Luận án Tiến sĩ: Xác định thông số bộ phận bóc lá mía máy thu hoạch - Tạ Hanh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH TẠ HANH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BỘ PHẬN BÓC LÁ MÍA TRONG LIÊN HỢP MÁY THU HOẠCH MÍA LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành đào tạo: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 62.03 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. LƢƠNG VĂN VƢỢT HÀ NỘI – 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án “Nghiên cứu xác định một số thông số cơ bản của bộ phận bóc lá mía trong liên hợp máy thu hoạch mía” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những số liệu, kết quả nêu trong luận án này là trung thực, khách quan và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác và các thông tin trích dẫn trong luận án đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả luận án Tạ Hanh ii LỜI CẢM ƠN Với tất cả lòng chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới hai thầy hƣớng dẫn: TS.

Đỗ Hữu Khi - Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, PGS. Lƣơng Văn Vƣợt - Trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội, đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn và giúp đỡ để tôi hoàn thành bản luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, tập thể cán bộ Trung tâm Máy Nông nghiệp và Thủy khí, bộ môn Nghiên cứu cơ giới hoá chăn nuôi, bộ môn Điện - Tự động hóa, phòng Khoa học – Đào tạo và Hợp tác quốc tế thuộc viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Hội cơ khí nông nghiệp Việt Nam; cảm ơn ban Giám hiệu trƣờng Cao đẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp và các đơn vị, cá nhân trong Nhà trƣờng đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.

Đậu Thế Nhu. Bằng tấm lòng của mình, thầy đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp trong và ngoài cơ quan và đặc biệt các thành viên trong Gia đình đã giúp đỡ, ủng hộ và động viên để tôi hoàn thành bản luận án này. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả luận án iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục các ký hiệu toán học viii Danh mục bảng xiii Danh mục hình xiv MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1 Tình hình sản xuất mía tại Việt Nam và trên thế giới 3 1.2 Tình hình cơ giới hoá khâu thu hoạch mía 5 1.1 Nhu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch mía 5 1.2 Yêu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch mía 6 1.3 Tình hình áp dụng công nghệ thu hoạch mía 7 1.1 Công nghệ thu hoạch để nguyên cây 7 1.2 Công nghệ thu hoạch cắt cây thành đoạn 7 1.4 Tính cấp thiết của việc bóc lá mía bằng bộ phận bóc 8 1.5 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bộ phận bóc lá mía 9 1.1 Nguyên lý bóc lá mía tƣ thế ngang cây 9 1.2 Nguyên lý bóc lá mía tƣ thế cây nằm, chuyển dọc 12 1.3 Nguyên lý làm sạch cây mía bằng khí động học 15 1.6 Lựa chọn nguyên lý 17 1.7 Tình hình nghiên cứu kết cấu cánh bóc lá 18 1.1 Một số kết quả nghiên cứu cánh bóc dựa trên hiện tƣợng miết, chải 18 1.2 Những nghiên cứu cánh bóc dựa trên quá trình tách, róc 20 iv 1.8 Lựa chọn răng bóc trong bộ phận bóc lá mía áp dụng nguyên lý bóc lá mía tƣ thế cây nằm, chuyển dọc, gốc vào trƣớc 25 1.10 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 28 1.1 Mục đích nghiên cứu 28 1.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 28 Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 29 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 29 2.1 Xác định lực phân bố tác dụng lên răng bóc bằng phƣơng pháp thực nghiệm 30 2.2 Xác định độ cứng của răng bóc bằng cáp thép khi uốn EI và khối lƣợng đơn vị chiều dài μ 32 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 33 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết 33 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm 35 2.3 Phƣơng pháp xác định một số thông số của cây mía 43 2.1 Một số đặc điểm sinh hóa của cây mía 43 2.2 Một số đặc điểm cơ lý của cây mía 47 2.4 Cơ sở vật chất thí nghiệm, thiết bị và dụng cụ đo đạc 49 2.5 Phƣơng pháp xác định các số liệu thí nghiệm 51 2.1 Hiệu chuẩn dụng cụ đo 51 2.2 Tiến hành thí nghiệm 51 Chƣơng 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THỐNG SỐ CỦA BỘ PHẬN BÓC LÁ MÍA TRONG LIÊN HỢP MÁY THU HOẠCH MÍA 54 3.1 Đặc điểm lá mía khi thu hoạch 55 3.2 Quá trình kẹp cây và rút cây của bộ phận bóc 56 3.3 Quá trình tách, róc lá mía bằng răng bóc tại lô bóc 58 v 3.4 Khảo sát động học quá trình tách, róc lá ra khỏi cây bằng răng bóc 62 3.1 Xác định quỹ đạo chuyển động của răng bóc 63 3.2 Chiều dài quyét của răng bóc lá 65 3.3 Hệ số quyét lặp trung bình 65 3.4 Tần suất đập trung bình.5 Khảo sát ảnh hƣởng quan hệ vận tiến của cây mía và số vòng quay lô bóc tới chiều dài quét 67 3.6 Khảo sát ảnh hƣởng quan hệ R1 và h tới chiều dài quét 69 3.7 Khảo sát ảnh hƣởng V và nb tới hệ số quét lặp trung bình, 70 3.8 Khảo sát chỉ tiêu tần suất đập trung bình trên 1 mét chiều dài 71 3.5 Khảo sát động lực học quá trình tách, róc lá ra khỏi cây bằng răng bóc 71 3.1 Thành lập phƣơng trình vi phân biến dạng uốn của răng bóc 71 3.2 Điều kiện biên của phƣơng trình vi phân biến dạng uốn răng bóc 76 3.3 Phƣơng pháp giải phƣơng trình vi phân biến dạng uốn của răng bóc 77 3.4 Kết quả khảo sát sơ bộ các yếu tố ảnh hƣởng đến w trong quá trình tách, róc lá mía của răng bóc 80 3.5 Khảo sát ảnh hƣởng của EI đến w 82 3.6 Khảo sát ảnh hƣởng của lc đến w 84 3.7 Khảo sát ảnh hƣởng của R1 đến w 86 3.8 Khảo sát ảnh hƣởng của μ đến w 87 3.9 Khảo sát ảnh hƣởng của p đến w 89 3.10 Khảo sát ảnh hƣởng của nb đến w 90 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 93 Chƣơng 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 94 4.1 Đặc điểm cơ lý của cây mía và cánh bóc 94 4.1 Kết quả đo kích thƣớc, khối lƣợng của cây mía 94 4.2 Kết quả đo hệ số ma sát của cây mía với các loại vật liệu 95 vi 4.3 Kết quả đo độ cứng của răng bóc khi uốn EI, khối lƣợng đơn vị chiều dài μ của răng bóc 96 4.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số tới khả năng làm việc của bộ phận bóc lá mía 97 4.1 Ảnh hƣởng của số vòng quay lô bóc (nb) tới tỷ lệ sót (η), tỷ lệ tổn thƣơng ψ và chi phí năng lƣơng riêng Ne 102 4.2 Ảnh hƣởng của số vòng quay lô rút (nr) tới tỷ lệ sót (η), tỷ lệ tổn thƣơng cây (ψ) và chi phí năng lƣợng riêng Ne 104 4.3 Ảnh hƣởng của chiều dài răng bóc (lc) tới tỷ lệ sót (η), tỷ lệ tổn thƣơng cây (ψ) và chi phí năng lƣợng riêng Ne.4 Ảnh hƣởng của lƣợng cung (q) cấp tới tỷ lệ sót (η), tỷ lệ tổn thƣơng cây (ψ) và chi phí năng lƣợng riêng Ne.3 Kết quả nghiên cứu xác định các thông số tối ƣu của bộ phận bóc lá mía bằng phƣơng pháp quy hoạch hóa thực nghiệm (QHHTN) đa yếu tố 111 4.1 Các yếu tố đƣợc lựa chọn trong nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố 111 4.2 Kết quả thu thập số liệu thí nghiệm, xử lý đồng nhất phƣơng sai 112 4.3 Kết quả xác định mô hình hồi quy QHHTN đa yếu tố cho hàm chất lƣợng làm việc của bộ phận bóc lá mía 115 4.4 Hàm tỷ lệ tổn thƣơng 118 4.5 Hàm chi phí năng lƣợng riêng 121 4.