Nghiên cứu hoàn thiện máy khoan hố trồng rừng KHTC - 1200 lắp trên máy kéo SHIBAURA - 3000A

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NƠNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------- ðINH HỒNG MINH NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN MÁY KHOAN HỐ TRỒNG RỪNG KHTC - 1200 LẮP TRÊN MÁY KÉO SHIBAURA - 3000A LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hĩa nơng lâm nghiệp Mã số: 60 52 14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nơng Văn Vìn HÀ NỘI - 2008 i LỜI CAM ðOAN Tơi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề sử dụng đ

pdf85 trang | Chia sẻ: huyen82 | Ngày: 09/12/2013 | Lượt xem: 1433 | Lượt tải: 2download
Tóm tắt tài liệu Nghiên cứu hoàn thiện máy khoan hố trồng rừng KHTC - 1200 lắp trên máy kéo SHIBAURA - 3000A, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ể bảo vệ một học vị nào. Tơi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả ðinh Hồng Minh Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp Cao học Cơ khí khố 15 chuyên nghành Cơ khí động lực, trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội. Tơi đã nhận được sự giúp đỡ, giảng dậy nhiệt tình của các thầy cơ giáo trong nhà trường. Nhân dịp này, tơi xin bầy tỏ lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy cơ giáo trong nhà trường, các thầy cơ khoa Cơ điện, các thầy cơ trong bộ mơn Cơ khí động lực Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội, các thầy cơ trong khoa Cơ điện và Cơng trình, các thầy cơ trong bộ mơn ðiện và Tự động hố Trường ðại học lân nghiệp. Tơi xin bày tỏ lời cảm ơn đặc biệt sâu sắc tới PGS.TS. Nơng Văn Vìn, TS. Trần Kim Khơi đã quan tâm tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành đề tài nghiên cứu này. Xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp và những người thân đã động viên giúp đỡ tơi trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài. Quá trình thực hiện đề tài, khơng tránh khỏi những thiếu sĩt, rất mong tiếp tục nhận được sự đĩng gĩp ý kiến của các thầy cơ giáo và các bạn đồng nghiệp đối với đề tài nghiên cứu của tơi để đề tài hồn thiện hơn. Tác giả ðinh Hồng Minh Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các bảng v Danh mục các hình vi Lời nĩi đầu 1 1. ðặt vấn đề 1 2. Mục đích và yêu cầu của đề tài 4 Chương 1. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu 5 1.1. Quy mơ và hình thức tổ chức sản xuất lâm nghiệp 5 1.1.1. Trên thế giới 5 1.1.2. Ở Việt Nam 6 1.2. Tình hình cơ giới hĩa trong sản xuất nơng lâm nghiệp 6 1.2.1. Tình hình cơ giới hố và lịch sử phát triển máy mĩc cơ giới hố trên thế giới. 6 1.2.2. Tình hình cơ giới hố trong sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam 8 1.3. Tình hình nghiên cứu và áp dụng cơng nghệ, thiết bị cơ giới hĩa xử lý thực bì làm đất trồng rừng ở Việt Nam và trên thế giới 11 1.3.1. Trên thế giới 11 1.3.2. ở Việt Nam 15 1.4. Tình hình nghiên cứu và áp dụng cơng nghệ thiết bị trồng rừng ở Việt Nam và trên thế giới 18 1.4.1. Trên thế giới 18 1.4.2. ở Việt Nam 20 Chương 2. đối tượng và phương pháp nghiên cứu 23 2.1. ðối tượng nghiên cứu 23 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… iv 2.1.1. Các thơng số kỹ thuật của máy khoan hố trồng cây KHTC – 1200 lắp trên máy kéo Shibaura – 3000A 23 2.1.2. Các thơng số kỹ thuật của máy kéo SHIBAURA−3000A 24 2.1.3. Các thơng số kỹ thuât của hệ thống truyền động thủy lực cho máy khoan hố KHTC -1200 26 2.1.4. Thơng số kỹ thuật của hệ thống nâng hạ 27 2.2. Phương pháp nghiên cứu 28 2.2.1. Phương pháp tính tốn, thiết kế 28 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 28 Chương 3. nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống làm mát dầu thủy lực 30 3.1. Lựa chọn dầu thuỷ lực để tính tốn 30 3.2. Lựa chọn nguyên lý làm việc của thiết bị làm mát dầu thủy lực 31 3.3. Yêu cầu của thiết bị làm mát dầu thủy lực 34 3.4. Lựa chọn các thơng số để tính tốn 35 3.5. Chế tạo hệ thống làm mát dầu thủy lực 45 Chương 4. Nghiên cứu, tính tốn cơ cấu ép 49 4.1. Nguyên lý làm việc của máy khoan hố trồng cây KHTC – 1200 lắp trên máy kéo shibaura – 3000A 49 4.2. Lựa chọn nguyên lý để tính tốn 52 4.3. Tính tốn, thiết kế cơ cấu ép bằng lị xo 53 Chương 5. khảo nghiệm hệ thống làm mát dầu thủy lực 64 5.1.Mục đích, nội dung và phương pháp khảo nghiệm 64 5.2.Phương pháp khảo nghiệm 64 5.2.1. Phương tiện và thiết bị khảo nghiệm 64 5.2.2. Phương pháp khảo nghiệm 69 5.3. Các phương án khảo nghiệm 70 Kết luận và đề nghị 73 Tài liệu tham khảo 74 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. ðặc tính kỹ thuật của máy kéo SHIBAURA−3000A.....................25 Bảng 2.2. Danh mục các thiết bị đo chủ yếu đã sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm..................................................................................30 Bảng 3.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu thuỷ lực...........................................31 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Các bộ phận chính của máy khoan hố trồng cây...........................23 Hình 2.2. Sơ đồ truyền động thủy lực cho máy khoan hố trồng rừng ............26 Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống truyền động và điều khiển máy khoan hố .............27 Hình 3.1. Một số thiết bị trao đổi nhiệt .........................................................33 Hình 3.2. Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn hoạt động liên tục kiểu ống cĩ cánh...34 Hình 3.3. Các thơng số cơ bản của thiết bị....................................................35 Hình 3.4. Hệ thống làm mát dầu thủy lực sau khi chế tạo .............................46 Hình 3.5. Hệ thống làm mát dầu thủy lực lắp trên máy kéo ..........................46 Hình 3 6. Sơ đồ truyền động thủy lực của máy khoan hố khi lắp thêm bộ làm mặt dầu thủy lực....................................................................47 Hình 4.1. Chế độ cắt của cạnh sắc cắt cĩ trượt..............................................49 Hình 4.2. Hình chiếu của lưỡi cắt trên mặt phẳng vuơng gĩc với trục quay ..50 Hình 4.3. Sơ đồ xác định mơ men ma sát trên lưỡi cắt do khối đất trong lịng hố sinh ra. ...........................................................................51 Hình 4.4. Các vị trí khoan khác nhau............................................................54 Hình 4.5. a, b, c. Các vị trí khoan khác nhau được tính tốn và vẽ trên Inventor .......................................................................................58 Hình 4.6. Bản vẽ thiết kế lị xo .....................................................................63 Hình 5.