Nghiên cứu giải pháp để cải tiến thiết kế và chế tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống nhằm nâng cao năng suất hoạt động

Đặt vấn đề

Hàng năm, Việt Nam cần hàng triệu cây giống cho việc trồng mới, bao gồm hơn 20 triệu cây ăn quả, 40 triệu cây chè giâm cành và 587 triệu cây giống lâm nghiệp Hiện tại, chúng ta chỉ đáp ứng khoảng 50% cây ăn quả, 70% cây giống chè và 30% cây giống lâm nghiệp đạt chất lượng tốt Ngành lâm nghiệp đóng vai trò quan trọng trong bảo vệ môi trường, bảo tồn đa dạng sinh học và giảm nghèo, đặc biệt cho người dân miền núi Mục tiêu đến năm 2020 là quản lý và phát triển bền vững 16,24 triệu ha đất lâm nghiệp, nâng tỷ lệ đất có rừng lên 42-43% vào năm 2010 và 47% vào năm 2020.

Tốc độ tăng trưởng giá trị sản xuất ngành lâm nghiệp, bao gồm công nghiệp chế biến lâm sản và dịch vụ môi trường, đạt từ 3,5% đến 4% mỗi năm Mục tiêu đến năm 2020, GDP của ngành lâm nghiệp sẽ đóng góp khoảng 2 - 3% vào GDP quốc gia.

Sản lượng gỗ trong nước đạt từ 20 đến 24 triệu m³ mỗi năm, bao gồm 10 triệu m³ gỗ lớn, đáp ứng cơ bản nhu cầu nguyên liệu cho ngành chế biến lâm sản, bột giấy và xuất khẩu Ngoài ra, nhu cầu củi chủ yếu phục vụ khu vực nông thôn cũng được duy trì ở mức 25-26 triệu m³ mỗi năm.

Xuất khẩu lâm sản đạt trên 7,8 tỷ USD (bao gồm 7 tỷ USD sản phẩm gỗ và 0,8 tỷ USD sản phẩm lâm sản ngoài gỗ).[1]

Nhu cầu trồng cây giống hàng năm tại Việt Nam đang gia tăng, tuy nhiên, quy trình đóng bầu ươm cây giống vẫn chủ yếu thực hiện thủ công, từ khâu trộn đất đến đóng bầu Để nâng cao năng suất, giảm chi phí và cải thiện hiệu quả công việc, việc nghiên cứu và chế tạo máy đóng bầu đất cho ươm cây giống là rất cần thiết Đề tài “Nghiên cứu giải pháp để cải tiến thiết kế và chế tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống nhằm nâng cao năng suất hoạt động” được đưa ra nhằm giải quyết những vấn đề này.

Công nghệ sản xuất bầu dinh dưỡng trên thế giới

Tại các quốc gia có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Úc, Thụy Điển, Nhật Bản và Trung Quốc, cây giống được sản xuất tại các trung tâm giống quy mô lớn, sử dụng bầu khay có vách ngăn hoặc bầu cứng độc lập xếp trên khay Quá trình tạo bầu đã được cơ giới hóa ở nhiều mức độ khác nhau, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất Sơ đồ công nghệ sản xuất bầu khay thể hiện rõ quy trình này.

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất bầu khay Đất tầng mặt (than bùn), chất hữu cơ, vô cơ

Trộn hỗn hợp Nạp vào bun ke

Nạp hỗn hợp vào khay hoặc bầu độc lập

Nén hỗn hợp và tạo hốc gieo Gieo hạt, xếp luống bảo quản

Ở Hàn Quốc, quá trình sản xuất cây giống được thực hiện trên dây chuyền tự động hóa, với các bước công nghệ tương tự như sơ đồ hình 1.1 Tuy nhiên, có một số bước bổ sung nhằm tạo điều kiện tối ưu cho sự sinh trưởng và phát triển của cây non Toàn bộ quy trình công nghệ được mô tả trong hình 1.2.

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất cây giống ở Hàn Quốc

Hỗn hợp ruột bầu được sản xuất qua quy trình nghiền nhỏ đất và các chất hữu cơ, vô cơ bằng máy nghiền sàng Sau đó, các nguyên liệu này được vận chuyển đến máy trộn theo tỷ lệ phù hợp với từng loại cây gieo ươm Hỗn hợp sau đó được nạp vào các khay với lượng xác định và được nén sơ bộ Khi các khay đầy, chúng sẽ được chuyển đến máy nén để tạo hốc gieo hạt Tiếp theo, khay di chuyển đến buồng thúc mầm, nơi công nhân điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng theo từng giai đoạn phát triển của cây Cuối cùng, khi hạt giống nảy mầm và phát triển thành cây non, chúng sẽ được chuyển đến khu chăm sóc cho đến khi đạt tiêu chuẩn để trồng.

Nạp hỗn hợp vào khay hoặc bầu độc lập

Nén hỗn hợp và tạo hốc, gieo hạt

Phủ hạt giống Tưới ẩm

Thúc sự nảy mầm Chăm sóc nuôi dưỡng cây con

Vào những năm 70 của thế kỷ 20, quy trình sản xuất cây con tại Thụy Điển bao gồm các bước quan trọng như tạo hỗn hợp ruột bầu, nạp vào khay, nén và tạo hốc gieo, gieo hạt và chăm sóc cây Tất cả các công đoạn này được thực hiện theo dây chuyền công nghệ bán cơ giới.

Hình 1.3: Dây chuyền công nghệ sản xuất cây giống ở Thụy Điển

Khâu nạp hỗn hợp ruột bầu được thực hiện bằng lao động thủ công, trong khi việc nén hỗn hợp và tạo hốc gieo sử dụng thiết bị phụ trợ là trục lăn với các vấu tạo hốc.

Khâu gieo hạt là quá trình sử dụng chổi quét để rải hạt trên sàng, với kích thước mắt sàng phù hợp với kích thước hạt Sau đó, khâu phủ hạt diễn ra khi công nhân phủ một lớp cát lên bề mặt các hạt đã gieo.

Việc sử dụng các dụng cụ phụ trợ như trục nén tạo hốc, sàng và chổi gieo hạt đã cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nâng cao năng suất lao động lên khoảng 2 triệu cây giống mỗi năm cho mỗi công nhân, gấp 7-10 lần so với phương pháp sản xuất hiện tại ở Việt Nam Nhiều quốc gia công nghiệp phát triển như Nhật Bản, Mỹ, Úc, Áo, Phần Lan và Canada đã áp dụng cơ giới hóa triệt để trong dây chuyền công nghệ Sau khi trộn đất (than bùn) với các chất hữu cơ và vô cơ, hỗn hợp ruột bầu được vận chuyển bằng băng tải hoặc gầu tải đến Bun ke, nơi hệ thống định lượng đảm bảo hỗn hợp được nạp đều vào khay trên băng tải phía dưới.

