BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2009 ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy băm thân ngô tươi làm thức ăn ủ men cho bò năng suất 35 Tấn/ngày” Mã số: 172.09 RD-KHCN Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG Cơ quan chủ trì : Viện NCTKCT máy nông nghiệp Chủ nhiệm đề tài: Th.S Đoàn Văn Cao 7727 27/02/2010 Hà Nội 12/2009 BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2009 ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy băm thân ngô tươi làm thức ăn ủ men cho bò năng suất 35 Tấn/ngày” Mã số: 172.09 RD/HD-KHCN Cơ quan chủ trì : VIỆN NCTKCT máy Nông Nghiệp Chủ nhiệm đề tài: Th.S Đoàn Văn Cao Mục Lục ĐẶT VẤN ĐỀ 4 CHƯƠNG I 5 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 5 I. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÂY NGÔ NON LÀM THỨC ĂN CHO BÒ 5 II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SỬ DỤNG MÁY BĂM THÂN NGÔ 6 1. Tầm quan trọng của máy băm thân ngô trong sản xuất 6 2. Tình hình nghiên cứu sử dụng máy băm 7 CHƯƠNG II 17 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY BĂM THÂN NGÔ 17 I. LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHO MÁY BĂM THÂN NGÔ 17 1. Cơ sở vật lý của quá trình cắt thái 18 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao 20 3. Băng tải kẹp vật liệu 27 II. THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY BĂM THÂN NGÔ 28 1. Băng tải cấp liệu 28 2. Máy băm 29 CHƯƠNG III : KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM 34 I. Mục tiêu: 34 II. Nội dung khảo nghiệm: 34 III. Điều kiện khảo nghiệm 34 IV. Tiến hành khảo nghiệm 35 V. Kết quả khảo nghiệm: 35 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36 KẾT LUẬN 36 ĐỀ NGHỊ 36 PHỤ LỤC 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngô là một loại ngũ cốc quan trọng trên thế giới, đứng thứ ba sau lúa mì và lúa gạo. Sản lượng sản xuất ngô ở thế giới trung bình hàng năm từ 696,2 đến 723,3 triệu tấn (2005-2007). Ngô không chỉ được sử dụng làm lương thực mà còn được sử dụng như một loại rau (ngô bao tử) rất an toàn và có giá trị dinh dưỡng cao. Thân ngô sau thu hoạch thường được tận dụng làm thức ăn rất tốt cho đạ i gia súc. Với sự phát triển mạnh của ngành chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi bò sữa. Thức ăn là yếu tố quan trọng, quyết định trực tiếp đến năng suất, chất lượng chăn nuôi. Do đó thức ăn không chỉ được tận dụng từ phế liệu nông nghiệp mà được chủ động gieo trồng, chủ yếu là các loại cỏ như cỏ đuôi voi, cỏ sả, cỏ Ruzi,… Gần đây một số cơ sở đã trồng ngô non (chưa thu bắp) để làm thức ăn cho bò sữa. Đây là công nghệ chế biến thức ăn mới có giá trị dinh dưỡng và chất lượng cao. Nó bao gồm cả thức ăn thô (thân ngô) và thức ăn tinh (bắp ngô non). Được các cơ sở chăn nuôi bò sữa rất ưa chuộng. Để sử dụng hiệu quả loại th ức ăn giàu dinh dưỡng này, cây ngô cần được làm nhỏ đến mức yêu cầu, rồi đem ủ men. Đây là công việc tốn nhiều công sức và cần phải đảm bảo độ đồng đều của đoạn thái để bò có thể tận dụng hết loại thức ăn dinh dưỡng cao này. Do đó, việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy băm thân ngô là hết sức cần thiết. Nhằ m đáp ứng cho các mô hình sản xuất thân ngô non phục vụ cho các cơ sở chăn nuôi, cần hoàn thiện, cải tiến, thiết kế mới các thiết bị. Để tạo ra thiết bị phù hợp với điều kiện của Việt Nam, cho chất lượng sản phẩm tốt, giảm chi phí năng lượng, nhân công cắt thái, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy băm thân ngô tươi làm thức ăn ủ men cho bò năng suất 35 Tấn/ngày ” CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU I. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CÂY NGÔ NON LÀM THỨC ĂN CHO BÒ Trong vòng 12 năm qua, tổng sản lượng ngô Việt Nam tăng bốn lần, năng suất bình quân tăng hai lần, diện tích trồng ngô tăng gần hai lần. Theo thống kê, năm 1975 khi chưa dùng giống ngô lai, diện tích trồng ngô cả nước gần 267 nghìn ha, tổng sản lượng 280 nghìn tấn. Năm 2007, chỉ tính riêng 16 tỉnh trong vùng Tây Bắc như Sơn La, Lai Châu, Điện Biên trên tổng diện tích hơn mộ t triệu ha, đã thu hoạch tới hơn 3,7 triệu tấn ngô. Phần lớn diện tích trồng ngô là để lấy hạt. Những năm gần đây ngành chăn nuôi bò sữa ở nước ta phát triển rất nhanh. Tổng đàn 18.700 con năm 1995 đã tăng tới 95.000 con năm 2005. Để đáp ứng nhu cầu về thức ăn, ngoài trồng cỏ làm thức ăn thô, việc trồng ngô sau đó thu cây ngô non (chưa thu bắp) là phương pháp m ới với nhiều ưu điểm. Đây là loại thức ăn có giá trị dinh dưỡng rất cao đối với bò sữa, bao gồm cả thức ăn thô (thân, lá) và thức ăn tinh (hạt). Được các cơ sở nuôi bò sữa đánh giá rất cao. Ngoài ra còn được dùng cho xuất khẩu. Thân và lá cây ngô non sau khi trồng được 70-80 ngày (chưa thu bắp) được cắt sát đất. Để giảm bớt hao hụt, thân ngô cắt về phải được đem ủ ngay, Dùng máy băm thân cây thành từng đoạn nhỏ dài khoảng 2- 5 cm, rồi trộn phụ gia có thể là 0,5% muối hoặc 5% rỉ mật đường (so với trọng lượng ngô ủ) cho vào bao nilon hút hết không khí (có thể tận dụng máy vắt sữa) và nén chặt, mỗi bao ủ khoảng 500kg. Cây ngô ủ muối thường có màu xanh vàng, chua nồng, còn ủ bằng rỉ mật đường có màu xanh vàng ngả nâu, chua nồng nhẹ có kèm theo mùi ngọt của rỉ đường. Ngoài ra có thể ủ với acid formic (h ạn chế được nấm mốc) ngô ủ có màu sắc xanh vàng, chua nồng nhẹ, rất ngon miệng đối với bò. Thân ngô non không những là nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng cho chăn nuôi bò sữa mà còn đem lại lợi ích kinh tế cao hơn hẳn cho người trồng. Thông thường 1ha ngô hạt, sau 100 ngày mới cho thu hoạch với sản lượng từ 8 đến 10 tấn, trị giá khoảng 25 đến 30 triệu đồng. Nhưng nếu trồng ngô non, chỉ sau 70-80 ngày đã cho thu hoạch, đỡ tốn công chăm sóc, bảo vệ mà lại có nguồn thu cao hơn. Mỗi ha cho trung bình 40-50 tấn chất xanh s ẽ cho thu 30- 35 triệu đồng. Một cái lợi nữa của việc trồng ngô non làm nguyên liệu là các hộ nghèo có thể tận dụng đất đai từ bờ sông, bờ suối, những nơi không trồng ngô lấy hạt trong vụ đông xuân được để trồng ngô non. Những hộ gia đình có lao động, điều kiện thuận lợi có thể gieo trồng 3-4 vụ sẽ có nguồn thu lớn hơn, đưa lại giá tr ị kinh tế cao trên một đơn vị diện tích canh tác. II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SỬ DỤNG MÁY BĂM THÂN NGÔ 1. Tầm quan trọng của máy băm thân ngô trong sản xuất Trong những năm gần đây, Đảng và Nhà nước ta ưu tiên phát triển chăn nuôi thành ngành sản xuất chính, trong đó đặc biệt chú trong phát triển chăn nuôi bò sữa. Trong chăn nuôi bò, thức ăn là một khâu quan trọng, quyết định trên 50% hiệu quả chăn nuôi. Việc sử dụng những nguồn