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ.........................65 Hình 5.2. Sơ đồ kết cấu của cạc chuyển đổi A/D ..........................................67 Hình 5.3. Sơ đồ liên kết các thiết bị đo ở ba vị trí khác nhau ........................68 Hình 5.4. Kiểm tra nhiệt độ bằng đồng hồ đo thơng dụng.............................70 Hình 5.5. Kết quả khảo nghiệm khi lắp hệ thống làm mát và khi khơng lắp hệ thống làm mát dầu thủy lực .....................................................71 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 1 LỜI NĨI ðẦU 1. ðặt vấn đề ðào hố trồng rừng là một cơng việc nặng nhọc, tốn nhiều cơng sức trong quá trình tái tạo rừng. ðã cĩ nhiều thiết bị khoan hố trồng rừng của n- ước ngồi cũng như đã cĩ một số cơng trình nghiên cứu của nước ta về vấn đề này tuy nhiên do nhiều lý do nên các thiết bị này vẫn chưa phổ biến được rỗng rãi trong sản xuất. Những năm trước đây Việt Nam là một nước cĩ nền kinh tế chậm phát triển, các hoạt động sản xuất trong nước chủ yếu dựa vào sản xuất nơng lâm nghiệp, số lượng lao động tham gia sản xuất nơng lâm nghiệp chiếm trên 80% tổng số lao động trong cả nước. Hoạt động sản xuất nơng lâm nghiệp mang tính thời vụ nên hiệu quả sử dụng lao động rất thấp, thời gian nhàn rỗi khá nhiều, thu nhập bình quân đầu người rất thấp. Hơn nữa sản xuất nơng lâm nghiệp chiếm tỷ trọng thấp trong nền kinh tế quốc dân khơng tương ứng với tỷ lệ lao động. Trong những năm gần đây nền kinh tế nước ta đã cĩ những bước phát triển mạnh mẽ, nhà nước đã tập chung hơn vào đầu tư phát triển trong nhiều lĩnh vực, các nhà máy, các khu cơng nghiệp được xây dựng nhiều và phát triển rất nhanh, thu hút được rất nhiều lao động nhàn rỗi từ nơng thơn làm giảm đáng kể số lao động phục vụ trong sản xuất nơng lâm nghiệp làm tăng thu nhập, thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Tuy nhiên sản xuất nơng lâm nghiệp vẫn giữ vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nhờ áp dụng những tiến bộ khoa học vào trong sản xuất nơng lâm nghiệp. Sản xuất nơng nghiệp nĩi chung và sản xuất lâm nghiệp nĩi riêng là một quá trình sản xuất đặc thù nĩ mang tính độc lập cao, điều kiện sản xuất phức tạp, tiêu tốn nhiều lao động. ðể nâng cao năng suất, giảm nhẹ sức lao động cho các khâu sản xuất, trong sản xuất lâm nghiệp cần thiết phải áp dụng Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 2 cơ giới hố tổng hợp và sử dụng các phương tiện hữu ích, áp dụng các hệ thống máy mĩc phù hợp với từng vùng sản xuất, từng mục đích cơng việc. Hơn nữa ở nước ta vùng sản xuất lâm nghiệp lại tập chung ở vùng trung du và miền núi là chủ yếu chiếm 75% tổng diện tích đất tự nhiên và chiếm 50% tổng diện tích đất canh tác của tồn quốc. Vùng đất này được phân bố rải rác trên các sườn đồi, sườn núi và trong các thung lũng. Chúng được phân bố trên các độ dốc và trên các độ cao khác nhau, nhiều vùng nằm ở độ cao trên 500m. Với đặc trưng khí hậu nhiệt đới giĩ mùa, vùng này cho phép sản xuất nhiều sản phẩm lâm nghiệp phong phú, đa dạng, đáp ứng yêu cầu sử dụng trong nước và xuất khẩu. ðiều kiện cơ giới hố lâm nghiệp ở vùng đồi núi thiên về khĩ khăn hơn là thuận lợi, trước hết là do địa hình phức tạp, độ dốc lớn và khơng đồng đều, nhiều gĩc cạnh, đường xá đi lại gặp rất nhiều khĩ khăn. Việc cơ giới hĩa trong sản xuất lâm nghiệp càng gặp rất nhiều khĩ khăn hơn vì vùng đất dành cho cây lâm nghiệp thường phân bố ở độ dốc cao hơn, khơng cĩ đường hoặc chỉ là những loại đường xấu. Ngồi đặc điểm về địa hình, vùng đồi núi cịn là vùng cĩ cơ cấu cây trồng rất đa dạng, khơng thể cơ giới hố trên diện tích rộng. Do đặc điểm trên cần phải nghiên cứu thiết kế, cải tiến để cĩ những loại máy riêng, phù hợp với điều kiện tự nhiên, tập quán sản xuất của vùng đồi núi. Nguồn động lực để thực hiện cơ giới hĩa lâm nghiệp chủ yếu là các loại máy kéo. Các liên hợp máy kéo đảm nhiệm hầu hết các khâu cơng nghệ từ xử lý thực bì, trồng, chăm sĩc đến khai thác các sản phẩm lâm nghiệp. Tính chất cơng việc của từng khâu cơng nghệ cũng rất đa dạng do điều kiện sản xuất ở mỗi khu vực, mỗi giai đoạn cĩ những đặc thù riêng. Trong khi đĩ mỗi loại máy kéo chỉ phát huy hiệu quả sử dụng trong những điều kiện nhất định. Do vậy, để thực hiện cơ giới hĩa sản xuất lâm nghiệp nĩi chung và ở vùng đất dốc nĩi riêng địi hỏi Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 3 phải cĩ một hệ thống các máy kéo phù hợp với điều kiện sản xuất. ðể đáp ứng yêu cầu cơ giới hố lâm nghiệp vùng đất dốc, nhiều nước cơng nghiệp phát triển đã chế tạo ra các loại máy kéo chuyên dùng cĩ tính an tồn cao, khả năng kéo bám tốt, nhờ đĩ nâng cao hiệu quả sử dụng một cách rõ rệt. Tuy nhiên, các loại máy này thường rất đắt tiền. Vì vậy, xu hướng cải tiến các máy kéo nơng nghiệp thơng dụng cho đồng bằng để đáp ứng phần nào các cơng việc cơ giới hố trên vùng đất dốc lâm nghiệp vẫn được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Các máy khoan hố trồng cây cầm tay của nước ngồi cĩ trọng lượng máy và độ rung lớn, khơng phù hợp với thể lực người Việt Nam, cơng suất cịn nhỏ, khơng 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. Hiện cũng đã cĩ máy khoan hố lắp cùng máy kéo 2 bánh nhưng do cơng suất nhỏ, trọng lượng bé nên chỉ phù hợp với các vùng đất cĩ độ cứng thấp khơng đặc trưng cho phần lớn đất đai ở nước ta. Ở nước ta, một mặt do nền cơng nghiệp chế tạo máy nĩi chung và chế tạo máy kéo nĩi riêng chưa phát triển, mặt khác do khả năng về vốn đầu tư cịn rất hạn chế, do đĩ vấn đề trang bị nguồn động lực cho các vùng sản xuất lâm nghiệp gặp rất nhiều khĩ khăn. Và thực tế, mức độ thực hiện cơ giới hĩa sản xuất lâm nghiệp ở nước ta hiện nay cịn ở mức độ rất thấp, nguyên nhân chủ yếu là do nguồn động lực chưa đáp ứng được. Với những lý do trên, việc nghiên cứu cải tiến các máy kéo nơng nghiệp thơng dụng ở đồng bằng để cĩ thể thực hiện cơ giới trên vùng đất dốc lâm nghiệp là một nhu cầu cấp thiết trong điều kiện sản xuất nơng lâm nghiệp ở nước ta hiện nay. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 4 Chính vì vậy đề tài nhánh cấp nhà nước mã số KC – 07 – 26 – 01 do PGS.TS. Nơng Văn Vìn chủ trì đã thiết kế chế tạo một loại máy khoan hố trồng rừng KHTC – 1200 lắp trên máy kéo Shibaura – 3000A cĩ các tính năng kỹ thuật đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật trồng rừng. Triển vọng áp dụng loại máy khoan này vào thực tiễn sản xuất là rất cao. Tuy nhiên cịn tồn tại một số nhược điểm là dầu thủy lực nhanh nĩng, khi khoan trên đất cĩ nhiều đá, sỏi thì máy khoan khơng tự ăn sâu được. Xuất phát từ những nhược điểm trên tơi đã chọn đề tài “Nghiên cứu hồn thiện máy khoan hố trồng rừng KHTC - 1200 lắp trên máy kéo Shibaura – 3000A" để làm đề tài nghiên cứu của mình. 2. Mục đích và yêu cầu của đề tài Mục đích: - Xây dựng được những cơ sở khoa học để thiết kế, chế tạo bộ làm mát dầu thủy lực để hồn thiện máy khoan hố trồng rừng KHTC – 1200 lắp trên máy kéo shibaura – 3000A nhằm nâng cao các tính năng sử dụng của máy, gĩp phần giải quyết được khâu cơ giới hĩa trồng rừng và đưa loại máy này vào sử dụng rộng rãi. - Tính tốn, thiết kế cơ cấu ép để máy khoan hố trồng rừng KHTC - 1200 làm việc được trên nhiều loại đất khác nhau. Yêu cầu: − Nghiên cứu, tính tốn, chế tạo hệ thống làm mát dầu thuỷ lực và khảo nghiệm hệ thống. − Nghiên cứu, tính tốn cơ cấu ép để máy khoan hố trồng rừng KHTC – 1200 làm việc được trên nhiều loại đất khác nhau. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 5 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Quy mơ và hình thức tổ chức sản xuất lâm nghiệp 1.1.1. Trên thế giới Tùy thuộc vào điều kiện kính tế, xã hội và những đặc thù riêng của mỗi nước, của từng vùng trong một nước, việc tổ chức sản xuất lâm nghiệp cĩ thể thực hiện theo các phương thức khác nhau với các quy mơ khác nhau. Một đặc điểm đặc trưng nhất là vùng đất để sản xuất lâm nghiệp và sản xuất nơng nghiệp thường xen lẫn nhau, trên các độ dốc thấp thường dành cho sản xuất nơng nghiệp (nhỏ hơn 12−150), cịn ở các độ dốc cao hơn dành cho sản xuất lâm nghiệp hoặc các loại cây ăn quả lâu năm. Do vậy, hầu hết ở những vùng, những nước cĩ nền kinh tế chưa phát triển thưởng sử dụng mơ hình sản xuất nơng lâm kết hợp với quy mơ nhỏ và vừa. Khái niệm về hệ thống máy mĩc thiết bị cơ giới hĩa cũng dành chung cho cơ giới hĩa nơng lâm nghiệp, trong đĩ nguồn động lực chính là máy kéo, cĩ thể liên hợp với các loại máy cơng tác khác nhau, cĩ thể là máy lâm nghiệp hoặc máy nơng nghiệp. Với dạng mơ hình này sẽ khai thác nguồn động lực cĩ hiệu quả hơn, cần ít vốn hơn. Tuy nhiên, nếu điều kiện kinh tế, xã hội cho phép thì nên sử dụng mơ hình chuyên canh, tách biệt thành những trang trại riêng chỉ sản xuất cây lâm nghiệp, kể cả trên các độ dốc thấp cũng khơng trồng cây nơng nghiệp. ðồng thời trang bị các máy chuyên dùng cĩ tính năng kỹ thuật cao. Loại mơ hình này cho hiệu quả kinh tế cao nhưng địi hỏi vốn lớn và cần giải quyết một số vấn đề liên quan đến xã hội như giải quyết cơng ăn việc làm cho các hộ nơng dân ở khu vực đĩ. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 6 1.1.2. Ở Việt Nam Từ khi thực hiện chủ trương của Chính phủ về việc giao đất, giao rừng cho các hộ nơng dân sử dụng lâu dài, các nơng trường quốc doanh bị thu hẹp lại. Loại hình sản xuất trang trại được hình thành, nhưng hầu hết là ở mức độ quy mơ nhỏ và chưa phải là phổ biến trong tồn quốc. Mơ hình sản xuất phổ biến hơn cả là mơ hình sản xuất nơng lâm kết hợp, trong đĩ các hộ nơng dân làm chủ, Nhà nước chỉ hỗ trợ một phần nào về vốn đầu tư trồng rừng, bao tiêu sản phẩm. Do những đặc điểm trên, việc thực hiện cơ giới hĩa cũng cĩ nhiều biến đổi. Việc trang bị máy mĩc, thiết bị cơ giới hĩa sản xuất nơng lâm nghiệp được tư nhân hĩa với trình độ kỹ thuật ở mức thấp vì thiếu vốn đầu tư, chủ yếu sử dụng các nguồn động lực là các máy kéo nơng nghiệp cỡ cơng suất nhỏ và cỡ trung. ðối với các lâm trường quốc doanh (chỉ tồn tại với số lượng rất ít), mặc dù cĩ vốn đầu tư lớn hơn so với các nơng hộ nhưng cũng khơng phát triển được hệ thống máy mĩc thiết bị cơ giới hĩa, thậm chí khơng cịn tồn tại (ở hầu hết các lâm trường, nơng trường miền Bắc). Khi cần thực hiện một số khâu cơ giới hĩa họ thuê các các chủ tư nhân cĩ hiệu quả hơn. 1.2. Tình hình cơ giới hố trong sản xuất nơng lâm nghiệp 1.2.1. Tình hình cơ giới hố và lịch sử phát triển máy mĩc cơ giới hố trên thế giới Cơ giới hố là sự thay thế sức lao động của con người bằng máy mĩc để thực hiện nhanh chĩng với năng suất và hiệu quả cao những cơng việc nặng nhọc. Hiệu quả lao động của nĩ thể hiện ở chỗ một người với tầm vĩc và sức lực cĩ hạn của mình cĩ thể vận hành được những cỗ máy cĩ năng suất và hiệu quả bằng nhiều người cộng lại, rút ngắn được thời gian, giảm chi phí và tăng năng suất lao động. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 7 Cùng với sự phát triển của khoa học cơng nghệ con người đã ngày càng thay thế nhiều máy mĩc vào trong sản xuất và cuộc sống hàng ngày giúp làm giảm sức lao động của con người. Máy mĩc sẽ thực hiện nhanh chĩng, chính xác với năng suất và hiệu quả cao những cơng việc nặng nhọc. Nhiều hệ thống máy mĩc tự động đã thay thế con người trong việc điều khiển các quá trình sản xuất phức tạp và tinh vi với năng suất cao và chất lượng tốt. Tự động hố các quá trình sản xuất đã thay đổi hẳn tính chất lao động, cải thiện điều kiện làm việc của cơng nhân nhất là ở những khâu nặng nhọc, độc hại nguy hiểm tạo điều kiện giảm thời gian lao động, khắc phục dần giữa lao động chân tay và lao động trí ĩc. Các loại máy được sử dụng thơng thường gồm 2 phần: phần động lực và phần các thiết bị chấp hành hay cịn gọi là máy cơng tác. Trong lịch sử phát triển nghành chế tạo máy, những chiếc máy hơi nước (động cơ đốt ngồi) đầu tiên được chế tạo ra đã giúp con người trong việc cơ giới hố, chúng thường được sử dụng với những cơng việc tĩnh tại hoặc được sử dụng với những cỗ máy lớn khơng yêu cầu cao về giới hạn kích thước như tầu thuỷ, tầu hoả... Tuy nhiên những chiếc máy này cĩ hình dạng và kích thước rất cồng kềnh gây ra bất tiện trong quá trình sử dụng. Do những nhược điểm của nĩ nên hiện nay động cơ hơi nước ít được sử dụng, nhưng động cơ hơi nước vẫn là thành tựu vĩ đại của lồi người nĩ mở đường cho kỷ nguyên của máy mĩc và ngành cơ khí. ðể khắc phục những nhược điểm của máy hơi nước các nhà khoa học đã phát minh ra động cơ đốt trong với kích thước nhỏ gọn hơn nhiều mà cơng xuất lại lớn hơn nhiều. Ngày nay ngồi các loại động cơ đốt trong được sử dụng phổ biến cịn cĩ loại động cơ sử dụng điện năng đĩ là động cơ điện. Các loại động cơ kết hợp với các loại máy cơng cụ đã thực sự thay thế dần sức lao động con người. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 8 Qua thực tiễn lao động và sản xuất con người đã chế tạo ra các loại máy cơng cụ khác nhau nhằm thực hiện một hoặc một số cơng việc nào đĩ trong quá trình sản xuất. Với sự phát triển của khoa học cơng nghệ thì hầu như trong tất cả các lĩnh vực đều cĩ các loại máy mĩc cĩ thể thay thế cho con người từ những cơng việc phổ thơng như cơng việc chân tay nặng nhọc đến các cơng viêc địi hỏi sự khéo léo và trí thơng minh của con người. Cùng với sự ra đời của các loại máy mĩc là các cơ cấu hoặc các hệ thống chuyển động đơn giản như bộ truyền động đai, bộ truyền động xích, bộ truyền động bánh răng, bộ truyền động trục vít – bánh vít, cơ cấu biến đổi chuyển động tay quay con trượt....Nĩ đã đáp ứng được phần lớn nhu cầu truyền động trong cơ khí. ðối với máy kéo nĩi chung và máy kéo lớn nĩi riêng đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và cơng bố. Các cơng trình nghiên cứu này thường là xây dựng cơ sở lý thuyết động lực học hoặc dạng mơ hình tốn. Các cơng trình này mang đến thành tựu to lớn cho lĩnh vực ơtơ - máy kéo làm cơ sở cho các cán bộ chuyên mơn triển khai áp dụng. Tuy nhiên đối với các loại máy kéo nhỏ thì lại ít được nghiên cứu, đặc biệt là các cơng trình nghiên cứu mang đặc thù lâm nghiệp thì càng hạn chế. 1.2.2. Tình hình cơ giới hố trong sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam Máy mĩc cơ khí hố nơng lâm nghiệp được du nhập vào nước ta khá muộn khoảng cuối những năm 50 đầu những năm 60 của thế kỷ 20 sau khi cách mạng tháng 8 thành cơng và chủ yếu tập chung ở miền Bắc vì miền Nam cịn bị chia cắt. Sau năm 1975 khi đất nước hồn tồn thống nhất cơ khí hố nơng lâm nghiệp được đẩy mạnh trên tồn quốc nhưng đến giữa và cuối những năm 80 cơ khí hố nơng lâm nghiệp cĩ phần bị giảm sút do điều kiện sản xuất và trình độ khoa học kỹ thuật của ta cịn hạn chế. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 9 Từ năm 1955 đến năm 1975 đây là giai đoạn đất nước bị chia cắt làm hai miền. Miền Nam bị xâm chiếm bởi đế quốc Mỹ, trong giai đoạn này sản xuất nơng lâm nghiệp chủ yếu tập chung vào khai hoang các vùng đất mới. Miền Bắc được chú trọng phát triển nơng nghiệp nhằm phát triển kinh tế và cung cấp lương thực cho chiến trường Miền Nam, trong giai đoạn này sản xuất lân nghiệp ít được quan tâm mà chủ yếu là chúng ta khai thác rừng phục vụ cho nhu cầu của đất nước nên giai đoạn này máy mĩc cơ giới hố chủ yếu tập chung cho các hoạt động của sản xuất nơng nghiệp như: cơ giới hố khâu làm đất, gieo hạt, chăm sĩc...nhưng chủ yếu vẫn tập chung ở các nơng trường quốc doanh và các khu kinh tế trọng điểm [4]. Giai đoạn từ năm 1976 đến năm 1985 đây là giai đoạn sau khi đất nước hồn tồn thống nhất cơ giới hố nơng lâm nghiệp được ðảng và Nhà nước chú trọng phát triển trên phạm vi tồn quốc. Tuy nhiên trong giai đoạn này miền Bắc chủ yếu nhập các loại máy kéo từ các nước Liên Xơ, Trung Quốc và các nước ðơng Âu, trong đĩ số lượng máy kéo nhập từ Liên Xơ chiếm nhiều nhất. Về chất lượng, qua thực tế sử dụng nhiều năm đã khẳng định loại máy kéo bánh MTZ-50/80 và loại máy kéo xích DT-75 do Liên Xơ chế tạo là phù hợp với điều kiện sản xuất ở nước ta thời kỳ đĩ. ðại hội ðảng tồn quốc lần thứ VI (1986) đã đề ra đường lối đổi mới kinh tế nhằm khắc phục tình trạng trì trệ suy thối kinh tế do hậu quả của cơ chế tập chung quan liêu bao cấp để lại. Sau khi thực hiện khốn 10 (1988) của ðảng, hộ nơng dân tự chủ sản xuất, đất nơng nghiệp được giao khốn cho từng hộ gia đình để sử dụng lâu dài. ðây là giai đoạn nền kinh tế nước ta bắt đầu khởi sắc và cĩ những bước phát triển vượt bậc. Sản xuất nơng nghiệp đã được đa dạng hố và cũng bắt đầu chú trọng phát triển kinh tế nơng lâm kết hợp. Trong giai đoạn này máy mĩc cơ giới Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 10 hố cũng thực sự phát triển và khẳng định được vị trí của mình các chủng loại máy phong phú hơn, ngồi các loại máy mĩc được nhập ngoại thì một phần khơng nhỏ máy mĩc được sản xuất trong nước như máy kéo Bơng Sen – 12 và một số loại khác đã được đưa vào sử dụng. Các hộ gia đình đã đầu tư mua máy mĩc để vừa phục vụ sản xuất trong gia đình, vừa làm dịch vụ. Cũng trong giai đoạn này sản xuất lâm nghiệp được phát triển mạnh mẽ và cũng đã được cơ giới hố ở một số khâu như trồng rừng, chăm sĩc, khai thác. ðất lâm nghiệp nước ta với tổng diện tích khoảng 11.575 triệu ha, trong đĩ rừng tự nhiên chiếm 90.8% và rừng trồng là 9.2%, ngồi diện tích của các lâm trường quốc doanh một số lượng khơng nhỏ đất rừng do các hộ gia đình quản lý. Các hộ gia đình thường ít sử dụng máy mĩc do điều kiện kinh tế mà chủ yếu là ở các nơng trường quốc doanh. Bên cạnh những máy mĩc được nhập từ nước ngồi về thì cơng tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy kéo ở nước ta bắt đầu khá sớm, từ năm 1962 đã nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm loại máy kéo MTZ-7M (lấy tên là "Tháng Tám"). Tiếp theo đĩ, liên tục đã cĩ nhiều chương trình nghiên cứu khoa học cấp nhà nước về chế tạo máy kéo. Vào những năm 1988−1989, Bộ Cơ khí−luyện kim đã tiến hành nghiên cứu thiết kế chế tạo máy kéo 50 mã lực BS−50 dựa trên mẫu máy MTZ−50 của Liên Xơ (cũ). Qua thử nghiệm máy kéo BS−50 cho thấy chất lượng chế tạo chưa đảm bảo độ tin cậy sử dụng. Từ 1994 đến 1996, đề tài cấp nhà nước KC04−17 đã thực hiện nghiên cứu thiết kế, chế tạo loại máy kéo 4 bánh, 17 mã lực. Mẫu máy này đã được khẳng định về nguyên lý kết cấu nhưng chưa hồn thiện được quy trình cơng nghệ chế tạo. Năm 1997, Cơng ty Máy kéo và máy nơng nghiệp cùng với Tổng Cơng ty máy động lực thực hiện đề tài KC−05−DA−02 đã thiết kế, chế tạo thử loại máy kéo 4 bánh, 20 mã lực. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 11 Tuy nhiên, cho đến nay chưa cĩ mẫu máy kéo lớn nào được sản xuất chấp nhận. Nguyên nhân chính là chúng ta chưa cĩ những hệ thống máy mĩc thiết bị hiện đại đáp ứng được yêu cầu chế tạo các loại máy cĩ kết cấu phức tạp, địi hỏi độ chính xác cao, chưa cĩ cả cơng nghệ hợp lý hoặc tiên tiến và chưa cĩ cả những kinh nghiệm thiết kế… Cĩ thể nĩi sự phát triển của ngành chế tạo máy kéo ở nước ta vẫn đang ở thời kỳ nghiên cứu thăm dị. Các máy kéo được nhập ồ ạt từ nước ngồi về khơng được quản lý về chất lượng và cũng khơng cĩ những chỉ dẫn cần thiết của các cơ quan khoa học. Hậu quả của việc trang bị máy mĩc thiếu những căn cứ khoa học cần thiết dẫn đến nhiều chủ máy bị phá sản hoặc hiệu quả sử dụng rất thấp, chưa thật sự cĩ tác dụng kích thích phát triển sản xuất nơng nghiệp. ðây cũng là những bài học thực tế cho cả các nhà khoa học, các nhà quản lý và những người sử dụng máy. Trong những năm gần đây, xu thế là nhập các loại máy kéo cĩ cơng suất lớn hơn và hiện đại hơn như T-130, MTZ80A (Liên Xơ), KOMATSU, D53A, D53P, D85A (Nhật Bản). Các loại máy kéo này bước đầu đã phát huy hiệu quả. Tuy nhiên do giá thành đắt nên khơng cĩ khả năng áp dụng rộng rãi trong sản xuất. Riêng về hệ thống máy kéo đồi dốc, cĩ thể nĩi hầu như chưa cĩ ở nước ta. Phần lớn các cơng việc cơ giới hĩa bằng máy trên đất dốc hiện vẫn sử dụng các loại máy kéo thơng thường. ðiều đĩ đã hạn chế rất nhiều đến các chỉ tiêu làm việc của máy kéo cũng như độ an tồn cho người sử dụng máy. ðể giải quyết vấn đề này, nhiều cơ quan khoa học và nhiều nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu cải tiến các máy kéo thơng thường hoặc các máy kéo nơng nghiệp thơng dụng cho đồng bằng nhằm mục đích sử dụng trên đất dốc. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 12 1.3. Tình hình nghiên cứu và áp dụng cơng nghệ, thiết bị cơ giới hĩa xử lý thực bì làm đất trồng rừng ở Việt Nam và trên thế giới 1.3.1. Trên thế giới ðể cơ giới hố làm đất trồng rừng trên địa hình đất dốc ở nhiều nước (như Liên Xơ cũ, Hy Lạp, Newzeland, Mỹ, Trunng Quốc,…) người ta ủi thành các bậc thang. Bậc thang được tạo từ đỉnh đồi xuống chân đồi. Khoảng cách giữa các bậc thang tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật lâm sinh, nhưng khoảng cách tối thiểu các bậc thang sao cho sau khi ủi đất của bậc thang trên khơng tràn xuống bậc thang dưới. Mặt bậc thang nghiêng vào phía trong từ 2 đến 30 để tránh rửa trơi và chống xĩi mịn. Bề rộng bậc thang tuỳ thuộc vào liên hợp máy thi cơng nhưng tối thiểu đủ rộng để liên hợp máy đi lại. Sau khi làm xong bậc thang tùy thuộc vào đặc điểm của đất mà cĩ thể dùng cày ngầm hay cày tồn diện mặt bậc thang và tạo hố để trồng rừng. Cĩ nhiều cơng trình nghiên cứu đã được tiến hành như I.M. ðiuma, T.T. Maluchin, Xerikov U.M, Ladukhin G.A, Trenuxep B.B, T.C Malxev (Nga); L.Pancel, Graaf.N.R, Lamprech. H. 1986 (Mỹ); Evans, Allan, 1978 (New Guinea); Akwada 1977 (Nigeria)....