Các máy hoạt động dựa trên nguyên lý ép trực tiếp thông qua cơ cấu tay biên quay, sử dụng lực ép từ lò xo hoặc rung lắc để tạo độ chặt và hình thành hốc gieo trong các bầu.

Hiện nay công nghệ tạo bầu đi theo hai hướng:

Sản xuất bầu mềm với kích cỡ đa dạng bao gồm các bước quan trọng như tạo hỗn hợp ruột bầu, trải vỏ bầu, nạp hỗn hợp, quấn, dán và cắt bầu theo kích thước đã định Tất cả các công đoạn này đều được thực hiện bằng máy móc chuyên dụng, đảm bảo quy trình sản xuất tự động hóa và hiệu quả.

Hướng thứ hai: Sản xuất bầu khay với công nghệ tương tự như các nước có nền công nghệ phát triển

Trong những năm gần đây, xu hướng sử dụng bầu khay để gieo ươm cây giống tại các vườn ươm ngày càng phổ biến trên toàn thế giới Phương pháp này không chỉ giúp cơ giới hóa dễ dàng các công đoạn làm việc mà còn nâng cao năng suất lao động và cho phép sản xuất với quy mô lớn Chất lượng cây con được đảm bảo, đồng thời bầu khay có thể tái sử dụng trong khoảng 5 năm, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Trong dây chuyền sản xuất bầu khay thường có các loại thiết bị nghiền sàng, trộn, đóng bầu và thiết bị vận chuyển liên tục

Tại một số vườn ươm cây giống quy mô vừa và nhỏ, việc sử dụng dây chuyền bán cơ giới, bao gồm thiết bị hỗ trợ tạo bầu, đang ngày càng phổ biến Ở Thụy Điển, dây chuyền này cho phép sản xuất từ 5 đến 7 triệu cây giống chỉ với sự tham gia của 2 công nhân.

I.2.1 Các loại bầu ươm cây giống trên thế giới

Nhiều quốc gia như Nhật Bản, Mỹ và Anh đã áp dụng bầu dinh dưỡng không vỏ, được sản xuất bằng cách ép hỗn hợp ruột bầu gồm đất, phân bón vô cơ và các chất liên kết như xơ dừa, vôi, cát, than trấu, mùn cưa Quá trình này tạo ra khối định hình nhờ sự kết dính của các vật liệu trong hỗn hợp Theo nghiên cứu của Viện Nghiên cứu và Phát triển sản phẩm lâm nghiệp, có các dạng hỗn hợp khác nhau (tính theo đơn vị thể tích) để tạo ra bầu không vỏ.

- 5/2 đất + 5/2 cát + 1/2 vôi + 1/2 tro gỗ

Hỗn hợp trên được trộn đều với nước cho tới khi nhuyễn (không quá khô cũng như không quá ướt) sau đó cho vào khuôn nén

Với phương pháp này rất dễ dàng cho việc áp dụng cơ giới hóa và không gây ô nhiễm môi trường…

Một số quốc gia như Thụy Điển, Úc, Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc và Thái Lan sử dụng bầu ươm độc lập có vỏ cứng, được xếp trên các khay hoặc lưới thép với số lượng từ 50 đến 100 cái mỗi khay Ngoài ra, cũng có thể sử dụng bầu giấy tổ ong hoặc khay bầu Sau khi nhồi đất vào các bầu hoặc khay và nén hỗn hợp ruột bầu đến độ chặt nhất định, tạo hốc gieo hạt, quy trình sẽ chuyển sang luống bảo quản và gieo hạt Hầu hết các công đoạn trong dây chuyền công nghệ sản xuất bầu độc lập vỏ cứng đã được cơ giới hóa ở mức độ cao.

Nguồn: http://www.daikynguyen.com

Hình 1.6: Bầu giấy tổ ong

Nguồn: http://www.khohatgiong.net

Nguồn: http://www.khohatgiong.net

Các loại bầu cây này rất tiện lợi cho việc cơ giới hóa trong quá trình nhồi đất, ép hỗn hợp ruột bầu và gieo hạt Vỏ bầu cứng giúp bảo vệ bầu trong quá trình bứng, trồng và vận chuyển mà không bị vỡ Sau khi trồng, bầu có thể tái sử dụng, giúp giảm chi phí và hạn chế ô nhiễm môi trường Bầu khay có nhiều kích thước khác nhau, phù hợp với từng loại cây trồng (bảng 1).

Kiểu khay Số lượng bầu trong khay Thể tích của bầu cm 3

Bảng 1: Số lượng và kích thước các loại bầu khay

Hiện nay, trên thế giới có bốn loại vỏ bầu được sử dụng, bao gồm bầu không có vỏ, bầu độc lập có vỏ cứng, bầu độc lập vỏ mềm (polyethylene hoặc sợi xốp) và bầu khay Trong số đó, bầu ươm cây giống chủ yếu là loại bầu độc lập vỏ mềm, chiếm tỷ lệ lớn trong các trung tâm sản xuất cây giống hiện nay.

Tình hình sản xuất bầu ươm cây giống ở nước ta hiện nay

Để đạt mục tiêu trồng 3 triệu ha rừng vào năm 2020, Việt Nam cần trồng khoảng 500.000 ha rừng tập trung mỗi năm Các loại cây trồng chủ yếu cho dự án này bao gồm Bạch đàn, Keo, Thông mã vĩ và một số cây bản địa.

Sản xuất giống cây trồng rừng đã có nhiều tiến bộ về quy mô và công nghệ, với việc tập trung chủ yếu tại các trung tâm giống Các công nghệ hiện đại như phương pháp ra rễ thủy canh, nuôi cấy mô phân sinh và giâm hom cành đã được áp dụng cho các loại cây trồng rừng nguyên liệu giấy và cây bản địa Trong tương lai, nhà nước sẽ đầu tư xây dựng các trung tâm mô-hom tại các khu vực trồng rừng công nghiệp tập trung, góp phần vào hệ thống vườn ươm quốc gia.

Trong quy trình sản xuất giống cây trồng rừng, có nhiều công đoạn quan trọng cần chú ý Đặc biệt, khi áp dụng công nghệ giâm hom cành tại vườn ươm cây, các bước cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo chất lượng giống cây.

- Khâu tạo bầu cây giống

- Khâu tạo ra rễ cho hom, cành ( nhà giâm hom)

- Tưới nước tại vườn ươm và phun sương cho nhà giâm hom

Công đoạn tạo bầu dinh dưỡng là giai đoạn nặng nhọc nhất trong quy trình sản xuất cây giống, sử dụng túi nhựa Polyetylen với nhiều kích thước và kiểu loại khác nhau Hỗn hợp ruột bầu bao gồm đất nhỏ, phân khoáng và phân hữu cơ, nhưng quá trình này hoàn toàn thủ công, dẫn đến năng suất lao động thấp và chất lượng cây giống không cao Trong khi đó, các nước phát triển thường sản xuất giống tập trung tại các trung tâm giống với nhiều công nghệ đa dạng như gieo hạt, ghép, và cấy mô Dù áp dụng hình thức nào, cây con đều được gieo ươm và chăm sóc trên các giá thể đã chuẩn bị sẵn, giúp quản lý chất lượng cây giống hiệu quả hơn.

