PGS.TS Nông Văn Vìn chủ trì; Máy khoan hố trồng cây dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo MTZ 50 phục vụ cơ giới hóa làm đất vùng Tây Nguyên; - Thông số đầu vào phục vụ thiết kế máy khoan hố trồng cây chủ yếu tiến hành theo phương pháp nghiên cứu thực nghiệm như xác định mô men cản trên trục lưỡi khoan, tốc độ làm việc của lưỡi khoan và lực ấn lưỡi khoan vào đất… được lấy theo kinh nghiệm nên các thông số thiết kế máy chưa được tối ưu. - Bộ phận làm việc chủ yếu của máy khoan hố là lưỡi khoan, kết cấu và kích thước hình học của nó quyết định đến chất lượng và năng suất làm việc của máy khoan. Việc nghiên cứu thiết kế nó của các công trình thiết kế từ trước tới nay chủ yếu dựa vào kinh nghiệm để lựa chọn là chủ yếu. Vì vậy cần thiết phải có những nghiên cứu cơ bản để xác định thông số cấu tạo tối ưu cũng như lực ấn cần thiết khi nó làm việc sao cho chi phí năng lượng cho khoan hố là tối thiểu và năng suất đạt cực đại.
17 CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy khoan hố lắp trên máy kéo Shibaura 3000A đến mô men cản trên trục lưỡi khoan và năng suất khi làm việc. Kết quả nghiên cứu làm cơ sở cho việc thiết kế cải tiến lưỡi khoan và chọn chế độ sử dụng liên hợp máy hợp lý. 2.2. Đối tượng nghiên cứu Trong những năm gần đây, nước ta đã nhập nhiều loại máy kéo bốn bánh cỡ vừa và nhỏ từ Nhật Bản để phục vụ sản xuất nông nghiệp như Shibaura, Kubota…. Các loại máy kéo này là kiểu máy kéo lớn thu nhỏ, có nhiều tính năng tốt như công suất trung bình, tiết kiệm nhiên liệu , giá cả vừa phải và đặc biệt là máy có hai cầu chủ động nên có khả năng bám tốt… Trên cơ sở tận dụng nguồn động lực sẵn có và phát huy tính năng tác dụng của loại máy kéo đó để phục vụ sản xuất lâm nghiệp, đẩy mạnh công tác cơ giới hoá khâu làm đất trồng rừng. Năm 2006, PGS-TS. Nông Văn Vìn -Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, thực hiện đề tài cấp nhà nước KC 07 - 26 đã thiết kế chế tạo máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura-3000A với dẫn động thuỷ lực Đề tài đã nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm thành công LHM gồm máy kéo Shibaura 3000A (4x4) với thiết bị khoan hố phục vụ trồng
18 rừng được lắp trên hệ thống treo của máy kéo. Khi khoan hố, mô men quay được truyền từ động cơ thủy lực qua hộp giảm tốc bánh răng côn đến làm quay trục mũi khoan, lực ấn lưỡi khoan vào đất được thực hiện nhờ xi lanh thủy lực của hệ thống nâng hạ lắp sau máy kéo. Xuất phát từ mục tiêu nghiên cứu như đã nêu ở trên thì đối tượng nghiên cứu vấn đề này rất rộng. Riêng các loại lưỡi khoan dùng để khoan hố hiện naycó tới trên 10 dạng khác nhau như: Dạng lưỡi khoan xoắn rộng, xoắn hẹp, dạng cánh nâng, dạng lưỡi thìa, dạng khung, dạng lò so mũi xoắn, dạng khoan nông cánh rộng. Trong mỗi dạng lại có nhiều loại khác nhau ( khoan lỗ rộng, khoan lỗ trung bình, khoan lỗ hẹp ) . loại đất để nghiên cứu cũng có rất nhiều. Chọn đối tượng nghiên cứu chính là chọn dạng lưỡi khoan và chọn đất để tiến hành làm thực nghiệm. 2.2.1. Giới thiệu máy kéo Shibaura-3000A Máy kéo Shibaura-3000A là loại máy kéo 4 bánh do Nhật Bản sản xuất được nhập vào nước ta để phục vụ sản xuất nông nghiệp. Máy có kết cấu đơn giản, ổn định, dễ sử dụng, thích hợp với mọi loại đất: Ruộng khô, ruộng nước, vườn cây ăn quả, trang trại lâm nghiệp. Máy có thể sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, có thể lắp: Cày chảo, máy phay, rơmooc. Ngoài ra có thể làm động lực tĩnh cho các loại máy tuốt lúa, máy bơm nước, máy phát điện và nhiều máy khác. Không chỉ phù hợp với hoạt động nông nghiệp thuần tuý, máy còn có thể dùng cho các họat động sản xuất lâm nghiệp vì nó đáp ứng được yêu cầu làm việc trên nhiều vùng địa hình thoải Việt Nam. Máy kéo Shibaura-3000A có 4 bánh chủ động gồm hai phần chính là động cơ và hệ thống truyền lực. Động cơ của máy là động cơ Điêzel, công suất 30 mã lực. Hệ thống truyền lực gồm côn ma sát, hộp số, truyền lực trung ương, hộp vi sai.
19 Máy kéo có khả năng làm việc tốt, tiêu thụ năng lượng thấp, kích thước nhỏ gọn, phù hợp với diện tích canh tác nhỏ và điều kiện đường xá ở nông thôn. Hình 2.1. Hình dáng bên ngoài của máy kéo Shibaura-3000A Một số thông số và đặc tính kỹ thuật của máy kéo Shibaura-3000A cho ở (bảng 2.1) và tỷ số truyền của hệ thống truyền lực (bảng 2.2) Bảng 2.1 Đặc tính kỹ thuật của máy kéo Shibaura-3000A Thông số Giá trị Đơn vị Ghi chú Cầu trước - Mã hiệu lốp: 8 - 16 - Đường kính bánh xe (D1) 750 mm - Bề rộng bánh xe (b1) 220 mm - Áp suất không khí (p1) 1,6 -3,5 KG/cm2 (1245 – 1223) mm