[10]. a. Các đề tài nghiên cứu đi sâu vào hai hướng sau Phân loại đất rừng theo thảm thực vật và cấp độ dốc từ đĩ xác định cơng nghệ làm đất phù hợp. ở Nga, người ta chia diện tích đất rừng để làm đất ra làm 2 loại (theo I.M. ðiuma, T.T. Maluchin): - Loại đất cĩ thảm thực vật cây bụi che phủ và thường ẩm ướt, đất rừng sau khai thác. - Loại đất trống đồi trọc, sa mạc, đồng cỏ hoang hĩa. ðối với đất loại thứ nhất chỉ tiến hành cày xới, phay với mục đích tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái sinh tự nhiên (làm cho hạt cây dễ tiếp xúc với đất để nảy mầm, rễ cây dễ bám vào đất). Cày xới được tiến hành theo từng Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 13 băng chừa rộng từ 1,5 ÷ 7,5 m, khoảng cách giữa các luống từ 1,5 ÷ 4m, nếu số gốc cây sau khi chặt nhiều hơn 1200 gốc/ha, máy khơng thể cày xới tồn diện hay theo băng được thì cày theo từng đám. ðối với đất loại thứ hai thường sử dụng cơng nghệ cày tồn diện và cày theo băng lớn, chiều rộng băng 1,4 ÷ 6 m và cĩ thể sử dụng các loại cày thơng thường để làm đất. Cĩ 3 sơ đồ cơng nghệ cày đĩ là: Cày tạo luống, cày tạo rạch và cày hỗn hợp. Phân loại đất rừng theo từng cấp độ dốc để lựa chọn cơng nghệ làm đất phù hợp. ở điều kiện rừng núi thì Xerikov U.M, Ladukhin G.A, Tremưxev B.B đã phân loại địa hình theo các cấp độ dốc và đề ra phương pháp làm đất và cơng nghệ tương ứng như sau: - Ở độ dốc cấp 1 (dưới 80): Sử dụng cơng nghệ cày tồn diện song song với đường đồng mức, đường cày lật úp về phía ngược dốc để giữ nước, tránh rửa trơi do nước mặt. Sử dụng các loại cày 4 lưỡi chúc sâu theo bậc, lưỡi cày 1 - 3 sâu hơn lưới cày 2 - 4 tạo ra đường cày xếp lượn sĩng. Trên 1ha tạo ra được 4000 đường cày kiểu như vậy và cĩ thể giữ được 900 m3 nước mưa. - Ở độ dốc cấp 2 (8 ÷ 120): Cơng nghệ cày theo băng với tổng số diện tích băng nhỏ hơn 50% diện tích._. chung, chiều rộng băng 5 ÷ 10 m. ở độ dốc cao làm băng nhỏ, ở phía trên băng cày sâu hơn bình thường để giữ nước (chiều sâu 30 cm). - Ở độ dốc cấp 3 (12 ÷ 200): Sử dụng cơng nghệ làm đất theo bậc thang, bậc thang cĩ độ nghiêng 5 ÷ 60 về phía trong để giữ nước, tránh xĩi mịn. Chiều rộng bậc 0,8 ÷ 4 m. - Ở độ dốc cấp 4 (20 ÷ 350): Làm bậc thang với chiều rộng nhỏ hơn 3 m, sử dụng các thiết bị đào rãnh và khoan hố. - Ở độ dốc cấp 5 (35 ÷ 400): Làm bậc thang với chiều rộng dưới 2,5 m, Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 14 sử dụng các thiết bị đào rãnh và khoan hố. Tĩm lại, quy trình cơng nghệ làm đất được nghiên cứu và áp dụng khá rộng rãi ở các nước cĩ nền lâm nghiệp phát triển. Việc áp dụng quy trình cơng nghệ nào là tùy thuộc vào đặc điểm cụ thể của từng nước và của khu vực trồng rừng. b. Về thiết bị cơ giới hố làm đất Các nghiên cứu tiến hành theo 2 hướng sau: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các thiết bị chuyên dùng để làm đất lâm nghiệp: - Cày khơng lật đất T.C. Malxev (Nga). - Cày ngầm. - Cày trên đất lẫn đá: ðĩ là loại cày treo 4 lưỡi tự lựa. Mỗi thân cày được 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 bộ phận làm việc để tăng năng suất lao động (tăng tốc độ cày như cày cĩ diệp bằng thép của Viện nghiên cứu trồng rừng và cơ giới hố Nga...). Các loại máy kéo cĩ cơng 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 mĩc, 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,.… ðối với địa hình thoải ở ðức người ta dùng máy kéo cĩ cơng suất 30 ÷ 45 kW kéo theo cày Waldfurst, cĩ thể cày đạt độ sâu 5 ÷ 30 cm. Ở Australia sử dụng máy cày chảo nhiều đĩa (6 ÷ 8 đĩa) vun đất thành luống để trồng cây. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 15 Ở ý 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 ÷ 40 cm, bề rộng làm việc 2,2 m. Ở Nhật Bản, hệ thống máy kéo KOMATSU được chế tạo cĩ cơng suất từ nhỏ đến lớn (từ 30 đến hàng trăm kW) liên hợp với cày ngầm, như: D65A, D85A cày sâu 560 ÷ 800mm. Ở Brazil đã sử dụng cày ngầm cĩ độ sâu cày trên 1m để làm đất trồng rừng làm cho tốc độ sinh trưởng của cây trồng tăng nhanh đáng kể... Như vậy, tùy thuộc vào điều kiện địa hình, đặc điểm về thực bì, đất, mức độ lẫn đá, gốc và rễ cây mà lựa chọn các cơng nghệ và thiết bị làm đất trồng rừng cho phù hợp. Các quy trình cơng nghệ làm đất trồng rừng trên đất dốc, đất rừng sau khai thác lẫn đá, gốc và rễ cây cùng với các thiết bị tạo băng (máy ủi), cày ngầm, máy khoan hố, cày rạch trên băng của các nước nhìn chung đã được nghiên cứu, chế tạo với cơng suất lớn để áp dụng cho điều kịên sản xuất lâm nghiệp tập trung quy mơ lớn. Do đĩ, chúng khơng phù hợp với điều kiện sản xuát lâm nghiệp quy mơ nhỏ, phân tán, tầng đất canh tác mỏng. Các thiết bị cơng tác của các loại máy này cĩ thể xem xét cải tiến để phù hợp với điều kịên đất rừng Việt Nam. 1.3.2. Ở Việt Nam a. Về cơng nghệ làm đất Hiện nay, cơng tác trồng rừng ở nước ta thường được tiến hành một cách phân tán với quy mơ nhỏ và chủ yếu trên hai loại đất chính sau: - ðất trống đồi trọc, đất bạc màu lẫn đá, tầng đất canh tác mỏng, độ dốc lớn. - ðất rừng sau khai thác, độ dốc lớn, lẫn gốc, rễ cây, cĩ thảm thực vật che phủ. Làm đất là một khâu quan trọng khơng thể thiếu được trong quá trình canh tác lâm nghiệp nhằm mục đích nâng cao độ phì của đất, tạo điều kiện thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 16 ðể đạt được mục đích trên, bên cạnh việc sử dụng các cơng cụ thủ cơng quen thuộc, ở nước ta đã tiến hành nghiên cứu áp dụng các cơng nghệ và thiết bị máy mĩc phục vụ cho việc cơ giới hố khâu làm đất. ðể làm đất trồng rừng trên địa hình đồi núi cĩ độ dốc dưới 100 người ta tiến hành xử lý thực bì, sau đĩ dùng máy cày ngầm lắp sau máy kéo và cày theo đường đồng mức. Loại cày này khơng lật đất, chỉ phá vỡ tầng đất mặt khơ cứng lâu ngày. Hiện nay, đất cĩ độ dốc dưới 100 dành cho sản xuất lâm nghiệp cịn lại khơng đáng kể. ðối với đất trồng rừng trên đồi núi cĩ độ dốc trên 100 đã nghiên cứu áp dụng phương pháp cày theo băng ở những địa hình cĩ độ dốc nhỏ. Trên đất cĩ độ dốc lớn hơn thì dùng máy ủi để tạo bậc thang theo đường đồng mức, sau đĩ cày rạch, khoan hay cuốc hố theo bậc thang để trồng cây. ðối với rừng sau khai thác: ở nước ta đã thử nghiệm dùng máy ủi, máy đào gốc, máy phát dọn cây bụi để xử lý thực bì, đào gốc và rễ, dọn hiện trường phục vụ các khâu làm đất tiếp theo. ðối với đất bazan (Tây Nguyên) hoặc đất phù xa cổ (ðơng Nam bộ) sử dụng cày đĩa (cày chảo) cày úp thành vồng để trồng cây. Làm như vậy cĩ tác dụng vùi lấp cỏ, hạn chế lửa rừng. Do đất rừng nước ta thường cĩ độ dốc lớn, dễ bị xĩi mịn, đất chặt, địa hình chia cắt phức tạp, quy mơ sản xuất nhỏ, khả năng đầu tư tài chính hạn chế làm cho việc sử dụng các cơng nghệ và thiết bị của nước ngồi cĩ cơng suất lớn, giá thành cao vào điều kiện nước ta là chưa hiệu quả. Vì vậy, cơ giới hố khâu làm đất trồng rừng mới chỉ ở mức độ rất thấp, đặc biệt là ở miền núi phía Bắc. b. Về thiết bị cơ giới hố làm đất Làm đất trồng rừng là một cơng việc nặng nhọc, tốn nhiều cơng sức trong quá trình tái tạo rừng. Vì thế, việc nghiên cứu sử dụng các thiết bị cơ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 17 giới vào cơng 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 Molorobot (Tiệp Khắc), ES–35B (CHDC ðức), cày NKB–2–54M lắp sau máy kéo DT– 54A (Liên Xơ) cày tồn diện theo đường đồng mức trên sườn đồi để làm đất trồng rừng bạch đàn ở một số tỉnh phía Bắc. - Giai đoạn 1971 – 1980, Ngành cơ giới trồng rừng đã nghiên cứu sử dụng máy ủi DT-75 và T-100 để làm bậc thang trên đồi trọc cĩ độ dốc từ 15÷30o. Sau đĩ, để đáp ứng yêu cầu làm đất trồng rừng ngày càng tăng của ngành lâm nghiệp, PGS.TS Nguyễn Thanh Quế đã nghiên cứu chế tạo cày ngầm CN-1 và CN-2 lắp sau máy kéo DT-54 và DT-75 với độ cày sâu đạt 40 ÷45 cm và đã đưa vào sản xuất thử nghiệm ở một số địa phương. Nhưng do khả năng đầu tư thiết bị cịn hạn chế, cơ chế sản xuất kinh doanh thay đổi, quy trình cơng nghệ chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ nên kết quả của đề tài chưa được sử dụng rộng rãi. Kết quả áp dụng thử nghiệm các máy khoan hố trồng cây cầm tay của nước ngồi vào điều kiện nước ta khơng phù hợp vì các lý do sau: - Trọng lượng máy và độ rung lớn, khơng phù hợp với thể lực người Việt Nam. - Cơng