Sản xuất cây giống bao gồm nhiều công đoạn như xử lý hạt giống, tạo bầu dinh dưỡng, gieo hạt, cấy cây và chăm sóc Trong đó, tạo bầu dinh dưỡng là công việc nặng nhọc, tốn nhiều công sức và chi phí lao động cao Hiện nay, có nhiều phương pháp sản xuất cây giống như gieo, ươm trên nền mềm, nền cứng, trong bầu đặt trên nền đất hoặc trong bầu treo Dù áp dụng phương pháp nào, việc tạo điều kiện dinh dưỡng tốt là rất quan trọng để giúp hạt giống nảy mầm nhanh và cây con sinh trưởng thuận lợi.

Gần đây, việc ươm cây con trong bầu dinh dưỡng độc lập ngày càng phổ biến Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là khả năng tạo ra ruột bầu với các thành phần dinh dưỡng đa dạng, giúp cây con phát triển khỏe mạnh hơn.

Khi bứng cây để trồng, bộ rễ thường không bị tổn thương, dẫn đến tỷ lệ sống cao và khả năng kéo dài thời vụ trồng Bầu đất chứa dinh dưỡng dự trữ giúp nuôi cây hiệu quả Hơn nữa, phương pháp nuôi cây bằng bầu dinh dưỡng có thể giảm 50-60% diện tích gieo ươm so với phương pháp cổ điển.

I.3.1 Quá trình công nghệ sản xuất bầu ươm cây giống ở nước ta

Hiện nay, việc sản xuất bầu dinh dưỡng ở nước ta được tiến hành chủ yếu bằng lao động thủ công theo công nghệ như sau:

Hình 1.16: Sơ đồ công nghệ sản xuất cây giống ở nước ta

Việc đóng bầu thủ công được tiến hành như sau:

- Đất được lấy là đất tầng mặt không lẫn sỏi, đá,

- Sau đó, đất được làm nhỏ bằng phương pháp tưới nước, ủ khoảng 1-2 tuần đất sẽ tơi vỡ ra, nếu còn sót những cục to có thể đập nhỏ,

Đất và phân được nghiền nhỏ và sàng qua lưới 4 x 4 mm để loại bỏ cỏ, cục lớn, đá và sỏi Sau đó, hỗn hợp này được trộn đều với phân vô cơ và phân hữu cơ theo tỷ lệ nhất định để tạo thành hỗn hợp ruột bầu.

Khi tách miệng túi bầu, cần nhồi đất đến độ chặt hợp lý để đảm bảo cây có thể hút nước và lưu thông không khí tốt Ép đất quá chặt sẽ làm cây khó phát triển, trong khi nếu không đủ chặt, bầu đất có thể bị vỡ.

- Xếp luống: Bầu dinh dưỡng đóng xong được xếp thành luống và gieo hạt

Quá trình tạo bầu cây hiện nay chủ yếu diễn ra hoàn toàn bằng thủ công, dẫn đến năng suất lao động thấp và điều kiện làm việc nặng nhọc cho công nhân Hơn nữa, chất lượng cây giống không đạt yêu cầu cao Để cải thiện, cần chú trọng vào việc chăm sóc đất tầng mặt, tưới nước, ủ và làm khô, cũng như trộn hỗn hợp dinh dưỡng phù hợp.

Nhồi đất vào bầu đến độ chặc nhất định Xếp luống

Việc trồng cây và bỏ lại các vỏ bầu trên đồng không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng lâu dài đến hệ sinh thái Nghiên cứu cho thấy, vật liệu Polyetylen cần từ 100 đến 200 năm mới có thể phân hủy, dẫn đến sự tích tụ chất thải trong tự nhiên.

Hình 1.17: Đóng bầu đất thủ công

Nguồn: http:// www.baonghean.vn

Vỏ bầu được làm từ vật liệu Polyetylen mỏng 0,2mm, có độ mềm dẻo và đa dạng về kích thước cũng như kiểu dáng Có hai loại chính là vỏ bầu có đáy và vỏ bầu thủng đáy, với đường kính từ 4 đến 11 cm và chiều cao từ 10 đến 25 cm.

Gần đây, một số trung tâm giống cây trồng tại Đông Bắc Bộ và Phú Thọ đã áp dụng bầu khay nhựa cứng nhập từ Trung Quốc để ươm cây giống lâm nghiệp Trong khi đó, khu vực Trung Bộ đã sử dụng khay xốp để ươm một số loại cây nông nghiệp như ớt, cà chua và xu hào.

Vỏ bầu tại Việt Nam chủ yếu được làm từ nhựa polyethylene mềm, trong khi đó, bầu khay bằng nhựa cứng vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và chưa được áp dụng rộng rãi.

Ruột bầu được tạo thành từ đất và phân bón, trong đó đất thường là loại có cơ giới nhẹ hoặc trung bình Phân bón sử dụng bao gồm phân vô cơ như lân và đạm, cùng với phân hữu cơ đã ủ hoai như phân chuồng, than bùn, phân xanh và phân vi sinh vật Tỷ lệ pha trộn giữa đất và các loại phân vô cơ sẽ thay đổi tùy thuộc vào tính chất và đặc điểm sinh học của cây ươm.

I.3.2 Các loại bầu sử dụng ươm cây giống trong nước

Mục tiêu nghiên cứu và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đề tài khi thực hiện cho phép giải quyết:

- Đề xuất nguyên lý của cơ cấu máy đóng bầu đất

- Cơ khí hóa khâu đóng bầu đất cho cây trồng.

- Thiết kế chế tạo hoàn chỉnh máy đóng bầu đất ươm cây giống công suất

1000 bầu/h, độ chặc của bầu 2,1kg/dm 3 , độ không đồng đều 10 % đáp ứng nhu cầu sản xuất

- Nâng cao chất lượng cây giống, giảm chi phí, tăng năng suất lao động

- Từng bước hình thành các trung tâm giống tập trung, có mức độ cơ giới hóa và tự động cao, tạo điều kiện quản lý chất lượng cây giống.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Máy đóng bầu đất ươm cây giống

Đề tài này nghiên cứu giải pháp cải tiến thiết kế và chế tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống, nhằm nâng cao năng suất hoạt động trong quy trình sản xuất cây giống Các thiết bị liên quan khác không nằm trong phạm vi nghiên cứu của đề tài.

Phương pháp nghiên cứu

I.6.1 Phương pháp phân tích lý thuyết

Thu thập tài liệu từ các nguồn như bài báo khoa học, tạp chí, video, sách giáo trình và các nguồn từ internet trong và ngoài nước là bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu.

