LỜI NÓI ĐẦU

Theo thống kê của Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, hiện nay thức ăn chăn nuôi công nghiệp mới đạt 3,5 3,8 triệu tấn/năm, tức là chiếm khoảng 30% tổng số thức ăn sử dụng trong chăn nuôi, trong khi đó chỉ tiêu bình quân trên thế giới là 48%, các nước công nghiệp phát triển đạt 80 90%

Việc nghiên cứu, cơ giới hóa khâu chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam (nói chung) và sản xuất thức ăn chăn nuôi ở vùng xa, vùng sâu phù hợp với điều kiện kinh tế xã hội đang là vấn đề cấp bách.

Qua phân tích tình hình phát triển thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam, những khó khăn tồn tại trong sản xuất thức ăn chăn nuôi hiện nay, tình hình nghiên cứu và chuyển giao máy, thiết bị phục vụ chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam thời gian qua, thông qua khảo sát các loại mô hình đầu tư, tác giả thấy cần phải nghiên cứu sản xuất máy chế biến thức ăn gia súc tại Việt Nam (chủ yếu là máy trộn và nghiền) trong mô hình cơ sở chế biến phân tán, bán công nghiệp quy mô 1 – 2 tấn/h.

Vì thế, sau thời gian học tập tại Khoa Sau đại học – Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp, tác giả đã lựa chọn, thực hiện luận văn tốt nghiệp thạc sỹ chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy với đề tài:

“NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY TRỘN THỨC ẮN GIA SÚC KIỂU VÍT ĐỨNG”

Nội dung luận văn tập trung nghiên cứu về máy trộn thức ăn gia súc trong

mô hình sản xuất nói trên, nhằm đề xuất thiết kế dãy máy trộn hợp lý

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của GS.TSKH Phạm Văn Lang, người đã tạo mọi điều kiện từ nghiên cứu mô hình, tổ chức thực nghiệm và hướng dẫn chi tiết trong quá trình hoàn thành luận văn. Đồng thời, tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với các nhà khoa học của Viện cơ điện nông nghiệp & Công nghệ sau thu hoạch: Tiến sỹ Đậu Thế Nhu, Tiến sỹ Nguyễn Năng Nhượng, Tiến sỹ Nguyễn Sĩ Hiệt đã tận tình giúp đỡ, đặc biệt trong quá trình xem xét điềutra, xử lý số liệu qua thực nghiệm.

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp, Khoa Sau đại học của Trường đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong thời gian hoàn thành luận văn.

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, nên luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2008

Học viên

Trang

1. Tính cấp thiết của đề tài 1

2. Mục đích của đề tài 1

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

4. Phương pháp nghiên cứu 2

5. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 3

Chương I

Tổng quan về tình hình nghiên cứu - ứng dụng các liên hợp máy chế biến 4 thức ăn gia súc (trong đó có máy trộn) ở trong nước và trên thế giới

1.1. Khái quát tình hình sử dụng liên hợp máy chế biến thức ăn gia súc. 4

1.1.1.Khái quát tình hình phát triển thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam 4

1.1.2. Khó khăn tồn tại trong sản xuất thức ăn chăn nuôi hiện nay 7

1.1.3.Tình hình nghiên cứu và chuyển giao máy, thiết bị phục vụ chế biến

8 thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam

1.1.3.1.Quy trình chế biến thức ăn chăn nuôi 8

1.1.3.2 Quy mô phân tán 9

1.1.3.3.Quy mô tập trung 10

a, Quy mô 2 -5 tấn/h 10

b, Quy mô 10 – 30 tấn/giờ và lớn hơn 10

c, Mô hình đầu tư 11

Nhận xét 11

1.2. Tình hình nghiên cứu khoa học về máy trộn thức ăn gia súc 12

1.2.1.Tình hình và kết quả nghiên cứu máy trộn trên thế giới 12

1.2.2.Tình hình và kết quả nghiên cứu máy trộn ở Việt Nam 18

1.2.3 Những tồn tại trong nghiên cứu máy trộn thức ăn gia súc kiểu vít đứng 19

Kết luận chương I 19

Chương II

Nghiên cứu quy luật chyển động của khối hỗn hợp bột trong máy trộn 21

vít đứng; Nghiên cứu lý thuyết đồng dạng – mô hình - thứ nguyên

2.1. Phương trình chuyển động của khối bột trong thùng trộn 21

a, Phương trình chuyển động của khối bột ở phần nón cụt 22

b) Phương trình chuyển động của khối bột ở phần thùng hình trụ 26

c) Chuyển động của khối bột trong ống bao 27

d) Điều kiện đảm bảo chuyển động liên tục của khối bột trong và ngoài ống bao. 30