suất cịn nhỏ, khơng 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, cần tiến hành nghiên cứu cải tiến các máy khoan hố theo hướng khắc phục những nhược điểm trên để cĩ thể đưa vào sử dụng trong sản xuất. Trong những năm gần đây, cơ giới hố làm đất trồng rừng đã phát triển lên một bước cao hơn, một số máy mĩc hiện đại đã được nhập bổ sung và Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 18 thay thế cho các cơng cụ máy mĩc trước kia. Các máy kéo cĩ cơng suất lớn như T-130 (Liên Xơ 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 ðơng Bắc Bắc Bộ... Mặt khác, do điều kiện đầu tư trang thiết bị cho việc làm đất trồng rừng cịn hạn chế, các quy trình cơng 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 cĩ nhiều thay đổi so với trước đây, đất cĩ độ dốc dưới 100 hầu như đã được dùng đề sản xuất nơng nghiệp, đất rừng cịn lại phần lớn đã được giao cho dân phát triển sản xuất theo mơ hình trang trại với diện tích và quy mơ nhỏ, phân tán nên việc sử dụng các thiết bị cơng suất lớn, đắt tiền khơng cịn phù hợp. 1.4. Tình hình nghiên cứu và áp dụng cơng nghệ thiết bị trồng rừng ở Việt Nam và trên thế giới 1.4.1. Trên thế giới a. Về cơng nghệ cơ giới hố trồng rừng Cơng nghệ cơ giới hĩa trồng rừng được nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới phù hợp với 3 phương pháp trồng rừng: - Trồng bằng hạt (gieo hạt thẳng bằng thủ cơng, bằng máy và bằng máy bay). - Trồng bằng cây con rễ trần. - Trồng bằng cây con cĩ bầu đất. Trồng rừng bằng cây con được tiến hành trồng theo hàng, theo hốc trên các loại đất với các cấp độ dốc khác nhau. Ở các nước vùng ơn đới, nơi cĩ mùa đơng giá rét, cây trồng cĩ giai đoạn ngủ đơng (ngừng sinh trưởng), người ta tiến hành trồng rừng bằng cây con rễ trần. Quy trình cơng nghệ trồng rừng cũng được nghiên cứu và áp dụng Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 19 phù hợp với phương pháp trồng rừng bằng cây con rễ trần. Khi trồng rừng bằng cây con trong bầu đất, người ta thường tiến hành trồng theo hố hoặc rãnh. ðối với đất cĩ độ dốc lớn, máy mĩc khĩ hoạt động, người ta thường tiến hành trồng rừng bằng thủ cơng hoặc dùng các cơng cụ cải tiến trồng vào các hố đã được chuẩn bị trước trong khi làm đất. Ở những nơi địa hình thuận lợi hay nơi đã tạo bậc thang khi làm đất, máy mĩc cĩ thể hoạt động được, người ta sử dụng các máy trồng cây để đưa cây con vào hố và lấp đất. Trong một số trường hợp thuận lợi cĩ thể liên kết khâu làm đất với khâu trồng cây. Quy trình cơng nghệ cơ giới hố trồng rừng thường gồm cĩ các khâu cơng việc chủ yếu là: Tạo hố hoặc rãnh, đưa hạt hoặc cây con vào hố, rãnh bằng thủ cơng hoặc bằng máy, lấp đất. Trong đĩ khâu khĩ cơ giới hĩa nhất là khâu đưa cây con vào hố đều đặn sau mỗi khoảng cách nhất định. Ở những nơi đất ít hoặc khơng lẫn các vật cản như đá, gốc và rễ cây cĩ thể tiến hành tạo rãnh để trồng cây bằng lưỡi cày chuyên dụng dạng hộp, dạng đĩa đơn hoặc đĩa kép. Lưỡi cày dạng đĩa cĩ ưu điểm hơn so với lưỡi cày dạng hộp là dễ vượt qua các vật cản cục bộ gặp phải trong quá trình tạo rãnh. Trên đất lẫn nhiều đá to, đất rừng sau khai thác cĩ nhiều gốc, rễ cây người ta thường tiến hành trồng cây theo điểm (hố độc lập) hoặc theo rãnh được tạo ra bằng lưỡi cày tự trượt khi gặp vật cản. Hố độc lập được tạo thành bằng lưỡi khoan. Khâu đưa cây con xuống hố được thực hiện bằng các cơ cấu chuyên dùng. Trong quá trình đưa cây con xuống hố phải đảm bảo cây con khơng bị hư hại, cây được đặt xuống hố ở tư thế thẳng đứng với một độ sâu cần thiết, cây con phải đứng cố định trong quá trình lấp đất. Nhìn chung, quy trình cơng nghệ cơ giới hố trồng rừng mới chỉ được nghiên cứu và áp dụng cho những nơi cĩ địa hình bằng phẳng, máy mĩc hoạt Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 20 động được, quy mơ trồng rừng lớn. Trên địa hình cĩ độ dốc lớn, quy mơ trồng rừng nhỏ, phân tán, người ta vẫn tiến hành trồng rừng bằng phương pháp thủ cơng hoặc sử dụng cơng cụ cải tiến là chủ yếu. b. Về thiết bị cơ giới hố trồng rừng Các nghiên cứu về thiết bị trồng rừng chủ yếu đi theo hướng nghiên cứu chế tạo và sử dụng các loại máy trồng rừng phù hợp với cơng nghệ trồng rừng bằng hạt và bằng cây con. Cĩ các loại máy gieo hạt theo hàng như kiểu máy CLPM để gieo hạt cây lá rộng, chiều rộng luống là 20 cm, hàng cách hàng 50 cm. Các loại máy gieo hạt theo hốc: Máy gieo hạt MTL-1 của Trường ðại học Lâm nghiệp Moscow. Các loại máy trồng cây đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng, như: Cơ cấu máy của Haliman E.I, I.M Dima, máy trồng cây LMD-21, CLA - 2M, CLP - 2, CLM - 1, CBN-1..., cơ cấu máy của V.C Davidencơ và nhiều loại máy khác để thực hiện trồng rừng trên đất cát, đất lẫn đá, trên các bậc thang, trồng cây cĩ kích thước lớn. ở Mỹ, cĩ các tác giả Leigh Klein, Paul Pingrey, John Trobaugh, A.J. Martin,... đã đưa ra các quy trình bảo quản cây con, quy trình trồng rừng bằng thủ cơng và cơ giới với các điều kiện áp dụng cụ thể của chúng. Một trong những điều kiện quan trọng nhất đối với việc cơ giới hố trồng rừng bằng cây con cĩ bầu là bầu phải cĩ độ bền, độ ổn định cần thiết để khơng bị hư hại trong quá trình thực hiện các thao tác trồng cây bằng máy. Vì vậy, để cơ giới hố cơng việc này, trước hết cần phải cĩ loại bầu thích hợp. Do đĩ, các máy trồng cây hiện cĩ được chế tạo và sử dụng để trồng cây con rễ trần hoặc cây con cĩ bầu chuyên dụng. Tĩm lại, ở các nước lâm nghiệp phát triển đã cĩ nhiều cơng trình nghiên cứu về quy trình cơng nghệ và thiết bị để cơ giới hố khâu trồng rừng và đã được áp dụng rộng rãi vào sản xuất. Tuy nhiên, những cơng nghệ và Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 21 thiết bị đĩ chỉ thích hợp với điều kiện địa hình thuận lợi, độ đốc nhỏ, trồng rừng tập trung với quy mơ tương đối lớn và địi hỏi phải cĩ cơ sở hạ tầng kỹ thuật tương đối tốt cho nên chúng khĩ cĩ thể được áp dụng vào điều kiện nước ta một cách cĩ hiệu quả. 1.4.2. Ở Việt Nam Cĩ một số đề tài nghiên cứu thử nghiệm trồng rừng bằng gieo hạt thẳng bằng thủ cơng (thuộc Chương trình 661 do Trường ðại học Lâm nghiệp chủ trì), gieo hạt thẳng bằng máy bay (Viện ðiều tra Quy hoạch rừng chủ trì) áp dụng cho những địa hình núi cao phức tạp. Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở những nơi gieo hạt thẳng khơng cĩ xử lý thực bì và làm đất trước khi gieo thì tỷ lệ nảy mầm rất thấp, ở những nơi cĩ xử lý thực bì và làm đất trước thì tỷ lệ nảy mầm và sống tương đối cao nhưng cây con khĩ sống quá một năm vì vào mùa khơ, cây cịn yếu khơng đủ sức chống chịu hạn hoặc bị cơn trùng phá hoại. Vì vậy, hiện nay ở nước ta đang tiến hành trồng rừng chủ yếu bằng cây con ươm trong bầu đất. Do sản xuất lâm nghiệp thường được tiến hành với quy mơ nhỏ, phân tán trên những địa hình phức tạp, độ dốc lớn, bên cạnh đĩ, cơ sở vật chất kỹ thuật của nền kinh tế cịn thấp kém, khả năng đầu tư mua sắm trang thiết bị hiện đại cịn rất hạn chế, nên khâu trồng rừng hiện vẫn đang được thực hiện bằng phương pháp thủ cơng là chủ yếu. Nhận xét : Thơng qua việc nghiên cứu tổng quan ở trên, chúng ta nhận thấy việc nghiên cứu cơng nghệ và hệ thống thiết bị để cơ giới hố khâu làm đất, trồng rừng... đã được nhiều nước trên thế giới quan tâm. Do điều kiện địa hình, đất đai, tài nguyên và kinh tế - xã hội ở mỗi nước khác nhau nên xu hướng nghiên cứu, mức độ áp dụng cũng khác nhau và rất đa dạng. ở các nước phát triển, tỷ lệ cơ giới hố các khâu sản xuất lâm nghiệp đã đạt 70÷100%. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 22 Tuy nhiên, việc áp dụng những kết quả nghiên cứu ở nước ngồi vào điều kiện sản xuất của nước ta cần phải quan tâm một số điểm đặc thù sau: ðối với khâu lâm sinh (khâu làm đất, trồng rừng...): - Khí hậu nước ta nằm trong vùng nhiệt đới, mưa nhiều, xĩi mịn mạnh, làm cho tầng đất canh tác mỏng (20 ÷50cm), ở nước ơn đới thường lớn hơn (1÷3m). - Hầu hết các lồi cây lâm nghiệp là lồi cây ưa sáng. Cường độ và thời gian chiếu sáng trong năm cao cho nên ở giai đoạn rừng non cần cĩ bĩng che, khi cây lớn cần phải cĩ khơng gian ánh sáng và khơng gian dinh dưỡng đảm bảo đủ lớn. Vì vậy, khâu làm đất và xử lý thực bì cần cĩ những phương pháp phù hợp. - Hầu hết rừng nước ta nằm trên địa hình dốc. Vì vậy, yêu cầu đối với các thiết bị cơ giới là phải cĩ sức vượt và tính ổn định cao; cơng nghệ làm đất phải tính đến việc hạn chế tối đa xĩi mịn đất, thiết bị làm đất phải phù hợp với điều kiện là đất cĩ độ dốc, độ chặt cao và tầng đất canh tác mỏng. - Quy mơ sản xuất khơng lớn, lực lượng lao động thủ cơng dồi dào, giá nhân cơng rẻ đã hạn chế việc đầu tư mua sắm các thiết bị hiện đại, đắt tiền. ðồng thời cơ sở hạ tầng kỹ thuật cịn thấp kém, thiếu đồng bộ đã làm cho giá thành sử dụng thiết bị tăng cao. Từ những đặc thù nêu trên của sản xuất lâm nghiệp Việt Nam hiện nay dẫn đến việc đầu tư mua sắm và sử dụng các thiết bị, máy mĩc hiện đại cĩ cơng suất lớn, đắt tiền là chưa phù hợp. ðể khắc phục những nhược điểm ở trên thì đề tài nhánh cấp nhà nước mã số KC – 07 – 26 – 01 do PGS. TS. Nơng Văn Vìn chủ trì đã thiết kế chế tạo một loại máy khoan hố trồng rừng KHTC – 1200 lắp trên liên hợp máy kéo Shibaura – 3000A cĩ các tính năng kỹ thuật đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật trồng rừng. Triển vọng áp dụng loại Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 23 máy khoan này vào thực tiễn sản xuất là rất cao. Với mục đích nâng cao hiệu quả làm việc của máy khoan hố trồng rừng KHTC – 1200 luận văn đã tập trung nghiên cứu và hồn thiện máy khoan hố theo hướng: - Nghiên cứu, tính tốn, chế tạo và khảo nghiệm bộ làm mát dầu thuỷ lực lắp trên hệ thống truyền động thủy lực của máy khoan hố trồng rừng KHTC – 1200. - Nghiên cứu, tính tốn cơ cấu ép để máy khoan hố làm việc được trên nhiều loại đất khác nhau. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 24 Chương 2 ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ðối tượng nghiên cứu 2.1.1. Các thơng số kỹ thuật của máy khoan hố trồng rừng KHTC – 1200 lắp trên máy kéo Shibaura – 3000A Sơ đồ cấu tạo của máy khoan hố được thể hiện trên hình 2.1 Hình 2.1. Các bộ phận chính của máy khoan hố trồng cây Máy khoan hố lấy nguồn động lực từ trục thu cơng suất của máy kéo. Trong quá trình làm việc, trục của máy khoan được hạ dần xuống nhờ hệ thống thuỷ lực của máy kéo, nhờ trọng lượng bản thân của máy và lực tạo ra trong khi khoan. Cơng suất của máy khoan N = 13,3 (kW), vận tốc quay của trục khoan là 200 v/phút, đường kính hố D = 30 ÷ 40cm, độ sâu của hố H = 30 ÷ 40cm, 1 − Lưới cắt đất 2 − Mũi định tâm 3 − Lưỡi cắt cỏ 4 − Lưỡi phá đá cục 5 − Trục khoan 6 − Bơm dầu 7 − ðộng cơ thủy lực 8 − Khung treo 9 − Hộp giảm tốc 10 − Thùng dầu 1 2 3 5 6 7 9 8 10 4 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 25 khoảng cách giữa các hố S = 2 ÷ 3 m. Thành hố sau khi đào xong khơng bị miết chặt gây ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sự phát triển của cây trồng, khơng đưa đất lên khỏi lịng hố để tránh mất đất do giĩ, mưa bão rửa trơi đất (vì thường khơng trồng cây ngay sau khi đào hố xong), các hố đào cần đúng vị trí, khoảng cách giữa các hố khơng sai lệch quá giới hạn cho phép. 2.1.2. Các thơng số kỹ thuật của máy kéo SHIBAURA−3000A Máy kéo SHIBAURA−3000A là loại máy kéo 4 bánh, 2 cầu chủ động do Nhật Bản sản xuất, cĩ cơng dụng chính cho sản xuất nơng nghiệp ở vùng đồng bằng. Các đặc tính kỹ thuật được trình bày trên bảng 2.1. Bảng 2.1. ðặc tính kỹ thuật của máy kéo SHIBAURA−3000A Thơng số Giá trị ðơn vị Ghi chú ðộng cơ − Loại động cơ: điêden 4 kỳ − Mã hiệu: SD−3000A − Cơng suất danh nghĩa − Số vịng quay danh nghĩa 30 2800 mã lực v/ph Cầu trước: - Mã hiệu lốp: 8-16 - ðường kính bánh xe (D1): - Bề rộng bánh xe (b1): - áp suất khơng khí (p1): - ðộ chụm các bánh trước (A-B): - Khoảng cách vết (B1): - Khoảng sáng cầu trước (h1): 750 220 1,6-3,5 22 1200 330 mm mm kG/cm2 mm m mm (1245-1223)mm Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 26 Cầu sau: - Mã hiệu lốp: 11-28 - ðường kính bánh xe (D2): - Bề rộng bánh xe (b2): - áp suất khơng khí (p2): - Khoảng cách vết (B2): - Khoảng sáng cầu sau (h2): 1227 325 1-3,5 1200 393 mm mm kG/cm2 mm mm Chiều dài cơ sở (L): 1815 mm Trọng lượng (G): - Trên cầu trước (G1): - Trên cầu sau (G2): 1477 650 827 Kg Kg Kg (chưa cĩ người lái) (Z1=6380N) (Z2=8112N) Tọa độ trọng tâm: - Dọc (x): - Ngang (y): - Cao (h): 799,04 10 552 mm mm mm (đến cầu sau) (sang trái) Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực Số Tầng 1 Tầng 2 Tầng 3 Tầng 4 Ghi chú I II III R 719,93 560,71 458,51 617,43 317,38 247,05 200,96 265,19 144,47 113,76 91,82 122,70 68,98 52,34 41,36 56,90 Tầng chậm: Tỉ số truyền hộp giảm tốc = 7,61 Trục TCS (PTO): 4,569 3,564 2,400 1,896 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 27 2.1.3. Các thơng số kỹ thuât của hệ thống truyền động thủy lực cho máy khoan hố KHTC -1200 Sơ đồ truyền động thủy lực cho máy khoan hố được thể hiện trên hình 2.2. − Hộp số gài trục trích cơng suất 2 cĩ 4 số truyền để thay đổi tốc độ quay của trục. − Bơm thủy lực 4, mã hiệu HШ-50, do Liên xơ chế tạo, lưu lượng 50 lit/ph, số vịng quay 900 v/ph). − ðộng cơ thủy lực 7, mã hiệu OMP−50, do Italia chế tạo, cơng suất 10kW, lưu khối 50 cm3/vịng, tốc độ quay lớn nhất 1230 v/ph, áp suất lớn nhất 140 kG/cm2. Hình 2.2. Sơ đồ truyền động thủy lực cho máy khoan hố trồng rừng 1−trục sơ cấp hộp số; 2−hốp số gài trục trích cơng suất, 3− trục tích cơng suất của máy kéo; 4− bơm dầu; 5− van an tồn; 6− van phân phối 4/3; 7− động cơ thủy lực; 8− hộp giảm tốc; 9− trục khoan; 10− thùng dầu. 6 5 7 8 9 4 2 3 10 1 2 1 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 28 − Van phân phối 6 cĩ thể điều khiển được chiều quay của trục bơm nhằm giúp cho thốt tải dễ hơn khi lưỡi đào bị mắc vào rễ cây (cần quay ngược lại). − Van an tồn 5 bảo vệ hệ thống khi hệ thống bị quá tải (áp suất quá cao), khắc phục hiện tượng quá tải động cơ máy kéo, của động cơ thủy lực, bơm và các chi tiết khác. − Hộp giảm tốc 8 làm tăng mơ men quay đồng thời giảm tốc độ quay cho trục khoan để hạn chế va đập mạnh. Vì tốc độ quay thấp nên hộp giảm tốc 8 dùng bộ truyền xích. 2.1.4. Thơng số kỹ thuật của hệ thống nâng hạ Sơ đồ khối của hệ thống truyền động cho máy khoan hố được thể hiện trên hình 2.3. Trong quá trình đào, cơ cấu nâng hạ thủy lực để ở thế bơi. ðộ sâu lớn nhất của hố đào Hmax bị giới hạn bởi hành trình dịch chuyển đi xuống của cơ 1 1 2 3 4 Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống truyền động và điều khiển máy khoan hố 1- Cơ cấu treo sau máy kéo; 2- Giá lắp trục khoan; 3- Bộ truyền xích; 4- ðộng cơ thủy lực; 5- Trục khoan. 5 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 29 cấu treo. Việc điều chỉnh độ sâu Hmax được thực hiện thơng qua điều chỉnh chiều dài các thanh treo. Với cơ cấu treo của máy kéo SHIBAURA−3000A giới hạn Hmax ≤ 60 cm [10]. 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp tính tốn, thiết kế - Sử dụng phương pháp lý thuyết truyền nhiệt để tính tốn, thiết kế bộ làm mát dầu thủy lực và kết hợp sử dụng một số phần mềm để khảo sát sự thay đổi nhiệt độ của dầu thuỷ lực trong quá trình làm việc. Trên cơ sở đĩ lựa chọn giá trị của các thơng số nghiên cứu, xác định nội dung tính tốn thiết kế cụ thể và định hướng cho các nghiên cứu thực nghiệm. - Sử dụng phần mềm Inventor để tính tốn, thiết kế. 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm là để xác định được nhiệt độ làm việc ổn định của dầu thuỷ lực và so sánh kết quả đĩ với các thí nghiệm khi chưa lắp hệ thống làm mát dầu thủy lực, ngồi ra cịn kiểm định mơ hình lý thuyết, kiểm tra chất lượng thiết kế chế tạo của hệ thống. - ðiều kiện khảo nghiệm Khảo nghiệm máy khoan hố khi lắp bộ làm mát dầu và khi khơng lắp bộ làm mát dầu. ðiều kiện khảo nghiệm chọn loại đất cứng cĩ nhiều đá, sỏi. - Phương pháp khảo nghiệm Khảo nghiệm hệ thống dùng thẻ ghi liên tục trong quá trình làm việc thực hiện tại Trường ðại học lâm nghiệp. - Các thơng số đo và các thiết bị khảo nghiệm Các thơng số chính cần đo bao gồm nhiệt độ và thời gian. Trên bảng 2.2 là danh mục các thiết bị đo phục vụ trong quá trình thí nghiệm của đề tài. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 30 Bảng 2.2. Danh mục các thiết bị đo chủ yếu đã sử dụng trong nghiên cứu thực nghiệm TT Tờn dụng cụ ðộ chính xác 1 Cảm biến nhiệt độ T103 do Nhật Bản sản xuất 2 ðồng hồ đo nhiệt độ từ 0 ÷ 250 do Hàn Quốc sản xuất ± 20C ÷ 60C 3 ðồng hồ đo nhiệt độ từ 0 ÷ 100 do Hàn Quốc sản xuất ± 20C ÷ 60C 4 Nhiệt kế ± 20C 5 Phần mềm xử lý số liệu Matlab 6 Cạc A/D 7 Phần mềm đọc số liệu Catman - Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm Các số liệu đo, được ghi liên tục với các thiết bị đo hiện đại. Tín hiệu thu được ở dạng mã nhị phân sau đĩ dùng phần mềm Catmam để đọc và chuyển sang mã ASCII. Các số liệu sau khi được chuyển sang mã ASCII sẽ được đưa vào máy tính và sử dụng phần mềm Matlab để xử lý số liệu nên các kết quả nhận được đảm bảo độ chính xác và tin cậy cao. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 31 Chương 3 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠOHỆ THỐNG LÀM MÁT DẦU THỦY LỰC 3.1. Lựa chọn dầu thuỷ lực để tính tốn Trong bảng 3.1 là dầu thủy lực chống mài mịn chất lượng cao Vilube Hydralo AW thiết kế để sử dụng cho các hệ thống thủy lực áp lực cao và cố định trong cơng nghiệp địi hỏi chế độ hoạt động thường xuyên và khắt khe. Vilube Hydralo AW được sản xuất từ các loại dầu khống tinh chế chọn lọc cùng các loại phụ gia tăng cường các tính năng độc đáo của Mỹ [9]. Bảng 3.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật của dầu thuỷ lực Chỉ tiêu kỹ thuật AW32 AW46 AW68 P. pháp thử Khối lượng riêng (kg/ l – 150C) 0,86 0,87 0,88 ASTM D4052 ðộ nhớt động học ở 400C (cst) 32 46 68 ASTM D445 Chỉ số độ nhớt (VI) 98 98 97 ASTM D2270 ðộ tạo bọt (ml/ ml) 10/ 0 10/0 10/ 0 ASTM D892 ðộ chớp cháy cốc hở COC (0C) 220 226 230 ASTM D92 Nhiệt độ đơng đặc, 0C - 18 - 15 - 12 ASTM D97 ðộ tách nhũ (ml, phút) tại 540C, max 3(30) 3(30) 3(30) ASTM D1401 Hàm lượng kẽm (%wt) 0,036 0,036 0,036 ASTM D4628 Theo yêu cầu của cơng việc chúng tơi đã chọn dầu thủy lực AW32 để tính tốn các chỉ tiêu kỹ thuật cho trong bảng 3.1. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 32 3.2. Lựa chọn nguyên lý làm việc của thiết bị làm mát dầu thủy lực Hiện nay trên thế giới và ở Việt nam sử dụng nhiều dạng thiết bị trao đổi nhiệt cĩ kết cấu khác nhau tuỳ theo mục đích cơng việc. Chúng khác nhau trước hết là về chiều chuyển động của mơi chất, cơng dụng của thiết bị, sự hoạt động của mơi chất, theo nguyên lý làm việc của thiết bị [3]. Theo chiều chuyển động của mơi chất trong thiết bị chia thiết bị trao đổi nhiệt gia làm : - Loại cùng chiều (mơi chất cùng vào và ra khỏi thiết bị ở cùng mội phía). - Loại ngược chiều (mơi chất vào và ra khỏi thiết bị khác phía, bên trong thiết bị mơi chất chuyển động ngược chiều). - loại cắt nhau (mơi chất này chuyển động cắt ngang mơi chất kia gián tiếp qua vách rắn ngăn cách). - loại hỗn hợp (cĩ phần thiết bị các mơi chất chuyển động cùng chiều, cĩ phần thiết bị các mơi chất chuyển động ngược chiều). Theo cơng dụng của thiết bị ta cĩ các thiết bị trao đổi nhiệt khác nhau sau: - Bình ngưng (dàn ngưng). - Bình bốc hơi (dàn bốc hơi). - Thiết bị cơ đặc. - Thiết bị tinh cất. Theo sự hoạt động của mơi chất thì các mơi chất trong thiết bị trao đổi nhiệt cĩ thể là liên tục hoặc theo chu kỳ. Theo nguyên lý làm việc của thiết bị ta cĩ: - Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn, hoạt động liên tục, ở thiết bị này dịng mơi chất nĩng truyền nhiệt liên tục cho dịng mơi chất lạnh qua bề mặt vách ngăn hình 3.1a. - Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn, hoạt động theo chu kỳ, ở thiết bị này dịng mơi chất nĩng truyền nhiệt cho mơi chất lạnh khơng chuyển động qua Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 33 vách ngăn (các ống), khơng liên tục mà theo chu kỳ. Nhiệt trao đổi giữa hai mơi chất giảm dần theo thời gian hình 3.1b. - Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hồi nhiệt, ở thiết bị này nhiệt từ dịng mơi chất nĩng truyền cho dịng mơi chất lạnh qua vật thu nhiệt. Giai đoạn đầu dịng mơi chất nĩng nhả nhiệt đốt nĩng vật thu nhiệt, giai đoạn sau vật thu nhiệt nhả nhiệt cho dịng mơi chất lạnh. Tuỳ theo sự chuyển động của vật thu nhiệt ta cĩ: thiết bị hồi nhiệt hoạt động theo chu kỳ (tháp sấy giĩ nĩng cho các lị cao hình 3.1c), vật thu nhiệt khơng chuyển động, khi vật thu nhiệt chuyển động ta cĩ thiết bị hồi nhiệt hoạt động liên tục (bộ sấy khơng khí hồi nhiệt trong nhà máy nhiệt điện hình 3.1d). - Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống nhiệt, ở thiết bị này mơi chất nĩng toả nhiệt đốt nĩng mơi chất lạnh trong ống, sau đĩ chất lỏng nhả nhiệt cho mơi chất lạnh. Nếu chất lỏng trong ống khơng cĩ sự chuyển pha, thiết bị gọi là xiphơng nhiệt, nếu chất lỏng trong ống cĩ sự chuyển pha (sơi và ngưng) thiết bị được gọi là ống nhiệt hình 3.1e. - Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tiếp xúc, ở thiết bị này dịng khí nĩng khi tiếp xúc trực tiếp với các hạt chất rắn sẽ truyền nhiệt cho các hạt này, sau đĩ các hạt này lại nhả nhiệt cho dịng khí lạnh khi tiếp xúc với nhau (hình 3.1f), bề mặt trao đổi nhiệt là bề mặt các hạt chất rắn. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………….. ……………………… 34 Hình 3.1. Một số thiết bị trao đổi nhiệt a− Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn hoạt động liên tục: I’I’’ mơi chất nĩng vào ra; II’II’’ mơi chất lạnh vào và ra ; b− Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn hoạt động theo chu kỳ ( bình đốt nĩng nước – tích nhiệt) ; c− Thiết bị trao đổi nhiệt hồ._.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfCH2012.pdf
Tài liệu liên quan