- Tiến hành thu thập dữ liệu trực tiếp từ người nông dân, các cơ sơ sản xuất cây trồng

- Nghiên cứu các tài liệu và sử lý các số liệu có được trước đó

- Từ đó tìm hiểu và phân tích các nguyên lý hoạt động của cơ cấu rồi đưa ra nguyên lý, qui trình đóng bầu đất

- Tiến hành chế tạo thử nghiệm máy đóng bầu đất, hoàn chỉnh thiết kế.

Kết cấu của đề tài

Đề tài "Nghiên cứu giải pháp để cải tiến thiết kế và chế tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống nhằm nâng cao năng suất hoạt động" gồm 6 chương, tập trung vào việc nâng cao hiệu quả và năng suất trong quá trình sản xuất cây giống thông qua cải tiến công nghệ máy móc.

- Chương 2 : Cơ sở lý thuyết

- Chương 3: Ý tưởng và phương án thiết kế máy đóng bầu đất

- Chương 4: Tính toán, thiết kế máy đóng bầu đất

- Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm

- Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Tổng quan về bầu đất

Bầu ươm cây giống hiện nay có nhiều loại đa dạng, bao gồm bầu cứng treo, bầu giấy tổ ong và bầu khay Tuy nhiên, loại được sử dụng phổ biến nhất là bầu có vỏ mềm làm từ Polyetylene loại mỏng 0,2 mm, có dạng hình tròn với các kích cỡ khác nhau, từ đường kính 6-18 cm và cao từ 10-25 cm Về cơ bản, bầu ươm cây giống có hai loại chính là loại có đáy và loại thủng đáy.

Hình 2.1: Bầu ươm cây giống

Nguồn:http://http://www.tuiuomcay.com

Nguyên liệu làm bầu ươm bao gồm đất và phân bón, trong đó đất thường được chọn là loại có thành phần cơ giới nhẹ hoặc trung bình Phân bón sử dụng thường là phân vô cơ như lân và đạm, cùng với phân hữu cơ đã ủ hoai như phân chuồng, than bùn, phân xanh và phân vi sinh vật Tỷ lệ pha trộn giữa đất và các loại phân vô cơ sẽ khác nhau tùy theo tính chất và đặc tính sinh học của cây ươm, với hai loại bầu ươm chính là có đất và không có đất.

Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu làm bầu ươm khác nhau tùy thuộc vào khu vực và điều kiện khí hậu Ví dụ, để cây giống phát triển tốt, bầu xoài ở phía Nam thường có tỷ lệ 20% đất, 50% mụn dừa, 20% trấu, 5% phân dơi và 5% lân, trong khi ở phía Bắc, tỷ lệ này là 50% đất, 35% hữu cơ và 15% phân chuồng.

Các loại vật liệu làm ruột bầu:

Đất sạch là loại đất trồng được tạo ra từ mụn dừa, trải qua quy trình xử lý công nghiệp kết hợp với vi sinh vật, hình thành nên một loại đất hữu cơ chất lượng cao.

Đất sạch sở hữu nhiều đặc tính ưu việt như tươi xốp, thoáng khí, dễ thấm nước và giữ ẩm cao, đồng thời không mang mầm bệnh và chứa nhiều vi sinh vật có lợi cho đất Sau 6 tháng sử dụng, đất sẽ trở nên mùn hóa, giúp cải thiện chất lượng trồng trọt Đặc biệt, đất sạch có thể được nén với nhiều hình dạng khác nhau, phù hợp cho nhiều kiểu trồng tại các trang trại và sân vườn Chính vì vậy, đất sạch được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi làm chất trồng cho nhiều loại cây khác nhau.

Nguồn: http://www.nonghoc.com

- Các dạng đất sạch: dạng viên nén tròn, dạng viên nén vuông, bao 5 lít, bao

25 lít, bao 50 lít, bao 100 lít

Quy trình sản xuất đất sạch bao gồm việc gom mụn dừa, sau đó sàn lọc và phân loại Mụn dừa sẽ được ngâm trong bể nước từ một tuần đến mười ngày để loại bỏ chất không mong muốn Tiếp theo là quá trình tách ẩm, trong đó các loại đất X0, X1, X2, X3 sẽ được thanh trùng và trộn với chất dinh dưỡng, nhằm đảm bảo chất lượng cho việc sử dụng trong nông nghiệp.

Xơ dừa, được tách ra từ vỏ trái dừa, có nhiều ứng dụng hữu ích trong nông nghiệp và xây dựng Nó không chỉ giúp phủ bề mặt để chống nóng và xói mòn, mà còn tăng độ ẩm cho đất, tạo điều kiện cho đất trở nên xốp hơn.

Xơ dừa là một nguyên liệu tự nhiên phong phú, lý tưởng cho nhiều ứng dụng khác nhau Một trong những công dụng nổi bật của xơ dừa là khả năng thay thế cho đất trồng, mang lại giải pháp bền vững cho việc canh tác.

Xơ dừa có nhiều tác dụng như:

- Giúp quá trình phân hủy từ hữu cơ sang vô cơ sẽ nhanh hơn Rất phù hợp đối với các chủng loại cây ngắn ngày

- Tạo phát thải CO2 cho cây trồng hấp thụ trao đổi chất

Cải tạo các khu vực có kết cấu đất quá chặt giúp thông thoáng không khí, đồng thời giữ nước tưới lâu hơn, tạo độ ẩm cho đất mà không gây úng ngập.

- Hoặc làm giá thể chất nền cho cây con trong vườn

- Người ta có thể kết hợp với các vật liệu khác nhờ vào thiết bị trộn và cấp liệu

Nguồn: http://www.nonghoc.com

Mụn sơ dừa là sản phẩm tự nhiên được chế biến từ vỏ trái dừa, bao gồm bụi xơ dừa và sợi xơ dừa Sản phẩm này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp và nông nghiệp, mang lại lợi ích cho môi trường Việc sử dụng mụn dừa trong trồng trọt không chỉ thân thiện với môi trường mà còn giúp bảo vệ hệ sinh thái.

Mụn xơ dừa là một chất nền lý tưởng cho sự phát triển của rễ cây, cho phép chúng ta thực hiện cấy ghép trực tiếp mà không cần qua bất kỳ quá trình xử lý hay sử dụng tác nhân hỗ trợ nào khác.

Mụn xơ dừa khác biệt so với đất sạch ở chỗ nó duy trì áp suất không khí cao ngay cả khi bão hòa hoàn toàn Mặc dù mụn dừa có áp suất không khí lớn hơn khi bão hòa, nhưng độ ẩm của nó vẫn cao hơn nhiều so với các môi trường trồng trọt có pha chất dinh dưỡng.

- Theo thời gian, mụn dừa sẽ làm tăng công suất của vùng đệm nhằm giúp cây trồng chống chịu được khi thiếu phân và nước trong thời ngắn

Nguồn: http://www.nonghoc.com

Vỏ trấu có thành phần hóa học khác nhau tùy thuộc vào loại thóc, mùa vụ canh tác và điều kiện thổ nhưỡng của từng vùng miền Tuy nhiên, hầu hết vỏ trấu chứa trên 75% chất hữu cơ dễ bay hơi, sẽ bị cháy trong quá trình đốt, trong khi khoảng 25% còn lại sẽ chuyển thành tro.

Vỏ trấu đốt than tồn tính, hay còn gọi là biochar, là sản phẩm từ quá trình nhiệt phân vỏ trấu, mang lại lợi ích lớn trong việc cải tạo đất Sản phẩm này được tạo ra bằng cách đốt vỏ trấu thành than đen thay vì thành tro, giúp cung cấp dinh dưỡng và cải thiện cấu trúc đất cho cây trồng.

Vỏ trấu đã qua xử lý có khả năng phân hủy và tồn tại lâu dài trong đất, giúp cải thiện độ tươi xốp của đất, giữ ẩm hiệu quả hơn Điều này tạo ra môi trường thuận lợi cho các hệ sinh vật phát triển, từ đó cải tạo đất bạc màu và cung cấp nhiều dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng.

- Chọn tro trấu để trồng cây nên lựa mua loại tro trấu hạt to, loại người ta chỉ đốt sơ qua, chuyên dụng trồng cây

- Loại tro này dễ nhận biết, tro màu đen sẫm, hạt to, nắm vào tay sẽ nghe tiếng sột soạt

Hệ dẫn động cơ khí

- Xác định nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của máy

Lập sơ đồ tổng thể cho toàn bộ máy và các bộ phận máy cần thiết để đáp ứng các yêu cầu đã đề ra Đề xuất một số phương án thực hiện khác nhau, sau đó đánh giá và so sánh các phương án này nhằm tìm ra giải pháp tối ưu nhất phù hợp với yêu cầu.

- Xác định lực mômen tác dụng lên các bộ phận của máy

- Chọn vật liệu thích hợp để chế tạo các chi tiết máy

- Thực hiện các tính toán về độ bền và các tính toán khác nhằm xác định kích thước các chi tiết máy

- Thiết kế các kết cấu các chi tiết máy thỏa mãn chỉ tiêu về làm việc đồng thời thỏa mãn các chỉ tiêu công nghệ và lắp ráp

Cơ cấu chuyển động tay quay thanh truyền (CAM)

Trong thiết kế máy đóng bầu đất, việc sử dụng cơ cấu tay quay-thanh truyền là rất quan trọng, giúp chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của các chi tiết máy.

Cơ cấu nhận đất là bộ phận tay biên kết nối với trục lên xuống đồng tâm với nòng trên mâm, có chức năng ép đất dẽ xuống nằm gọn trong bịch Quá trình lên xuống của cơ cấu này diễn ra khi mâm ở trạng thái đứng yên.

Cơ cấu định vị hoạt động dựa trên cơ chế CAM, kết nối với bộ phận định vị vào lỗ trên mâm 8 lỗ Khi mâm chuẩn bị xoay, cơ cấu sẽ nhả định vị và ngừng tác động khi mâm đã ổn định, đảm bảo rằng cơ cấu nhận đất đưa xuống đúng tâm lỗ nòng Điều này giúp mâm giữ vững trong quá trình nhận đất, đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường hiệu quả hoạt động.

Cơ cấu li hợp kẹp bịch hoạt động dựa trên cơ chế CAM, kết nối với cánh tay đòn và bộ phận kẹp Mục đích của cơ cấu này là giữ bịch ở đúng hình dạng khi ép chặt đất vào bên trong Cơ cấu sẽ kẹp chặt khi mâm đứng yên và nhả ra khi mâm xoay, đảm bảo quá trình hoạt động hiệu quả.

- Cơ cấu đẩy mâm: là cơ cấu tay biên đưa các lỗ nòng vào đúng vị trí theo chu kỳ

Các cơ cấu cần hoạt động ăn khớp hoàn hảo và phụ thuộc lẫn nhau, đồng thời phải đảm bảo căn chỉnh chu kỳ hợp lý để các cơ cấu khác có thể hoàn thành chu kỳ của mình.

Nguyên tắc trộn vật liệu rời

Trộn là quá trình kết hợp các vật liệu khác nhau nhằm tạo ra một hỗn hợp đồng nhất, với sự phân bố đồng đều của các phân tử trong toàn bộ khối lượng Quá trình này diễn ra dưới tác động của ngoại lực, giúp sắp xếp lại các thành phần, từ đó nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt và trao đổi khối lượng.

Khi trộn vật liệu hạt, các hạt chịu tác động của nhiều lực khác nhau, dẫn đến chuyển động của chúng là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa các lực này Cơ chế trộn cũng bị ảnh hưởng bởi cấu trúc của máy trộn và phương pháp thực hiện quá trình P.M Latxei, một nhà nghiên cứu người Anh, đã xác định năm quá trình cơ bản trong hoạt động của các máy trộn.

- Tạo các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng – Trộn cắt

- Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí nay đến vị trí khác – Trộn đối lưu

- Thay đổi vị trí của từng hạt riêng lẻ - Trộn khuếch tán

- Phân tán từng phân tử do va đập vào thành thiết bị - Trộn va đập

- Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp – Trộn nghiền

Từ các đặc tính của vật liệu trộn là rời và xốp nên ta chọn cánh trộn sao cho hợp lý

Phương án thiết kế

III.1.1 Máy đóng bầu ươm trục ngang

Máy đóng bầu ươm trục ngang sử dụng 2 động cơ cùng với cơ cấu truyền động bằng xích và dây curoa để trộn đều hỗn hợp vật liệu, sau đó đưa vào ống nạp Người công nhân sẽ đặt túi nilong vào, và cơ cấu kẹp chặt sẽ thực hiện quá trình ép liệu, giúp lấy túi bầu đất ra Ưu điểm của máy này là cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và có giá thành thấp.

Nhược điểm: năng suất thấp (500 bầu/h),tính năng động không cao,độ an toàn cho người công nhân khi thao tác thấp

Hình 3.1: Máy đóng bầu ươm trục ngang

Cấu tạo: 1-khung máy,2-Bunke,3-Trục vít tải liệu,4-Motor truyền động tải liệu,5-

Motor duy chuyển khung động,6-Bộ phận liệu ra,7-Bộ phận nhận bầu đất

III.1.2 Máy đóng bầu đất trục đứng kiểu 1

Máy đóng bầu đất ươm cây kiểu trục đứng là hệ thống tự động đóng đất vào túi nilong, sử dụng thiết kế mâm xoay kết hợp với cơ cấu cam, tay quay và hệ thống xích Loại máy này có cấu tạo đơn giản nhưng hiệu quả cao, đạt năng suất 750 bầu/h Nguyên liệu được cho vào thùng trộn, nơi cánh trộn nhận động lực từ động cơ và sau đó xả xuống túi bầu Quá trình ép chặt nguyên liệu diễn ra thông qua cơ cấu tay quay và mâm xoay, được điều khiển bởi hệ thống truyền động xích và bánh răng côn.

Hình 3.2: Máy đóng bầu đất trục đứng kiểu 1

Cấu tạo: 1-khung máy,2-Bộ truyền động chính,3-Bộ truyền động trộn và ép liệu,4-Bộ truyền động xoay mâm quay.

III.1.3 Máy đóng bầu đất trục đứng kiểu 2

Máy đóng bầu đất ươm cây kiểu trục đứng là hệ thống tự động đóng đất vào túi nilong, với thiết kế mâm xoay và cơ cấu cam, tay quay, hệ thống xích Loại máy này nổi bật với cấu tạo đơn giản, hiệu suất cao đạt 1000 bầu/h, tuổi thọ lâu dài và an toàn trong lao động Động cơ điều khiển bằng biến tần cho phép người sử dụng linh hoạt điều chỉnh tốc độ máy Thùng trộn được thiết kế tối ưu với cánh trộn giúp trộn đều nguyên liệu trước khi đưa vào ống ép, mang lại sự tiện lợi trong quá trình vận hành.

Hình 3.3: Máy đóng bầu đất trục đứng kiểu 2

Máy bao gồm nhiều bộ phận quan trọng như khung máy, bunke, mâm xoay, bộ truyền động chính, bộ truyền động ép liệu, bộ truyền động định vị bầu đất, bộ truyền động đẩy mâm xoay và bộ truyền động định vị mâm xoay Mỗi bộ phận đóng góp vào hiệu suất hoạt động và sự chính xác của máy.

Nguyên liệu được đưa vào bunke, nơi cánh trộn sẽ trộn đều và xả vào túi bầu Động cơ thông qua các cơ cấu truyền động, tay quay và CAM sẽ thực hiện đồng thời các thao tác như đẩy mâm xoay, định vị mâm xoay, trộn vật liệu, ép liệu và định vị túi bầu.

Lựa chọn phương án thiết kế, chế tạo

Bảng 3.1: Bảng so sánh các phương án máy đóng bầu đất

So sánh các phương án thiết kế chế tạo, phương án 3 được đánh giá là hợp lý nhất Điều này xuất phát từ kết cấu máy đơn giản, dễ vận hành, cùng với công nghệ chế tạo phù hợp với năng lực sản xuất cơ khí hiện tại của Việt Nam Hơn nữa, giá thành sản phẩm cũng rẻ hơn so với các phương án khác.

TT Tiêu chí so sánh Các phương án

Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3

1 Cấu tạo Đơn giản Đơn giản Đơn giản

2 Thao tác vận hành Phức tạp Đơn giản Đơn giản

3 Mức độ ổn định Thấp Thấp Cao

4 Độ an toàn Thấp Cao Cao

5 Bảo trì Đơn giản Đơn giản Đơn giản

6 Giá đầu tư Thấp Thấp Thấp

7 Năng suất Thấp Thấp cao

Kết luận Không chọn Không chọn Chọn

Công dụng và cấu tạo

Máy đóng bầu đất ươm cây kiểu trục đứng là hệ thống tự động đóng đất vào túi nilong với thiết kế mâm xoay và các cơ cấu cam, tay quay, hệ thống xích Loại máy này có cấu tạo đơn giản, hiệu quả cao với năng suất đạt 1000 bầu/h, đồng thời có tuổi thọ cao và an toàn trong lao động Động cơ điều khiển bằng biến tần cho phép người dùng linh hoạt thay đổi tốc độ máy, trong khi thùng trộn với cánh trộn được thiết kế tối ưu giúp trộn đều nguyên liệu trước khi đẩy vào ống ép liệu, mang lại sự vận hành dễ dàng.

Cấu tạo có các bộ phận chính sau:

5.Bộ truyền động ép liệu

6.Bộ truyền động định vị bầu đất

7.Bộ truyền động đẩy mâm xoay

8.Bộ truyền động định vị mâm xoay

Hình 4.1: Cấu tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống

Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý máy đóng bầu đất Động cơ 1 sẽ truyền chuyển động đến trục 3 thông qua bộ truyền động đai 2,trục

Trong Bunke, ba quay cánh trộn được sử dụng để trộn đều hỗn hợp vật liệu Bộ truyền động bánh răng 4,7 và trục 6 sẽ quay trục 9, thực hiện các thao tác chuyển động của bánh răng côn 8, từ đó làm quay trục 13 Quá trình này sẽ quay bánh đà thông qua cơ cấu tay quay, giúp trục 9 quay bánh đà 10 một cách hiệu quả.

Máy ép chặt hỗn hợp vật liệu sẽ thực hiện thao tác thông qua cơ cấu cánh tay đòn, giúp định vị túi bầu đất và mâm xoay Sau khi trộn đều, hỗn hợp vật liệu sẽ được xả xuống ống hứng liệu trên mâm xoay, nơi công nhân sẽ cho bịch nilong vào.

37 ống, máy sẽ thực hiện các thao tác điền đầy và ép chặc sau đó người công nhân sẽ lấy túi bầu ra

* Sự phối hợp giữa các nhịp máy:

Khi động cơ truyền động qua bộ truyền động, trục 3 quay và bánh đà với tay quay hoạt động Vào cuối nửa chu kỳ đầu tiên, cơ cấu định vị mâm hoạt động thông qua cơ cấu CAM, cho phép hỗn hợp xả liệu vào túi bầu Tay quay mâm và cơ cấu định vị mâm thu về, chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo Túi bầu di chuyển vào vị trí định vị, và cơ cấu định vị túi bầu cùng ép liệu hoạt động, tạo thành một chu kỳ lặp lại liên tục khi máy hoạt động.

Nội dung tính toán

4.1 Tính chọn động cơ và hộp giảm tốc

Việc lựa chọn động cơ điện cho máy móc hoặc trang thiết bị công nghệ là bước quan trọng đầu tiên trong quá trình thiết kế Để chọn đúng loại động cơ, cần nắm rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại, đồng thời chú ý đến các yêu cầu làm việc cụ thể của thiết bị cần dẫn động.

4.1.1 Các loại động cơ điện

Động cơ điện một chiều cho phép điều chỉnh momen và vận tốc góc trong khoảng rộng từ 3:1 đến 4:1 cho động cơ và lên đến 100:1 cho động cơ – máy phát Với khả năng khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, loại động cơ này được sử dụng phổ biến trong các thiết bị vận chuyển điện, thang máy và máy trục.

* Động cơ điện xoay chiều: bao gồm hai loại một pha và ba pha

Động cơ một pha có công suất nhỏ, thích hợp cho việc kết nối vào mạng điện chiếu sáng, mang lại sự thuận tiện cho các thiết bị gia đình và những ứng dụng có hiệu suất thấp.

Động cơ ba pha đồng bộ hoạt động với vận tốc góc không đổi, không bị ảnh hưởng bởi tải trọng và không thể điều chỉnh Nó có ưu điểm là kết cấu đơn giản, chi phí thấp, dễ bảo quản và độ tin cậy cao Tuy nhiên, nhược điểm của loại động cơ này là hiệu suất và hệ số công suất tương đối thấp.

4.1.2 Phương pháp chọn động cơ

Chọn động cơ được tiến hành theo các bước sau đây:

- Tính công suất cần thiết của động cơ

- Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ

Để chọn kích thước động cơ phù hợp với yêu cầu thiết kế, cần dựa vào công suất, số vòng quay đồng bộ, cũng như các yêu cầu về quá tải, momen mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ.

* Xác định công suất động cơ:

Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức:[17]

Pct : công suất cần thiết trên trục động cơ, kw

Pt : công suất tính toán, kw ɳ : hiệu suất truyền động ɳ = ɳ 1 ɳ 2 2 ɳ 3 4 ɳ 4 ɳ 5 2 … (4.2) Với ɳ1 , ɳ2 , ɳ3 , ɳ4 là hiệu suất của bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động, chọn theo bảng 4.1 [17]

Trong đó: ɳ1 = 0,95 : hiệu suất bộ truyền đai ɳ2 = 0,9 : hiệu suất bộ truyền xích ɳ3 = 0,99 : hiệu suất một cặp ổ lăn

39 ɳ4 = 0,92 : hiệu suất bộ truyền bánh răng côn ɳ5 = 0,8 : Bộ truyền bánh ma sát

Hiệu suất ɳ của bộ truyền hoặc ổ Được che kín Để hở

Bộ truyền bánh răng trụ 0,96 – 0,98 0,93 – 0,95

Bộ truyền bánh răng côn 0,95 – 0,97 0,92 – 0,94

Bộ truyền bánh ma sát 0,90 – 0,96 0,70 – 0,88

Trị số hiệu suất của các bộ truyền bánh răng được cung cấp trong bảng tương ứng với cấp chính xác 8 và 9 Khi sử dụng bộ truyền kín với cấp chính xác 6 hoặc 7, cần tăng trị số trong bảng lên từ 1 đến 1,5%.

Bảng 4.1:Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ

Như vậy, muốn xác định công suất động cơ cần biết công suất tính toán Pt,ở đây ta tính toán công suất trong trường hợp tải trọng không đổi

Trong các hệ thống dẫn động băng tải và xích tải, việc biết trước lực kéo và vận tốc của băng tải hoặc xích tải là rất quan trọng Từ đó, công suất làm việc có thể được xác định thông qua một công thức cụ thể.

1000 (4.4) Trong đó: F- lực kéo F = 2500N v- vận tốc bánh đà đẩy mâm xoay (m/s)

17= 3,53 (𝑠) Δt là khoảng thời gian bánh đà được một vòng

1000 = 0,8𝑘𝑤 Thay tất cả vào (3.1) ta được:

4.1.3 Xác định số vòng quay sơ bộ

Số vòng quay sơ bộ được tính theo công thức: nsb = nlv.ut (4.7)

Tỉ số truyền toàn bộ ut của hệ thống dẫn động được tình theo công thức ut = u1.u2.u3.u4… (4.8)

Trong đó u1,u2,u3,u4 là tỉ số truyền của từng bộ truyền tham gia vào hệ dẫn động.Tham khảo bảng 4.2 [17]

Truyền động bánh răng côn: u4 = 2

Thay tất cả vào (4.8) ta có: ut = 4.3.3.2 = 72

Loại truyền động Tỉ số truyền nên dùng u

Truyền động bánh răng trụ:

Truyền động bánh răng côn:

- Hộp giảm tốc côn-trụ 2 cấp

- Hộp giảm tốc 2 cấp trục vít-bánh răng hoặc bánh răng – trục vít

Truyền động bánh ma sát

Bảng 4.2: Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ

Số vòng quay của trục máy công tác:

V= 0,31m/s: vận tốc quay bánh đà

D = 346 mm: đường kính bánh đà

Từ ut và nlv vào (4.7) có thể tính được số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = nlv.ut = 17.72 = 1224 vong/phut

4.1.4 Chọn quy cách động cơ Động cơ được chọn phải có công suất Pdc và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn điều kiện:

𝑛 𝑑𝑏 ≅ 𝑛 𝑠𝑏 } (4-10) Đồng thời có momen mở máy thỏa mãn điều kiện:

𝑇 (4-11) Dựa vào bảng P1.2 [17] ta chọn động cơ: DK41-4 có Pdc = 2,2Kw, ndc = 1420 vong/phut, 𝑇 𝐾

4.1.5 Phân phối tỷ số truyền

142 = 10 nct = 142 vong/phut : là số vòng trục đầu ra của động cơ

Tỷ số truyền hộp giảm tốc: 𝑢 ℎ = 𝑢 𝑡

2,5 = 4 do hộp giảm tốc đồng trục

Thử lại số vòng quay của bộ phận công tác: 1420

2,5.2.2 = 142 vòng/phút thỏa yêu cầu đặt ra là 142 vòng/phút

4.2 Thiết kế bộ truyền đai

Bộ truyền đai chuyển động từ động cơ đến trục quay bao gồm bánh đai chủ động kết nối với trục động cơ và dây đai truyền chuyển động cho bánh đai bị động nối với trục công tác Dây đai sử dụng có tiết diện hình thang, giúp tối ưu hóa hiệu suất truyền động.

Hình 4.3: Cấu tạo bộ truyền đai

Cấu tạo: 1-bánh đai chủ động,2-bánh đai bị động,-3 dây đai,4- bánh căng đai,5-lò xo Các thông số ban đầu để tính toán bộ truyền đai:

Công suất động cơ: Ndc =2.2 Kw

Số vòng quay bánh đai chủ động: n1 = 142 vòng/phút

Số vòng quay bánh đai bị động: n2 = 116 vòng/phút

*Chọn loại đai và tiết diện đai:

Chọn đai theo công suất Pdc và n1; dựa vào hình 4.4, bảng 4.3 [17]

Hình 4.4: Chọn loại tiết diện đai hình thang

Bảng 4.3: Các thông số của đai hình thang

Ta chọn đai thang loại ƃ,có tiết diện như sau: b = 14mm bt = 17mm h = 10.5mm y0 = 4mm diện tích tiết diện: 138mm 2

Hình 4.5: Mặt cắt ngang của đai hình thang

*Chọn đường kính bánh đai chủ động: d1=1,2.dmin = 1,2.100 = 120mm (4.12)

*Chọn đường kính bánh đai bị động:

113 = 147,8𝑚𝑚 Với ξ là hệ số trượt Đai hình thang thì ξ = 0,02

Khoảng cách trục a cần thỏa mã điều kiện sau:

0,55.(d1+d2) + h ≤ a ≤ 2.(d1+d2) (4.14) Thay các giá trị d1,d2,h vào (4.14) ta được

*Xác định chiều dài đai L: được xác định theo công thức

4𝑎 (4.15) Thay các giá trị d1,d2,a vào (4.15) ta có

4.400 = 1224𝑚𝑚 Dựa vào bảng 4.3 ta chọn L = 1250mm và tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài L tiêu chuẩn theo công thức:

Góc ôm trên bánh đai nhỏ:

*Xác định số dây đai cần thiết

Số dây đai z được tính theo công thức:

P1 = 2,2 Kw công suất trên trục bánh đai chủ động

Kd = 1,1 hệ số tải động theo bảng 4.7 [17]

Cα hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm Cα = 1 – 0,0025.(180-176) = 0,99

Cl hệ số ảnh hưởng chiều dài đai với lo00mm chiều dài đai thí nghiệm ta có l/lo= 1250/1700 ≈ 0,8 Tra bảng 3.4 ta có Cl = 0,95

Bảng 4.4: Trị số của hệ số Cl

Cu hệ số ảnh hưởng của tỷ số truyền,u = 142/113= 1,26,tra bảng 4.5 ta chọn Cu = 1,07

Bảng 4.5: Trị số của hệ số Cu

Cz = 0,95 hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai [P0] = 2,25 công suất cho phép,tra bảng 4.19 [17]

Thay tất cả các giá trị vào 3.17 ta có:

Từ số đai z ta có thể xác định chiều rộng bánh đai theo công thức:

Và đường kính ngoài: d1’ = d1 + 2ho ( 4.19) d2’ = d2 + 2ho ( 4.20)

Bảng 4.6: Các thông số của bánh đai hình thang Tra bảng 4.6 ta có: B = (2-1).19 + 2.12,5 = 44mm d1 = 120 + 2.4,2 = 128.4mm d2 = 150 + 2.4,2 = 158.4mm

4.3 Thiết kế bộ truyền xích

4.3.1 Bộ truyền xích 1(truyền chuyển động từ trục cánh trộn sang trục trung gian) a/ Chọn loại xích: vì vận tốc không cao nên chọn loại xích con lăn có thông số trong bảng 4.7

Kích thước, mm Tải trọng phá hỏng Q, kN

Khối lượng 1 mét xích q1, kg

B,không nhỏ hơn do d1 L h, không lớn hơn b, không nhỏ hơn

Bảng 4.7: Các thông số của xích con lăn 1 dãy b/ Chọn số răng đĩa xích

Chọn số răng đĩa xích trên trục trộn là Z2 = 14 và tốc độ quay trên trục trung gian n3 = 61 vòng/phút Dựa vào các thông số này, ta sẽ xác định số răng đĩa xích thứ nhất trên trục trung gian.

Bước xích p được xác định dựa trên độ bền mòn của bản lề, với điều kiện áp suất p0 trên mặt tựa bản lề phải thỏa mãn: p0 = Ft/A ≤ [p0] (4.21).

Bước xích thường chọn theo tiêu chuẩn và theo công suất cho phép [P], tra bảng 4.8[17]

Bước xích p,mm Đường kính chốt dc;mm

Công suất cho phép [P], kW, khi số vòng quay đĩa nhỏ n01, vg/ph

Bảng 4.8: công suất cho phép [P] của xích con lăn Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích được viết dưới dạng:

Trong đó: Pt- công suất tính toán

P- công suất cần truyền kz = 25/z2 = 25/14 = 1,8 hệ số số răng kn = no/n2 = 50/116 = 0,43 hệ số vòng quay k = ko.ka.kdc.kbt.kd.kc (4.23) ko = 1 hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền ka = 1 hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích kdc = 1 hệ số kể đến việc ảnh hưởng của điều chỉnh lực căng xích kbt = 1,3 hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn kd = 1,2 hệ số tải trọng động kc = 1 hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền

Thay tất cả vào (4.23) ta có k = 1,56

Thay tất cả các thông số vào (4.22) ta được:

Để thiết kế bộ truyền xích, ta chọn công suất [P] = 3,2 kW với tốc độ n0 = 50 vòng/phút, từ đó xác định bước xích t = 25,4 mm và sử dụng bộ truyền xích 1 dãy Tiếp theo, cần xác định khoảng cách trục và số mắc xích, cùng với đường kính vòng chia của đĩa xích dẫn d2 và đĩa bị dẫn d3.

26)= 210𝑚𝑚 Khoảng cách trục được tình theo công thức: amin = 0,5.(d2 + d3) + (30…50) (4.24)

Thay thế các giá trị vào (3.24) ta có: amin = 0,5.( 111,5 + 220) + 40 = 206 mm

Xác định số mắc xích:

4 𝜋 2 𝑎 (4.25) Thay các giá trị vào (4.25) ta xác định được số mắc xích:

4 𝜋 2 206 = 36,7 Vậy chọn số mắc xích 𝑥 = 38

Tính lại khoảng cách trục theo số mắc xích được chọn:

𝜋 ] 2 ] (4.26) Thay tất cả các giá trị vào (3.26) ta có

= 223,4𝑚𝑚 d.Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:

Khi sử dụng các bộ truyền xích có tải trọng lớn, đặc biệt khi khởi động hoặc thường xuyên phải chịu tải va đập, cần thực hiện kiểm nghiệm quá tải để đảm bảo an toàn theo hệ số an toàn quy định.

Q = 56700N tải trọng phá hỏng,tra bảng 3.7,khối lượng 1 mét xích q = 2,6kg kd = 1,2- hệ số tải trọng động v - vận tốc xích: 𝑣 = 𝑧 2 𝑡.𝑛 2

Fv – lực căng do lực ly tâm sinh ra 𝐹 𝑣 = 𝑞 𝑣 2 = 2,6 0,67 2 = 1,17𝑁

F0 – lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra

Với kf = 4 (bộ truyền nghiêng 1 góc nhỏ hơn 40 0 )

So sánh với bảng 4.9[17] ta có

Với n = 200 vòng/phút thì [s] = 8,2, vậy s > [s], vậy bộ xích đảm bảo đủ bền

[s] đối với xích ống và xích con lăn( khi z1 = 15…30) khi n1,vg/ph

Chú ý: Đối với xích răng khi số răng đĩa nhỏ z1 = 15-30 hệ số an toàn cho phép [s] = 8…15, lấy giá trị nhỏ khi số vòng quay thấp

Bảng 4.9: Trị số của hệ số an toàn e Xác định lực tác dụng lên trục

Lực tác dụng lên truc được xác định theo công thức:

Với đối với bộ truyền có độ nghiêng một góc nhỏ hơn 40 0 , kx = 1,15

4.3.2 Bộ truyền xích 2 (truyền chuyển động từ trục trung gian sang trục ép liệu) a/ Chọn loại xích: vì vận tốc không cao nên chọn loại xích con lăn b/ Chọn số răng đĩa xích