nguyên liệu phục vụ cho chế biến thức ăn chăn nuôi rất đa dạng đã tạo ra nhiều loại thức ăn riêng cho bò như: thức ăn thô, thức ăn tinh, thức ăn bổ sung, vi lượng, …Với các loại thức ăn này việc chế biến và phương thức cho ăn chính vẫn cho ăn riêng theo từng loại. Việc sử dụng, sản xuấ t nguồn thức ăn cũng làm tăng hiệu quả cho việc chăn nuôi bò sữa. Chỉ tính riêng chi phí về thức ăn cũng chiếm khoảng 60- 70% giá thành SX sữa hiện nay. Người nông dân vẫn quen cho bò ăn quá nhiều thức ăn tinh trong khi đó bò chủ yếu cần thức ăn thô (cỏ và các phụ phế phẩm nông nghiệp khác). Theo tính toán của PGS.TS. Lê Đăng Đảnh (Trường Đại học Nông lâm TP.HCM), nếu người chăn nuôi không cho bò ăn đủ thức ăn thô có giá trị đạm cần thiết thì bù vào đó phải cho bò ăn từ 0,4 - 0,5 kg thức ăn tinh cho mỗi kg sữa sản xuất. Từ đây làm cho bò dễ xáo trộn về tiêu hoá và gây ra hiện tượng huyết toan (acidosis) dẫn đến bò bị đau móng, khó thụ thai… Đây cũng là nguyên nhân làm cho mỗi chu kỳ một con bò sẽ mấ t khoảng 250- 500 kg sữa. Để sử dụng thân ngô non (chưa thu bắp) làm thức ăn cho bò, thân ngô cần được băm thái nhỏ từ 3 đến 5 cm đây là khâu tốn nhiều công sức nhất. Phương pháp băm thái thủ công không thể cung cấp đủ lượng thức ăn cần thiết, đáp ứng được nhu cầu sản xuất, và khó đạt được chất lượng cao theo đúng nhu cầu kĩ thuật. Vì vậy trước hết c ần quan tâm nghiên cứu máy băm thái. Quá trình băm thái chia nhỏ kích thước thân ngô, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiêu hoá của đàn bò. Giúp bò tận dụng hết lượng thức ăn. Hiện trong nước đã áp dụng nhiều loại máy thái thức ăn thô, nhưng năng suất máy và chất lượng sản phẩm chưa cao. 2. Tình hình nghiên cứu sử dụng máy băm Đối với nhiều nước trên thế giới, đặ c biệt là những nước công nghiệp phát triển như Tây Âu, Bắc Mỹ, Châu Úc hay các nước có nền sản xuất chăn nuôi hiện đại như Israel từ lâu người ta đã ứng dụng các kiểu máy băm rơm - cỏ khô phục vụ chăn nuôi sử dụng một trong những dạng sau: + Dạng trống + Dạng đĩa + Dạng lô + Dạng thùng quay kết hợp đĩa cắt lắp lệch - Kiểu máy b ăm dạng trống (hình 1.1): những máy băm dạng này thì trống băm được lắp các dao cong , dao thẳng. Bộ phận làm việc chính (trống băm) có tốc độ từ 350 - 800 vòng/phút. Với những máy băm lắp dao thẳng gia công chế tạo đơn giản, chi phí thấp, chi phí năng lượng cao, gây xung động lớn, để khắc phục một phần người ta thiết kế các tấm bắt dao nghiêng. Với máy băm lắp dao cong thì chế tạo phức tạp, chi phí cao nhưng giảm được chi phí v ề năng lương khi băm dễ dàng hơn do đảm bảo góc cắt trượt trên toàn bộ bề mặt lưỡi dao với lớp vật liệu . Nhược điểm của loại này lớp vật liệu có độ chặt không đồng đều nên khi cắt có hiện tượng rơm bị kéo vào dẫn đến độ dài sản phẩm sau thái không đều. Hình 1.1 Máy băm rơm - c ỏ khô dạng trống Để khắc phục người ta sử dụng các lô cuốn có nhiệm vụ cung cấp và ép rơm thành lớp nguyên liệu mỏng theo yêu cầu trước khi đưa vào băm. Những máy này có ưu điểm do rơm đã được ép mỏng có độ chặt tương đối đồng đều nên việc băm được dễ dàng, sản phẩm có độ dài tương đối đồng đều nhưng chi phí năng lượng cao, bộ phận cấp li ệu được chế tạo phức tạp gồm cụm lô nén và ép rơm vào họng thái, băng tải xích đưa tải rơm đến cụm lô nén, ép. Với các máy năng suất lớn người ta lắp thêm cơ cấu cấp liệu tự động có khả năng điều chỉnh lượng nguyên liệu cấp trong quá trình máy vận hành, cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa dao và tấm kê bằng hệ th ống thuỷ lực kết hợp cảm biến để luôn đảm bảo cho khe hở trong quá trình làm việc. Ngoài ra để tăng khả năng vung xa của sản phẩm theo yêu cầu cụ thể máy được thiết kế có bộ phận quạt thổi để vận chuyển sản phẩm. Ưu điểm chính của loại này là chi phí năng lượng thấp, chế tạo các máy năng suất lớn với kế t cấu nhỏ gọn, bộ phận truyền và dẫn động không quá phức tạp. Tuy nhiên để gia công các dao băm đòi hỏi công nghệ và chi phí cao, khả năng vung xa kém đối với các máy năng suất nhỏ. Hình 1.2 Máy băm rơm - cỏ khô dạng đĩa (Renn-Canada) - Kiểu máy băm rơm dạng đĩa (hình 1.2;1.3) sử dụng đĩa dao băm trên đó bố trí từ 2 đến 4 dao dạng cong hình lưỡi liềm hoặc dao thẳng được lắp đối xứng nhau hay dao cách dao một góc đều nhau thuận lợi cho khả năng thay đổi số dao làm việc (cách lắp đối xứng). Với các máy băm dạng đĩa thì đĩa dao vừa có tác dụng là tấm liên kết bắt dao vừa làm bánh đà (máy nă ng suất nhỏ). Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý máy băm dạng đĩa - Kiểu máy băm dạng lô (hình 1.4; 1.5): Máy sử dụng bộ phận làm việc chính là lô trụ trên đó được lắp nhiều đĩa dao (trên đĩa lắp từ 4 - 8 dao), nguyên liệu dạng cuộn tròn (kiện tròn) và đóng bánh (kiện vuông) được nạp vào thùng chứa được quay tròn nhờ cơ cấu bánh răng. Khi thùng chứa quay làm khối rơm quay theo nhờ trọ ng lượng của khối rơm đè lên lô dao lắp phía dưới qua nguồn động lực (động cơ) với máy năng suất nhỏ hoặc máy kéo (máy năng suất lớn) làm lô gắn các dao quay với tốc độ 540 – 700 vòng/phút rơm được cắt nhỏ. [...]... lắp nghiêng này có năng suất cao hơn hẳn (so với máy có công suất) CHƯƠNG III : KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM Khảo nghiệm xác định các thông số cơ bản của máy băm thân ngô thuộc đề tài khoa học và công nghệ 2009: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy băm thân ngô tươi làm thức ăn ủ men cho bò năng suất 35 Tấn/ ngày I Mục tiêu: - Xác định năng suất máy băm thân ngô - Xác định sự phụ thuộc của chiều dài đoạn ngô băm. .. số của máy băm thân ngô công suất 35 tấn/ ngày - Chế tạo được máy băm thân ngô, cụm băng tải cấp liệu năng suất 35 tấn/ ngày - Qua quá trình chạy khảo nghiệm cho thấy máy đạt thông số thiết kế ĐỀ NGHỊ Chế tạo máy thái theo các thông số đã nghiên cứu được và ứng dụng vào điều kiện sản suất để tiếp tục hoàn thiện thêm Nghiên cứu thêm một số thông số nữa là góc đặt dao, cơ cấu truyền động của bộ phận cấp... trình cắt Nếu lực kẹp không ủ sẽ làm thân ngô bị kéo theo dao làm cho chiều dài của thân ngô cắt ra bị thay đổi và không đồng đều II THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY BĂM THÂN NGÔ Dựa vào các thông số đã phân tích ở trên Chúng tôi đã thiết kế máy băm thân ngô có cấu tạo và thông số như sau : 1 Băng tải cấp liệu Bộ phận cấp liệu của máy băm sử dụng cặp băng tải quay ngược chiều nhau, băng tải dưới có tác dụng cuốn... các máy cùng năng suất Viện máy Nông nghiệp đã chế tạo máy thái thân ngô tươi theo nguyên lý dạng đĩa (hình 1.10) Máy được thiết kế di động, sử dụng đầu máy nổ và cấp liệu bằng tay Máy có ưu điểm cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, dễ chế tạo Tuy nhiên do phải cấp liệu bằng tay nên kích thước đoạn thái không đồng đều, làm giảm chất lượng sản phẩm Năng suất của máy thấp do họng thái nhỏ Hình 1.10 Máy băm thân ngô. .. với vận tốc lớn, có thể làm dao va vào tấm kê gây hư hỏng cho máy Đối với máy băm thân ngô dạng trống, để đảm bảo chất lượng vật thái thì e nằm trong khoảng 0,5 - 3 mm 3 Băng tải kẹp vật liệu Năng suất và khả năng làm việc của máy băm phụ thuộc nhiều vào khả năng kẹp rút thân ngô của hai băng tải Nó vừa có tác dụng kẹp để đưa thân ngô vào họng thái, vừa có tác dụng giữ thân thân ngô cố định trong quá... hiệu quả cao Các máy sử dụng trong chế biến thức ăn cho gia súc hiện nay chủ yếu là máy thái các loại thức ăn thô xanh (nguyên liệu ở dạng tươi) như: Máy thái cỏ (CT1, CT2, CT5) do Viện Cơ điện Nông nghiệp thiết kế chế tạo (dạng đĩa): (hình 1.8a;1.8b) chủ yếu là thái cỏ voi cho bò, làm thức ăn ủ chua năng suất từ 1- 5 tấn/ giờ và một số các máy thái cỏ cỡ nhỏ Máy làm việc trên nguyên lý dạng đĩa lắp từ... Động cơ băng tải 0.75 kW x 2 Hướng di chuyển của BT trên Hình 2.10: Cấu tạo của băng tải nén, cấp liệu Vận tốc của các lô cuốn được thiết kế nhằm đảm bảo vận tốc dài của 2 băng tải luôn bằng nhau trong quá trình cấp liệu Giúp cho lớp nguyên liệu đi vào họng băm được nén chặt và đồng đều 2 Máy băm Bảng 1.2 Các thông số lý thuyết của máy băm thân ngô TT CÁC CHI TIẾT CHÍNH THÔNG SỐ 1 Kích thước máy 1400... cùng năng suất (hình 1.9a) Hình 1.9a Máy thái cỏ dạng trống Hình 1.9b Máy thái cỏ dạng trống Máy thái cỏ dạng trống (dao thẳng) Công ty Cơ khí Nam Hà chế tạo (hình 1.9b) Máy có năng suất 400 kg/giờ, với loại máy này chủ yếu thái cỏ tươi do kết cấu dao thẳng lắp song song với trục máy nên khi làm việc gây ra xung động rất lớn điều đó ảnh hưởng tới độ bền của các chi tiết, kết cấu máy và chi phí năng lượng... họng thái nhỏ Hình 1.10 Máy băm thân ngô dạng dĩa CHƯƠNG II THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY BĂM THÂN NGÔ I LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHO MÁY BĂM THÂN NGÔ Từ những phân tích tổng quan tình hình sử dụng thân ngô và máy băm trong và ngoài nước, đề tài nhận thấy việc ứng dụng các mẫu máy nước ngoài vào Việt Nam là khó có thể thực hiện được vì giá thành máy quá cao, đòi hỏi phải có đầu tư lớn, sản xuất theo quy mô... kính của lô cuốn băng tải cấp liệu tính cả độ dầy của băng tải: 0,081 (m) ⇒ n bt = 60×0,58/ π0,081= 137,9(vg/ph) ⇒Vận tốc động cơ băng tải cấp liệu n = n bt /2 = 68 (vg/ph) (do tỉ số truyền từ động cơ tới băng tải là 0,5) Việc tính toán để lựa chọn công suất động cơ trống dao khá phức tạp do phải tính đến m men cắt của dao đối với thân ngô Do dó sau khi xem xét công suất và năng suất của một số máy băm, . TÀI: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy băm thân ngô tươi làm thức ăn ủ men cho bò năng suất 35 Tấn/ngày” Mã số: 172.09 RD/HD-KHCN Cơ quan chủ trì : VIỆN NCTKCT máy Nông. tốt, giảm chi phí năng lượng, nhân công cắt thái, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy băm thân ngô tươi làm thức ăn ủ men cho bò năng suất 35 Tấn/ngày ” . cứu thiết kế, chế tạo máy băm thân ngô tươi làm thức ăn ủ men cho bò năng suất 35 Tấn/ngày” Mã số: 172.09 RD-KHCN Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG Cơ quan chủ trì : Viện NCTKCT máy nông