Nhận xét 31

2.2. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm 32

2.2.1.Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm áp dụng trong

33

nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố

2.2.2. Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm áp dụng trong

36

nghiên cứu đa yếu tố

2.2.2.1.Xác định các thông số chính ảnh hưởng đến máy trộn 36

2.2.2.2.Lập ma trận thí nghiệm, chọn phương án quy hoạch thực nghiệm 37

2.2.2.3. Xử lý kết quả - Xác định mô hình toán phương án bậc 1 40

2.2.2.4.Xác định mô hình toán bậc 2 43

2.2.2.5. Xác định giá trị tối ưu của các yếu tố hàm mục tiêu 46

2.2.2.6. Giải bài toán thương lượng các giá trị tối ưu giữa hai hàm mục

46 tiêu chất lượng trộn YK và chi phí năng lượng riêng YN

2.2.2.7. Phương pháp xác định độ trộn đều và chi phí năng lượng riêng 47 a) Phương pháp xác định độ trộn đều 47 b) Phương pháp xác định chi phí năng lượng riêng 48

2.3. Cơ sở của lý thuyết đồng dạng - mô hình- thứ nguyên 49

2.3.1.Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mô hình trong phương pháp nghiên49

cứu về cơ điện nông nghiệp

2.3.2. Mô hình, bản chất và các dạng mô hình máy trộn TK – 1A

3.2.Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố 63

3.2.1. Xác định ảnh hưởng của tốc độ vít trộn x1 tới chất lượng trộn yK và

63 chi phí năng lượng riêng yN

a) Xác định ảnh hưởng của tốc độ vít trộn x1 tới chất lượng trộn yK 63

b) Xác định ảnh hưởng của tốc độ vít trộn x1 tới chi phí năng lượng riêng yN 65

Kết luận 66

3.2.2. Xác định ảnh hưởng của tải trọng q x2 tới chất lượng trộn yK và

67

chi phí năng lượng riêng yN

a) Xác định ảnh hưởng của tải trọng q x2 tới chất lượng trộn yK 68

b) Xác định ảnh hưởng của tải trọng q x2 tới chất lượng trộn yN 70

Kết luận 71

3.3 Kết quả thực nghiệm đa yếu tố 73

3.3.1 Ảnh hưởng của vận tốc x1 và tải trọng x2 đến chi phí năng lượng riêng YN 73

3.3.2 Ảnh hưởng của vận tốc x1 và tải trọng x2 đến chất lượng trộn yK 76

3.3.3.Giải bài toán thương lượng giữa hàm chi phí năng lượng riêng YN và

79 hàm chất lượng trộn YK

Kết luận chương III 80

Chương IV

Ứng dụng lý thuyết đồng dạng, mô hình, tính toán lực cản chuyển động 81

trong môi trường nhớt, dễ rơi và xác định dãy máy trộn

4.1. Những nguyên tắc chung của quá trình ứng dụng lý thuyết đồng dạng 81 trong nghiên cứu máy trộn

4.2. Tính toán chi phí năng lượng trên đơn vị thể tích vật liệu của máy trộn (kiểu 85

vít đứng) và đề xuất dãy máy trộn phù hợp qui mô sản xuất ở vùng nông thôn

Nhận xét 88

Kết luận chương IV 88

Kết luận chung 89

Nhận xét về mức độ hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài luận văn 90

Những vấn đề cần nghiên cứu tiếp 91

Hợp đồng kinh tế

Phụ lục (Một số hình ảnh thực nghiệm) Tài liệu tham khảo

ĐẶT VẤN ĐỀ

1. Tính cấp thiết của đề tài.

Công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn là một chủ trương lớn của Đảng và nhà nước nhằm thúc đẩy kinh tế phát triển, tạo công ăn việc làm, tăng thu nhập cho người dân, đưa nông thôn nước ta tiến lên văn minh, hiện đại. Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ X (4-2006) đã xác định: “…Sau những năm đổi mới, nông nghiệp nông thôn nước ta đã thu được nhiều thành tựu đáng kể, tuy nhiên còn nhiều vấn đề về sản xuất, đời sống của nhân dân đang nổi lên gay gắt. Vì vậy nông nghiệp phải tạo ra được chuyển biến mạnh mẽ: vừa tiếp tục tăng trưởng về số lượng, về nhịp độ, về tỷ suất hàng hoá đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng khả năng cạnh tranh, đảm bảo sản xuất có hiệu quả…”

Cơ giới hoá - điện khí hoá nông nghiệp là một nhiệm vụ hết sức quan trọng trong toàn bộ sự nghiệp CNH-HĐH: từng bước thực hiện cơ khí hoá các khâu sản xuất, chế biến sau thu hoạch.

Đối với ngành nông nghiệp, Nghị quyết 09/2000/NC-CQ của Chính phủ nêu rõ: “ Ứng dụng rộng rãi thành tựu khoa học công nghệ mới và sản xuất nông nghiệp…phải đưa trình độ KHCN của nhiều ngành trong nông nghiệp đuổi kịp các nước trong khu vực và nâng mức đóng góp của khoa học công nghệ vào giá trị gia tăng của nông nghiệp từ 30% hiện nay lên trên 50% trong thập kỷ tới”. Để sớm đưa chăn nuôi trở thành một ngành chính, một trong những nhân tố quan trọng là phát triển công nghiệp chế biến thức ăn gia súc với các qui mô nhỏ, vừa và lớn với trang thiết bị đồng bộ nhằm nâng cao chất lượng, giảm giá thành sản phẩm, trong đó có khâu nghiền, trộn thức ăn là quan trọng.

Xuất phát từ đặc điểm tình hình nêu trên, việc nghiên cứu hoàn thiện một số cơ cấu của máy trộn thức ăn chăn nuôi đang là vấn đề cấp bách và có ý nghĩa thực tiễn.

2. Mục đích của đề tài

Nghiên cứu, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và chi phí năng lượng riêng của máy trộn, trên cơ sở đó tìm dãy máy trộn phù hợp quy mô sản xuất hộ gia đình.

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài a. Ý nghĩa khoa học

Hiện nay, các loại máy trộn được chế tạo và sử dụng rất nhiều trong các dây chuyền chế biến thức ăn gia súc quy mô vừa và nhỏ. Tuy nhiên, việc nghiên cứu các loại máy này chưa mang tính toàn diện, chủ yếu dựa vào phương pháp phân tích cấu trúc, thông qua thực nghiệm. Việc xác định các thông số của quá trình trộn và các quy luật trộn gặp nhiều khó khăn, chủ yếu là do nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tính chất động lực học của máy trộn: nguyên lý trộn, cơ lý tính của các thành phần thức ăn, các chỉ số công nghệ…Trên cơ sở nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số cấu tạo và sử dụng (thời gian trộn, khối lượng một mẻ trộn, chi phí công suất, tốc độ của vít trộn), để sản phẩm đạt được hàm lượng khoa học, đề tài luận văn đã kết hợp nghiên cứu phương pháp truyền thống và nghiên cứu hiện đại như điều tra, tập hợp thông tin, tham gia thiết kế cải tiến để trên cơ sở đó hoàn thiện công nghệ chế tạo. Đề tài đã áp dụng một số phương pháp toán học trong nghiên cứu chế tạo máy cơ khí như: phương pháp đồng dạng và phân tích thứ nguyên, phương pháp quy hoạch thực nghiệm, sử dụng chương trình tính toán trên máy tính nhằm tăng độ tin cậy và kết quả thu nhận được.

b. Ý nghĩa thực tiễn

- Đúc kết, lựa chọn xác định các thông số hợp lý của các loại máy trộn đang sử dụng tại Thái Nguyên và Thanh Hoá.

- Đề xuất dãy máy trộn công suất 1 2 t/h cho quy mô hộ gia đình theo nhu cầu hiện nay. Dãy máy trộn đề xuất, thiết kế chế tạo (cùng Trung tâm Cơ điện nông nghiệp và ngành nghề nông thôn thực hiện) đã được cơ sở sản xuất ký hợp đồng lắp đặt. Điều này cho thấy mẫu máy trộn MT - 1, MT - 2 đang có thị trường tiêu thụ với điều kiện chất lượng chế tạo và giá thành vừa phải. Từ thực tiễn của đề tài, cho thấy chúng ta hoàn toàn làm chủ được công nghệ chế tạo và có thể ứng dụng rộng trong sản xuất.

4. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết đồng dạng và phép phân tíchthứ nguyên

5. Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu

- Một số thông số chính của máy trộn bột khô, kiểu vít đứng TK-1A: Thời gian trộn, khối lượng một mẻ trộn, chi phí công suất, tốc độ của vít trộn...

- Nghiên cứu chuyển động của khối hỗn hợp trong máy trộn.

- Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết đồng dạng và phân tích thứ nguyên, đề xuất dãy

máy trộn phù hợp với điều kiện thực tế.

- Địa điểm nghiên cứu thực nghiệm : tại HTX Dịch vụ - Chăn nuôi xã Quý lộc, Huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa.