Nhận viết luận văn Đại học , thạc sĩ - Zalo: 0917.193.864 Tham khảo bảng giá dịch vụ viết bài tại: vietbaocaothuctap.net Download luận án tiến sĩ ngành kĩ thuật cơ khí với đề tài: Nghiên cứu xác định một số thông số cơ bản của bộ phận bóc lá mía trong liên hợp máy thu hoạch mía,cho các bạn làm luận án tham khảo

1. 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: 62.52.01.03
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1. TS. ĐỖ HỮU KHI
2. PGS.TS. LƢƠNG VĂN VƢỢT
HÀ NỘI – 2014

2. 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

3. 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.TS. 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

4. 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
1.2.1 Nhu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch mía 5
1.2.2 Yêu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch mía 6
1.3 Tình hình áp dụng công nghệ thu hoạch mía 7
1.3.1 Công nghệ thu hoạch để nguyên cây 7
1.3.2 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
1.5.1 Nguyên lý bóc lá mía tƣ thế ngang cây 9
1.5.2 Nguyên lý bóc lá mía tƣ thế cây nằm, chuyển dọc 12
1.5.3 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
1.7.1 Một số kết quả nghiên cứu cánh bóc dựa trên hiện tƣợng miết, chải 18
1.7.2 Những nghiên cứu cánh bóc dựa trên quá trình tách, róc 20

5. 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
1.9 Kết luận 27
1.10 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 28
1.10.1 Mục đích nghiên cứu 28
1.10.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 28
Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 29
2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 29
2.1.1 Xác định lực phân bố tác dụng lên răng bóc bằng phƣơng
pháp thực nghiệm 30
2.1.2 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
2.2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết 33
2.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm 35
2.3 Phƣơng pháp xác định một số thông số của cây mía 43
2.3.1 Một số đặc điểm sinh hóa của cây mía 43
2.3.2 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
2.5.1 Hiệu chuẩn dụng cụ đo 51
2.5.2 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

6. v
3.4 Khảo sát động học quá trình tách, róc lá ra khỏi cây bằng răng bóc 62
3.4.1 Xác định quỹ đạo chuyển động của răng bóc 63
3.4.2 Chiều dài quyét của răng bóc lá 65
3.4.3 Hệ số quyét lặp trung bình 65
3.4.4 Tần suất đập trung bình. 66
3.4.5 Khảo sát ảnh hƣởng quan hệ vận tiến của cây mía và số vòng quay
lô bóc tới chiều dài quét 67
3.4.6 Khảo sát ảnh hƣởng quan hệ R1 và h tới chiều dài quét 69
3.4.7 Khảo sát ảnh hƣởng V và nb tới hệ số quét lặp trung bình, 70
3.4.8 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
3.5.1 Thành lập phƣơng trình vi phân biến dạng uốn của răng bóc 71
3.5.2 Điều kiện biên của phƣơng trình vi phân biến dạng uốn răng bóc 76
3.5.3 Phƣơng pháp giải phƣơng trình vi phân biến dạng uốn của răng bóc 77
3.5.4 Kết quả khảo sát sơ bộ các yếu tố ảnh hƣởng đến w trong quá trình
tách, róc lá mía của răng bóc 80
3.5.5 Khảo sát ảnh hƣởng của EI đến w 82
3.5.6 Khảo sát ảnh hƣởng của lc đến w 84
3.5.7 Khảo sát ảnh hƣởng của R1 đến w 86
3.5.8 Khảo sát ảnh hƣởng của μ đến w 87
3.5.9 Khảo sát ảnh hƣởng của p đến w 89
3.5.10 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
4.1.1 Kết quả đo kích thƣớc, khối lƣợng của cây mía 94
4.1.2 Kết quả đo hệ số ma sát của cây mía với các loại vật liệu 95

7. vi
4.1.3 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
4.2.1 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
4.2.2 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
4.2.3 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. 107
4.2.4 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. 109
4.3 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
4.3.1 Các yếu tố đƣợc lựa chọn trong nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố 111
4.3.2 Kết quả thu thập số liệu thí nghiệm, xử lý đồng nhất phƣơng sai 112
4.3.3 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
4.3.4 Hàm tỷ lệ tổn thƣơng 118
4.3.5 Hàm chi phí năng lƣợng riêng 121
4.3.6 Giải bài toán tối ƣu bằng phƣơng pháp thƣơng lƣợng có điều kiện 124
KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 129
KẾT LUẬN 130
Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án 132
Tài liệu tham khảo 133
Phụ lục 142

8. vii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Diễn giải
LHM Liên hợp máy
LHMTHM Liên hợp máy thu hoạch mía
FAO Tổ chức Nông Lƣơng Liên Hiệp Quốc
NN-PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn
USDA United States Department of Agriculture
TT Thứ tự
TN Thí nghiệm
CCS (Commercial Cane Sugar) là số đơn vị khối lƣợng đƣờng
saccaroza theo lý thuyết có thể sản xuất từ 100 đơn vị
khối lƣợng mía
QHHTN Quy hoạch hóa thực nghiệm
PTHQDT Phƣơng trình hồi quy dạng thực
NLR Năng lƣợng riêng

9. viii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC
Ký hiệu Đơn vị Giải thích
Gc kg Khối lƣợng lá chƣa bóc
G1 kg
Khối lƣợng lá còn trên cây sau khi đi qua bộ
phận bóc
G2 kg Khối lƣợng lá đƣợc bóc
GM kg Khốilƣợngcâymíagồmcảlávàthântrƣớcthínghiệm
k Hệ số bóc lá
b mm ½ Chiều dài quét
c mm ½ Khoảng cách giữa hai trục lô bóc
αmax rad Góc uốn lớn nhất khi răng tác động vào cây mía
υ2 rad Góc uốn của lo xo răng bóc
D2 m Đƣờng kính lo xo
dc m Đƣờng kính răng
ft Hệ số ma sát tĩnh
υms rad Góc ma sát
fd Hệ số ma sát động
Lt mm Là đoạn đƣờng trƣợt của mẫu thử
s mm Khoảngdịchchuyểncâymíalệchkhỏivịtríbanđầu
E N/m2
Mô đun đàn hồi của vật liệu
Iy m4
Mô men quán tính cáp thép
dm mm Đƣờng kính thân cây mía

10. ix
Ký hiệu Đơn vị Giải thích
p N Lực phân bố
w mm Độ võng
dct mm Đƣờng kính cáp thép
m Số lần lặp lại ở điểm thứ i
yij Giá trị thông số ra ở điểm thứ i, lần lặp thứ j
iy Giá trị trung bình thông số ra ở điểm thứ i
m Số lần thí nghiệm
2
iS Phƣơng sai thí nghiệm thứ i
2
tnS Phƣơng sai trong các thí nghiệm
Fb Chuẩn Fisher
Gb Giá trị Kohren
N Số thông số nghiên cứu
xi Giá trị mã của các thông số thứ i
Xi Giá trị thực của các thông số thứ i
X0i Giá trị thực của thông số thứ i ở mức cơ sở
εi Khoảng biến thiên của thông số
Xit Giá trị thực mức trên
Xid Giá trị thực mức dƣới
S2
a Phƣơng sai tuyển chọn
iyˆ Giá trị tính toán theo mô hình tại điểm i

11. x
Ký hiệu Đơn vị Giải thích
*
k Số các hệ số trong mô hình hồi quy
ttF Giá trị tính toán của chuẩn Fisher
Sb0; Sbj ...
Các ƣớc lƣợng độ lệch trung bình theo hệ số
hồi quy
b0; bi ... Các giá trị hệ số hồi quy cần kiểm tra
ys Cực trị của hàm mục tiêu
X
~ Các thông số vào theo hệ tọa độ mới
Bii Hệ số phƣơng trình chính tắc
Y
~ Giá trị tối ƣu
Y1 % Tỷ lệ bóc sót
Y2 % Tỷ lệ tổn thƣơng
GM kg
Khối lƣợng cây mía gồm cả lá và thân trƣớc
thí nghiệm
GT kg Khối lƣợng thân cây sau bóc
Gtt kg Khối lƣợng tổn thƣơng trên thân cây mía
ωk rad/s Vận tốc góc lô kẹp
ωr rad/s Vận tốc góc lô rút
ωb rad/s Vận tốc góc lô bóc
Vb m/s Vận tốc đầu răng bóc
Vk m/s Vận tốc đầu cánh kẹp tại lô kẹp

12. xi
Ký hiệu Đơn vị Giải thích
VR m/s Vận tốc đầu cánh rút tại lô rút
V m/s Vận tốc tiến của cây mía
R0 mm
Bán kính trong lô bóc (đƣợc tính từ chân răng
bóc đến tâm lô)
R1 mm
Bán kính ngoài lô bóc (đƣợc tính từ đỉnh răng
bóc đến tâm lô)
Δ mm Chiều dài quét
Fms N
Lực ma sát giữa cánh kẹp (cao su) với thân
cây mía
R0k mm
Bán kính trong lô kẹp (đƣợc tính từ chân
cánh kẹp đến tâm lô)
R1k mm
Bán kính ngoài lô kẹp (đƣợc tính từ mép
trong bán nguyệt cánh kẹp đến tâm lô)
Dxm mm Quãng đƣờng lô bóc đi đƣợc một vòng 2π
R0r mm
Bán kính trong lô rút (đƣợc tính từ chân cánh
rút đến tâm lô)
R1r mm
Bán kính ngoài lô rút (đƣợc tính từ mép trong
bán nguyệt cánh rút đến tâm lô)
nr v/p Số vòng quay lô rút
h mm Khoảng cách từ cây mía đến tâm lô bóc
l mm
Khoảng cách giữa hai đỉnh nút xicloit giữa
hai dãy cánh bóc liên tiếp

13. xii
Ký hiệu Đơn vị Giải thích
ξ Hệ số quét lặp trung bình
Z Số dãy răng bóc (cánh bóc)
Z*
Số răng bóc trên 1 cánh
ε Tần suất đập trung bình
υ rad Góc xoay tƣơng đối của mặt răng bóc
M Nm Mô men uốn
Q N Lực cắt của răng bóc.
N N Lực pháp tuyến
Flt N Lực quán tính ly tâm
A mm2
Diện tích mặt cắt
ρ g/mm3 Mật độ khối
dJ mm4 Mô men quán tính khối của phân tố với trục Y
μ kg/m Khối lƣợng đơn vị chiều dài
dx mm Chiều dài phân tố
lc mm Chiều dài răng bóc
r(x) mm Khoảng cách từ tâm lô bóc đến phân tố đƣợc xét
p.dx N Hợp lực phân bố
Fx N Lực quán tính theo chiều X

14. xiii
DANH MỤC BẢNG
STT Tên bảng Trang
1.1 Ảnh hƣởng của vật liệu đối với ứng lực va đập 23
1.2 Ảnh hƣởng của vòng quay lô bóc đối với ứng suất răng bóc lá và
lực va đập của cánh cao phân tử. 24
1.3 Mức nhân tố thí nghiệm 24
2.1 Kết quả đo lực tác dụng lên răng bóc 31
2.2 Ma trận thực nghiệm bậc 2 hợp thành Hartly 40
4.1 Một số thông số cấu tạo chính của cây mía 95
4.2 Hệ số ma sát của cây mía với một số loại vật liệu 95
4.3 Kết quả đo độ cứng của răng bóc khi uốn (EI), khối lƣợng đơn vị
chiều dài (μ) của răng bóc 96
4.4 Các yếu tố lựa chọn nghiên cứu 111
4.5 Mức và khoảng biến thiên của các yếu tố vào 112
4.6 Kết quả thí nghiệm hàm tỷ lệ sót Y1, % 113
4.7 Kết quả thí nghiệm hàm tỷ lệ tổn thƣơng Y2, ‰ 113
4.8 Kết quả thí nghiệm hàm chi phí năng lƣợng riêng Y3, Ws/kg 114
4.9 Giá trị các hệ số và chuẩn Student 115
4.10 Đánh giá sai số của mô hình hồi quy. 116
4.11 Đánh giá sai số của mô hình hồi quy. 118
4.12 Giá trị các hệ số và chuẩn Student 119
4.13 Đánh giá sai số của mô hình hồi quy 121
4.14 Giá trị các hệ số và chuẩn Student 122

15. xiv
DANH MỤC HÌNH
STT Tên hình Trang
1.1 Nguyên lý của bộ phận bóc lá mía khi cây ở tƣ thế đứng 9
1.2 Nguyên lý của bộ phận bóc lá mía khi cây ở trên đồng 10
1.3 Sơ đồ cơ cấu bóc lá mía ở tƣ thế nằm, ngang cây trong LHTH KCT-1 11
1.4 Sơ đồ nguyên lý bộ phận bóc lá mía cấp cây - ngọn vào trƣớc 12
1.5 Sơ đồ cơ cấu bóc lá mía theo nguyên lý cấp cây – gốc vào trƣớc 13
1.6 Sơ đồ hệ thống lô cào bóc lá trên LHTH mía 14
1.7 Liên hợp máy thu hoạch mía nguyên cây của Úc áp dụng bộ phận
bóc sử dụng nguyên lý quạt thổi 15
1.8 Máy bóc lá mía trên hàng 16
1.9 Sơ đồ bộ phận làm sạch cây mía trên LHTH để nguyên cây 16
1.10 Sơ đồ bộ phận làm sạch cây mía trên LHTH cắt khúc 17
1.11 Cánh bóc bằng thép tấm xẻ thuỳ lắp trên LHMTHM của Úc 19
1.12 Thử nghiệm mầu cánh bóc bằng thép tấm xẻ thuỳ 19
1.13 Răng bóc làm bằng thép lò xo 21
1.14 Sơ đồ kết cấu bộ phận bóc lá mía ở tƣ thế, nằm ngang 22
1.15 Bộ phận bóc theo nguyên lý bóc lá mía tƣ thế cây nằm, chuyển
dọc, gốc vào trƣớc với loại cánh bóc là cáp thép 27
2.1 Sơ đồ mô hình thí nghiệm xác định lực p 30
2.2 Sơ đồ thí nghiệm thử độ cứng răng cáp thép 32
2.3 Các bƣớc xây dựng mô hình toán 33
2.4 Mô hình bài toán của bộ phận bóc lá mía 38
2.5 Cấu tạo bẹ và thân cây mía 44
2.6 Chuỗi phản ứng của sự biến chất tại vết tổn thƣơng sau bóc 45
2.7 Sơ đồ xác định hệ số ma sát của thân cây mía với các loại vật liệu 48

16. xv
2.8 Mía đƣợc cắt lát tại vị trí tổn thƣơng 53
2.9 Xác định khối lƣợng tổn thƣơng trên thân cây mía 53
3.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động bộ phận bóc lá mía 55
3.2 Lá mía trên cây 56
3.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc và lực tác động lên cây mía của cặp lô
kẹp và rút 57
3.4 Các trƣờng hợp xảy ra khi cánh bóc tác động đến cây mía 59
3.5 Sơ đồ quá trình tách, róc lá ra khỏi thân cây mía của răng bóc 60
3.6 Hình ảnh răng bóc róc lá dọc theo thân cây mía 61
3.7 Sơ đồ khảo sát động học của răng bóc 63
3.8 Quỹ đạo chuyển động tƣơng đối của điểm đầu răng bóc so với
thân cây mía 64
3.9 Đồ thị ảnh hƣởng nb và V đến Δ 68
3.10 Đồ thị ảnh hƣởng h và R1 đến Δ 69
3.11 Ảnh hƣởng của V, nb tới hệ số quyét lặp trung bình 70
3.12 Khảo sát chỉ tiêu tần suất đập trên 1 mét chiều dài 71
3.13 Mô hình biến dạng uốn của răng bóc khi cây mía tác động đến 72
3.14 Mô hình phân tố của răng bóc 73
3.15 Minh hoạ thời điểm bóc, điều kiện của h khi khảo sát 77
3.16 Lƣu đồ thuật giải phƣơng trình vi phân biến dạng uốn của răng bóc 80
3.17 Đƣờng cong biến dạng của răng bóc ở các thời điểm khác nhau 81
3.18 Ảnh hƣởng của EI tới w trong quá trình tách, róc lá mía 82
3.19 Ảnh hƣởng của EI tới w ở thời điểm cuối quá trình tách, róc 83
3.20 Ảnh hƣởng của lc tới w trong quá trình tách, róc lá mía 85
3.21 Ảnh hƣởng của lc tới w ở thời điểm cuối quá trình tách, róc 85
3.22 Ảnh hƣởng của R0 tới w trong quá trình tách, róc 86
3.23 Ảnh hƣởng của R0 tới w ở thời điểm cuối quá trình tách, róc 86

17. xvi
3.24 Ảnh hƣởng của μ tới w trong quá trình tách, róc lá mía 88
3.25 Ảnh hƣởng của μ tới w ở thời điểm cuối quá trình tách, róc lá mía 88
3.26 Ảnh hƣởng của p tới w trong quá trình tách, róc lá mía 89
3.27 Ảnh hƣởng của p tới w ở thời điểm cuối quá trình tách, róc lá mía 90
3.28 Ảnh hƣởng của nb tới w trong quá trình tách, róc lá mía 91
3.29 Ảnh hƣởng của nb tới w ở thời điểm cuối quá trình tách, róc lá mía 91
3.30 Biên dạng răng bóc tại các thời điểm khác nhau 92
4.1 Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm bộ phận bóc lá mía 99
4.2 Sơ đồ mô hình khảo nghiệm bộ phận bóc lá mía 100
4.3 Giàn khảo nghiệm bộ phận bóc lá mía 100
4.4 Ảnh hƣởng của số vòng quay lô bóc nb tới tỷ lệ sót η 102
4.5 Ảnh hƣởng của số vòng quay lô bóc nb tới tỷ lệ tổn thƣơng cây (ψ) 103
4.6 Ảnh hƣởng của số vòng quay lô bóc (nb) tới chi phí năng lƣơng
riêng (Ne) 104
4.7 Ảnh hƣởng của số vòng quay lô rút (nr) tới tỷ lệ sót (η) 105
4.8 Ảnh hƣởng của số vòng quay lô rút (nr) tới tỷ lệ tổn thƣơng cây (ψ) 106
4.9 Ảnh hƣởng của số vòng quay lô rút (nr) tới chi phí năng lƣơng
riêng (Ne) 106
4.10 Ảnh hƣởng của chiều dài răng bóc lc tới tỷ lệ sót (η) 107
4.11 Ảnh hƣởng của chiều dài răng bóc lc tới tỷ lệ tỷ lệ tổn thƣơng (ψ) 108
4.12 Ảnh hƣởng của chiều dài răng bóc lc tới chi phí năng lƣợng
riêng (Ne) 108
4.13 Ảnh hƣởng của lƣợng cung cấp (q) tới tỷ lệ sót (η) 109
4.14 Ảnh hƣởng của lƣợng cung cấp (q) tới tỷ lệ tổn thƣơng cây(ψ) 110
4.15 Ảnh hƣởng của lƣợng cung cấp (q) tới chi phí năng lƣợng riêng (Ne) 110
4.16 Mặt cắt của các hàm quy hoạch theo x1, x2 125
4.17 Ảnh hƣởng x1, x2 tới Ne 125

18. xvii
4.18 Ảnh hƣởng x1, x2 tới tỷ lệ η 125
4.19 Ảnh hƣởng x1, x2 tới tỷ lệ ψ 125
4.20 Mặt cắt các hàm quy hoạch theo x1, x3 126
4.21 Ảnh hƣởng x1, x3 đến Ne 126
4.22 Ảnh hƣởng x1, x3 đến tỷ lệ η 126
4.23 Ảnh hƣởng x1, x3 đến tỷ lệ ψ 126
4.24 Mặt cắt các hàm quy hoạch theo x1, x4 126
4.25 Ảnh hƣởng x1, x4 đến Ne 126
4.26 Ảnh hƣởng x1, x4 đến tỷ lệ η 127
4.27 Ảnh hƣởng x1, x4 đến tỷ lệ ψ 127
4.28 Mặt cắt các hàm quy hoạch theo x2, x3 127
4.29 Ảnh hƣởng x2, x3 đến Ne 127
4.30 Ảnh hƣởng x2, x3 đến tỷ lệ η 127
4.31 Ảnh hƣởng x2, x3 đến tỷ lệ ψ 127
4.32 Mặt cắt các hàm quy hoạch theo x2, x4 128
4.33 Ảnh hƣởng x2, x4 đến Ne 128
4.34 Ảnh hƣởng x2, x4 đến tỷ lệ η 128
4.35 Ảnh hƣởng x2, x4 đến tỷ lệ ψ 128

19. 1
MỞ ĐẦU
Nội dung Nghị quyết Đại hội XI của Đảng về phát triển nông nghiệp,
nông dân, nông thôn trong giai đoạn hiện nay là phát triển nông nghiệp toàn
diện theo hƣớng hiện đại, hiệu quả, bền vững trên cơ sở phát huy những lợi
thế của nền nông nghiệp nhiệt đới gắn với giải quyết tốt các vấn đề nông dân,
nông thôn. Trong điều kiện hiện nay, phát triển nông nghiệp phải theo hƣớng
sản xuất hàng hóa lớn, có năng suất, chất lƣợng, hiệu quả và sức cạnh tranh
cao; đảm bảo vững chắc an ninh lƣơng thực, thực phẩm quốc gia cả trƣớc mắt
và lâu dài; sản xuất một số sản phẩm nông nghiệp hàng hóa ứng dụng công
nghệ cao, có năng suất, chất lƣợng và giá trị gia tăng cao; đồng thời, phát
triển nông nghiệp cũng tính tới những yếu tố bảo vệ môi trƣờng và các nguồn
tài nguyên thiên nhiên. Để đạt đƣợc mục tiêu trên cần đẩy nhanh áp dụng tiến
bộ khoa học và công nghệ hiện đại, đặc biệt là cần áp dụng cơ giới hóa trong
tất cả các khâu của quá trình sản xuất.
Đối với nền nông nghiệp nhiệt đới của nƣớc ta, mía là cây công nghiệp
có giá trị cao. Ngoài để sản xuất đƣờng, mía còn là nguyên liệu cho 50 loại
sản phẩm chế biến khác của ngành giấy, dệt, hóa dƣợc … Nghề trồng mía
nƣớc ta đã đƣợc hoạch định và phát triển với tốc độ lớn. Trong niên vụ
2012÷2013 diện tích mía cả nƣớc khoảng 300.000 ha (tăng so với vụ trƣớc
16.778 ha), sản xuất 16 triệu tấn mía (tăng 300 nghìn tấn so với vụ trƣớc). Để
đạt đƣợc mục tiêu này, ngành mía đƣờng cần phải giải quyết nhiều vấn đề:
tăng cƣờng biện pháp kỹ thuật thâm canh, sử dụng giống mới để tăng năng
suất mía, cơ giới hóa đồng bộ trong tất cả các khâu sản xuất, đồng thời cần
giảm tối đa tổn thất sau thu hoạch.
Thời gian thu hoạch chính của mía kéo dài từ 4 ÷ 6 tháng liên tục trong
một năm trùng với một hoặc hai vụ thu hoạch lúa. Mặc dù dân số ở khu vực
nông nghiệp lớn, nhƣng lại là những vùng trọng điểm, lực lƣợng lao động

20. 2
thƣờng khan hiếm vào lúc thu hoạch rộ, giá công lao động khá cao, tăng dần
qua hàng năm. Đồng thời, các khâu thu hoạch nhƣ chặt gốc, róc lá, chặt ngọn,
bó cây, gom đống, chất lên xe vận chuyển … đƣợc thực hiện bằng lao động
thủ công. Công cụ chủ yếu là dao, cuốc bàn nhỏ. Do đó năng suất lao động
thấp, cƣờng độ lao động lớn, thất thoát mía còn nhiều. Trƣớc tình hình này,
việc cơ giới hóa trong khâu thu hoạch là cần thiết.
Yêu cầu quan trọng đặt ra cho khâu thu hoạch bằng cơ giới hóa là phải
giảm thiểu tối đa hao hụt. Theo Carlos Leon (Philsurin 3/2010): “Cứ 1% tạp chất
sẽ giảm đi 0,1 ÷ 2% tổng thu hồi trong chế biến có nghĩa là cứ tăng 1% tạp chất
sẽ mất đi từ 2 ÷ 4 kg đƣờng/tấn mía ép”, Việc bóc lá, loại bỏ tạp chất trƣớc chế
biến không những giảm hao hụt lƣợng đƣờng mà còn giảm chi phí cho công
đoạn tách bỏ tạp chất trong chế biến. Để loại bỏ tạp chất lá mía trong quá trình
thu hoạch có nhiều phƣơng pháp thu hoạch mía bằng máy liên hợp không có bộ
phận bóc lá mía trƣớc khi thu hoạch đƣợc đốt để loại bỏ phần lá, ngoài việc ảnh
hƣởng môi trƣơng, tiêu diệt các loại thiên địch có lợi thì phƣơng pháp này còn
làm đất chai cứng, mất cấu tƣợng. Thu hoạch bằng máy có bóc lá mía không
những giảm chi phí nhân công, mà còn trả lại cho đất một lƣợng lá mía lớn, giúp
cải tạo đất. Tuy nhiên, phƣơng pháp này đòi hỏi chi phí ban đầu lớn và LHM
phải có bộ phận bóc lá mía hoạt động hiệu quả. Đây là phƣơng pháp nƣớc ta tất
yếu phải áp dụng trong quá trình phát triển ngành mía đƣờng. Do vậy, cần phải
có những nghiên cứu nhằm nâng cao chất lƣợng, hiệu quả làm việc của bộ phận
bóc trong LHMTHM.
Vì những lý do trên nên việc thực hiện đề tài 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 cấp thiết
Đề tài này nhằm nghiên cứu lựa chọn nguyên lý làm việc và xác định
thông số cơ bản của bộ phận bóc lá mía trong LHMTHM, làm cơ sở thiết kế
bộ phận bóc trong LHMTHM phù hợp với điều kiện Việt Nam. Đề tài đƣợc
hoàn thành tại Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch.

21. 3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình sản xuất mía tại Việt Nam và trên thế giới
Cây mía có tên khoa học là Saccharum ssp. Thuộc họ Graminaea (họ
Hoà Thảo), cã nguån gèc tõ T©n Ghi nª, thÝch nghi víi khÝ hËu nhiÖt ®íi, m-a
nhiÒu vµ nhiÖt ®é cao. Từ thế kỷ thứ 16, ngành mía đƣờng thế giới bắt đầu
phát triển. Sản lƣợng đƣờng toàn cầu phát triển nhanh theo nhu cầu tiêu thụ,
đầu những năm cách mạng công nghiệp (1750 ÷ 1830) khoảng 820 ngàn
tấn/năm, trƣớc thế chiến thứ nhất (1914-1918) khoảng 18 triệu tấn/năm, đến
nay đạt trên 170 triệu tấn/năm, thể hiện ở bảng 1 (phụ lục 1) [1], [2], [18], [24],
[40]. Vụ đƣờng 2012/2013 đƣợc dự báo 174 triệu tấn, lƣợng tiêu thụ toàn cầu
là 163 triệu tấn. Đƣờng đƣợc sản xuất tại hơn 100 nƣớc, trên 70% tiêu thụ nội
địa, tập trung trong khoảng từ 30 vĩ độ Nam đến 30 vĩ độ Bắc. Các nƣớc xuất
khẩu đƣờng chủ yếu là Brazil, Ấn Độ, Australia, chiếm 50% sản lƣợng và 56%
xuất khẩu của thế giới, thể hiện bảng 2 (phụ luc 1) [18], [54].
Bình quân tiêu thụ đƣờng của hai nƣớc đông dân nhất hành tinh còn ở
mức rất thấp: Trung Quốc:7 kg/ngƣời/năm và ngƣời Ấn Độ 17 kg/ngƣời/năm,
trong khi đó tiêu thụ nhiều đƣờng nhất thế giới là ngƣời Cuba: 61
kg/ngƣời/năm, kế đến là Úc: 61 kg/ngƣời/năm và Brazil: 56 kg/ngƣời/năm,
thể hiện bảng 2 (phụ lục 1). Dự báo ngành đƣờng Trung Quốc và Ấn Độ sẽ
tiếp tục phát triển để đáp ứng nhu cầu trong nƣớc. Brazil, Thái Lan, Úc, Nam
Phi sẽ mở rộng xuất khẩu, trong khi Cuba và Mexico sẽ giảm lƣợng xuất
khẩu. Các nƣớc nhập khẩu chủ yếu là Mỹ, Indonesia, Hàn Quốc, Canada,
Trung Quốc, Nhật Bản.
Ở nƣớc ta, cây mía đƣợc du nhập vào trồng từ rất lâu (có tài liệu nói từ
trƣớc năm 206 trƣớc Công Nguyên) [4], [13]. Cùng với cây mía, công nghiệp

22. 4
đƣờng ở nƣớc ta đã có từ thời Pháp thuộc với hai nhà máy đƣờng: Tuy Hoà
(Trung Bộ) và Hiệp Hoà (Nam Bộ) [4].
Hiện nay, tại nƣớc ta, mía là nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công
nghiệp khác nhau nhƣ giấy, ván ép, điện từ bã mía; chăn nuôi bò từ lá, ngọn
mía; rỉ đƣờng đƣợc dùng làm nguyên liệu trong công nghiệp để sản xuất
nhiên liệu sinh học, rƣợu, dung môi aceton, butanol, nấm men, axit citric,
lactic, aconitic và glycerin, thức ăn cho gia súc, phân bón…[4], [24], [38].
Theo thống kê của Tổ chức Nông Lƣơng Liên Hiệp Quốc (FAO, 2011),
sau gần 20 năm (1990÷2009) năng suất mía bình quân của Việt Nam đã tăng
lên 17,3 tấn/ha, bình quân tăng khoảng 0,91 tấn/ha/năm (bảng 3 phụ lục). Tuy
nhiên năng suất mía bình quân của Việt Nam vẫn còn rất thấp so với thế giới
(70,9 tấn/ha năm 2009) [18].
Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và PTNT, niên vụ 2011÷2012, diện
tích mía cả nƣớc đạt 283.222 ha, tăng hơn 11.822 ha so với vụ trƣớc. Trong đó,
diện tích mía của 25 tỉnh có nhà máy đƣờng là 270.961 ha, diện tích các nhà máy
có ký hợp đồng đầu tƣ và bao tiêu là 234.243 ha, cao hơn vụ trƣớc 15.577 ha.
Năng suất mía bình quân cả nƣớc đạt 61,7 tấn/ha tăng so với vụ trƣớc 1,2 tấn/ha,
sản lƣợng mía cả nƣớc đƣợc 17,5 triệu tấn tăng so với vụ trƣớc 1,1 triệu tấn. Tổng
lƣợng đƣờng sản xuất cả niên vụ đƣợc 1.306.240 tấn (trong đó đƣờng luyện là
350.000 tấn. So với vụ 2010, lƣợng mía ép công nghiệp tăng 2,0 triệu tấn (16,0
%), sản lƣợng đƣờng tăng 155.780 tấn (13,5 %). Hiện tại, nƣớc ta thừa đƣờng để
xuất khẩu và đã xuất khẩu đƣợc khoảng 200.000 tấn [1], [2], [13], [40].
Về giống mía, hiện nay, nhiều giống mới có triển vọng đƣợc du nhập từ
nƣớc ngoài cũng nhƣ chọn tạo trong nƣớc nhƣ: MEX 105, K88-65, VN84-
1427, Liễu Thành 00-236, Việt Đƣờng 55…có năng suất và hàm lƣợng đƣờng
cao đang đƣợc khảo nghiệm và sản xuất thử ở vùng nguyên liệu trên cả nƣớc.
Nhìn chung tình hình sản xuất mía trên thế giới và ở nƣớc ta ngày càng
phát triển nhanh cả về diện tích và sản lƣợng.

23. 5
Trong niên vụ 2012÷2013, diện tích mía cả nƣớc khoảng 300.000 ha,
tăng so với vụ trƣớc 16.778 ha; diện tích các nhà máy có ký hợp đồng và đầu
tƣ là 268.728 ha, tăng so với vụ trƣớc 34.483 ha. Phấn đấu vụ tới đƣa năng
suất mía bình quân lên 63 tấn/ha, sản lƣợng mía đƣợc 18,9 triệu tấn. Niên vụ
2012÷2013 có thêm một nhà máy đƣờng đi vào hoạt động đó là nhà máy
đƣờng Hàm Yên của Công ty CP Mía đƣờng Sơn Dƣơng, nâng tổng số nhà
máy hoạt động lên 40 nhà máy với tổng công suất thiết kế là 139.000 tấn
mía/ngày. Sản lƣợng mía ép là 16,7 triệu tấn, sản lƣợng đƣờng đạt 1.590.000
tấn, trong đó đƣờng luyện là 450.000 tấn. [1], [13].
Để đạt đƣợc mục tiêu trên, song song với việc tăng diện tích gieo trồng,
cần phải tăng cƣờng đầu tƣ vốn cho việc nghiên cứu lai tạo các giống cây có
năng suất và chất lƣợng cao, đẩy nhanh việc thực hiện cơ giới hóa sản xuất
trong tất cả các khâu là yếu tố then chốt.
1.2. Tình hình cơ giới hoá khâu thu hoạch mía
1.2.1. Nhu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch mía
Trồng mía là một nghề nặng nhọc, tốn nhiều lao động, trong đó khâu
thu hoạch mía tốn nhiều công lao động nhất, cƣờng độ lao động cao. Nội
dung thu hoạch mía nguyên liệu cho sản xuất đƣờng gồm các nhóm công việc
là: công đoạn cắt gốc, cắt ngọn, róc lá làm sạch, gom bó, vận chuyển và bốc
dỡ đến sân nhà máy. Riêng các công đoạn thu hoạch mía trên đồng là nặng
nhọc và tốn nhiều lao động.
Vùng trồng mía chủ yếu là vùng có khí hậu nhiệt đới, mùa vụ thu hoạch
thƣờng vào mùa khô. Do vậy, tại thời điểm thu hoạch, điều kiện khí hậu, môi
trƣờng không thuận lợi cho lao động thủ công., Ngoài ra, cây mía thƣờng cao
trên 2.5 mét, nhiều lá khô, bụi bẩn và côn trùng tụ bám trên thân, lá mía cũng
là yếu tố trở ngại trong thu hoạch.

24. 6
Thời gian thu hoạch thƣờng kéo dài trong 4 6 tháng/vụ, vì vậy tốn
nhiều công lao động hơn so với thu hoạch các cây lƣơng thực khác nhƣ lúa,
ngô… Mùa vụ lại trùng với thời vụ thu hoạch lúa và một số cây trồng khác,
thƣờng xảy ra tình trạng thiếu lao động, nên chi phí lao động cho khâu thu
hoạch mía ngày càng cao.
Nhiều nhà máy ở nƣớc ta phải vận chuyển mía nguyên liệu với khoảng
cách xa từ 50 ÷100 km [1], [6], [18], [24]. Thời gian từ lúc thu hoạch xong
đến thời điểm chế biến dài làm sụt giảm nghiêm trọng hàm lƣợng đƣờng trong
mía, trong khi khoảng thời gian tối ƣu là trong vòng 24 giờ, thể hiện tại biểu
đồ 6 phần phụ lục 1.
Theo [2], [5], [24], trên thế giới, mẫu máy thu hoạch mía đã đƣợc
nghiên cứu và ứng từ những năm cuối 50 đầu 60 thế kỷ XX đến nay và đáp
ứng phần lớn khâu thu hoạch. Tại Việt Nam, các mẫu máy đã đƣợc nhập khẩu
nhằm bƣớc đầu đáp ứng nhu cầu cơ giới hoá thu hoạch mía. Tuy vậy, các mẫu
máy này không phù hợp với tập quán cánh tác, điều kiện tài chính... Bên cạnh
đó, những nghiên cứu, cải tiến mẫu máy thu hoạch ở trong nƣớc mới dừng lại
ở việc thử nghiệm, chƣa áp dụng vào điều kiện thực tế.
Từ những phân tích trên, thấy rằng nhu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch
mía là rất lớn, việc nghiên cứu cải tiến máy thu hoạch mía là điều cấp thiết.
1.2.2. Yêu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch mía
Để thỏa mãn nhu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch cần đạt đƣợc các yêu cầu:
- Đảm bảo tính thời vụ;
- Độ biến chất đƣờng của mía sau thu hoạch nhỏ;
- Chi phí tài chính của khâu thu hoạch giảm;
- Đảm bảo việc tái tạo đất, môi trƣờng sau thu hoạch.
Từ những yêu cầu trên, chúng ta cần đầu tƣ tìm hiểu, phân tích công
nghệ, phƣơng pháp thu hoạch mía.

25. 7
1.3. Tình hình áp dụng công nghệ thu hoạch mía
1.3.1. Công nghệ thu hoạch để nguyên cây
Công nghệ thu hoạch này thực hiện các công đoạn cắt ngọn; cắt gốc;
làm sạch lá; bó thành bó nhỏ, bốc xếp (để nguyên cây dài, hoặc chặt cây làm
hai đoạn) lên phƣơng tiện vận chuyển chở về nhà máy. Công nghệ này áp
dụng phƣơng pháp thu hoạch một giai đoạn (sử dụng LHMTHM) và nhiều
giai đoạn (sử dụng các máy phục vụ khâu thu hoạch nhƣ máy chặt mía, máy
bóc lá chặt ngọn ...).
Theo [24], sản phẩm của công nghệ này là cây mía đã đƣợc làm sạch và
còn nguyên cây do vậy cho phép thời gian bảo quản lƣu cây trƣớc chế biến
dài hơn (48 giờ) so với mía cắt đoạn. Chất lƣợng mía cây nguyên liệu thƣờng
cao hơn và tỷ lệ hao hụt mía cũng thấp hơn so với công nghệ thu hoạch mía
cắt đoạn. Đầu tƣ ban đầu không lớn.
1.3.2. Công nghệ thu hoạch cắt cây thành đoạn
Công nghệ này thực hiện các công đoạn cắt ngọn; cắt gốc; cắt cây mía
thành đoạn; làm sạch lá; bốc xếp lên xe và chuyên chở về nhà máy. Công
nghệ này chỉ áp dụng phƣơng pháp thu hoạch một giai đoạn (sử dụng
LHMTHM).
Công nghệ này có ƣu điểm là giải phóng đƣợc nhiều công lao động, thu
hoạch nhanh, gọn, năng suất cao nhƣng đòi hỏi tính đồng bộ nghiêm ngặt và
chất lƣợng cao của hệ thống vận chuyển, đƣờng giao thông, thời gian lƣu trữ
mía không quá 24 h, đầu tƣ ban đầu rất lớn.
* Từ hai công nghệ trên và căn cứ theo [1], [18], [24], [40] cho ta thấy:
với điều kiện hiện nay gồm công suất chế biến của các nhà máy đƣờng, điều
kiện canh tác, hệ thống vận chuyển, đƣờng giao thông chƣa thể đáp ứng đƣợc
thời gian lƣu trữ mía nhỏ hơn 24 h. Do vậy, để đạt đƣợc yêu cầu này chúng ta
cần có những tìm hiểu, phân tích LHMTHM để nguyên cây.

26. 8
1.4. Tính cấp thiết của việc bóc lá mía bằng bộ phận bóc
Theo [6], [24], cây mía có tỷ lệ lá tƣơng đối lớn, thƣờng không đƣợc
bóc kể từ khi mọc chồi đến khi thu hoạch. Trong đó, tỷ trọng các thành phần
trong cây mía: ngọn và lá 16.7%, lá bẹ khô 3.85%, mía nguyên liệu 79.5%.
Tỷ lệ lá lớn gây rất nhiều khó khăn cho quá trình thu hoạch bằng cơ giới, hạn
chế năng suất làm việc của máy.
Theo Đỗ Ngọc Diệp (2008) [7], việc phủ lớp lá mía trên ruộng sau bóc
đã giải phóng Alelopaticas kìm chế sự phát triển của nhiều loại cây cỏ dại,
đồng thời bảo vệ và kích thích cho các hoạt động của đấu tranh sinh học.
HogarthAllospp (2002) đã chứng minh “Việc gia tăng độ mùn là kết
quả của việc giữ các chất thải ngọn, lá mía, điều này thể hiện từ chu kỳ thứ 2
có nghĩa là sau 5 đến 10 năm sau và trở nên cân bằng khi đạt 10 đến 15 năm.
Cũng từ chu kỳ thứ 2 có thể giảm từ 10 đến 15% lƣợng phân cần bón, chu kỳ
thứ 3 từ 20 đến 25%. Ngoài việc trả lại phần cây mía đã lấy đi, việc bóc lá sẽ
làm cho lá mía phân hủy dần, tạo nguồn cho các loại vi sinh vật hoạt động và
tạo điều kiện dễ dàng cho việc chăm sóc sau này cũng nhƣ giảm bớt nguy cơ
chống cháy mía…
Ngoài lợi ích nêu trên, nếu việc thực hiện bóc lá mía và chặt ngọn đúng
kỹ thuật sẽ giảm lƣợng tạp chất đƣa về nhà máy (chƣa tính lợi ích giảm giá
thành vận chuyển). Theo Carlos Leon (Philsurin 3/2010): “Cứ 1% tạp chất sẽ
giảm đi 0,1- 2% tổng thu hồi trong chế biến có nghĩa là cứ tăng 1% tạp chất sẽ
mất đi từ 2 - 4 kg đƣờng/tấn mía ép”.
Từ những phân tích trên, ta thấy tỷ trọng lá mía trong cây mía là khá cao
và việc bóc lá mía rải trên đồng mang lợi ích lớn. Để đảm bảo độ sạch của
nguyên liệu mía khi đƣa vào nhà máy chế biến, đảm bảo việc cải tạo đất canh
tác, đồng thời đáp ứng yêu cầu cơ giới hoá khâu thu hoạch đƣợc nêu tại mục
1.2.2 cần thiết phải có bộ phận bóc lá mía hoạt động hiệu quả. Do vậy cần đi
sâu đánh giá, phân tích bộ phận bóc lá mía.

27. 9
1.5. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng bộ phận bóc lá mía
Để đảm bảo yêu cầu tại mục 1.2.2, và 1.4 cần có bộ phận bóc lá mía
hoạt động hiệu quả, đồng thời cần có những đánh giá, phân tích khách quan,
từ đó xác định những vấn đề cần nghiên cứu tiếp ở bộ phận bóc lá mía.
Hiện nay, bộ phận bóc lá mía hoạt động thƣờng dựa theo các nguyên lý:
- Nguyên lý bóc lá mía tư thế ngang cây;
- Nguyên lý bóc lá mía tư thế cây nằm, chuyển dọc;
- Nguyên lý làm sạch cây mía bằng khí động học.
Dƣới đây là những phân tích, đánh giá về phạm vi áp dụng, kết cấu và
những kết quả nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm của các nguyên lý trên.
1.5.1. Nguyên lý bóc lá mía tư thế ngang cây
a) Nguyên lý bóc lá mía tư thế đứng
Hình 1.1. Nguyên lý của bộ phận bóc lá mía khi cây ở tƣ thế đứng
1 - Cây mía; 2 – Lô bóc lá; 3 – Răng bóc lá
V-Vận tốc tiến của khối lượng mía; ω-Vận tốc quay của lô bóc lá
Bộ phận bóc cây ở tƣ thế đứng, ngang cây đƣợc lắp trên LHTHM cả
cây của USDA – Mỹ, hình 1.1.
Trong khi cây mía đƣợc dịch chuyển tịnh tiến thẳng đứng từ trƣớc ra
sau máy, các lô cào róc lá, mà trục của chúng lệch một góc so với hƣớng tiến
của các cây mía (không vuông góc với trục cây mía), cào trƣợt theo cây mía
từ phía ngọn xuống gốc bằng các răng bóc lá. Có hai cặp lô. Trên lô gắn bốn
1
2
3

28. 10
hàng răng, trục răng nghiềng so với hƣớng bán kính và ngƣợc với hƣớng quay
của lô. Các thông số có ảnh hƣởng nhiều đến chất lƣợng bóc lá nhƣ: hệ số
giao nhau của răng bóc giữa các cặp lô; góc lùi của răng bóc so với phƣơng
bán kính; góc nghiêng trục lô so với hƣớng dịch chuyển cây mía; vận tốc
quay lô bóc; ứng suất uốn của vật liệu làm răng bóc, khoảng cách giữa các lô
bóc ... đã đƣợc nghiên cứu xem xét, cơ sở tính và lựa chọn chúng cũng đƣợc
xây dựng khá đầy đủ.
Một phƣơng án khác sử dụng nguyên lý này là trong máy đánh lá mía
chƣa đƣợc đốn ở trên đồng . Máy bao gồm 4 lô đánh lá lắp sau máy kéo chạy
giữa hàng mía (hình 1.2). Nhờ chuyển động quay, các lô có gắn các răng bóc
lá, cây mía đƣợc làm sạch một phần đáng kể. Tuy nhiên, do phân bố cây mía
khá rộng theo bề ngang, chiều cao khá lớn so với phạm vi bóc nên lƣợng lá
mía trên cây còn lại nhiều.
Hình 1.2. Nguyên lý của bộ phận bóc lá mía khi cây ở trên đồng
Theo [91], nguyên lý này có nhƣợc điểm kết cấu và kích thƣớc cồng
kềnh, nên hiện nay ít đƣợc ứng dụng.

29. 11
b) Nguyên lý bóc lá mía tư thế nằm, ngang cây
Bộ phận bóc lá mía theo nguyên lý này đƣợc ứng dụng trên máy
KCT–1 (Liên Xô cũ), hình 1.3.
Nguyên lý hoạt động bộ phận bóc lá mía: cây mía đƣợc dịch chuyển
trong tƣ thế nằm ngang, từ đầu này đến đầu kia dọc theo trục lô cào. Các
trục lô nằm song song theo hƣớng chuyển cây. Hai băng tải trên và dƣới kép
chặt gốc mía và dịch chuyển cây, trong đó có toàn bộ thân cây mía nằm bên
trên bốn lô cào, các răng bóc lắp trên lô cào dọc thân lô từ gốc tới ngọn. Do
cào xuôi theo bẹ lá, nên các răng bóc cần phải làm xƣớc và xé rách các bẹ
ôm quanh thân. Do đó, các răng bóc đƣợc làm bằng thép lò xo, uốn nhiều
vòng để tăng tính đàn hồi. Kết cấu này chỉ gồm một hàng lô, có bốn chiếc kế
tiếp nhau theo chiều dài thân cây mía, phía trên là tấm thép lá, do đó có thể
thu nhỏ đƣờng kính của chúng. So với nguyên lý trƣớc, kết cấu cào này gọn
hơn nhƣng lại khó bố trí gọn trên liên hợp, các răng cào xuôi nên hiệu ứng
róc, tách lá kém hơn. Vì vậy trong thực tế kết cấu này ít đƣợc sử dụng.
Hình 1.3. Sơ đồ cơ cấu bóc lá mía ở tƣ thế nằm, ngang cây
trong LHTH KCT-1 (Liên Xô cũ)

30. 12
1.5.2. Nguyên lý bóc lá mía tư thế cây nằm, chuyển dọc
a) Nguyên lý cấp cây - ngọn vào trước
Nguyên lý này đƣợc áp dụng trên máy cắt ngọn bóc lá mía tĩnh tại
BLM-1.0, 6BZ-5 của Việt Nam, hình 1.4.
Nguyên lý hoạt động: Chiều quay của lô bóc lá ngƣợc với chiều quay
của lô cuốn cây và rút cây, vận tốc chuyển động của lô rút cây lớn hơn vận tốc
chuyển động của lô cuốn cây. Các cặp lô rút và cuốn cây đƣợc bọc cao su, hai
lô phía dƣới có trục cố định, còn hai lô phía trên có trục không cố định trong
quá trình làm việc, khe hở giữa các lô thay đổi đƣợc nhờ cặp lò xo, có tác dụng
không làm cây mía bị giập.
Ở bộ phận bóc này phần ngọn cây mía đƣợc đƣa vào trƣớc nhờ cặp lô
cuốn cây và lô rút cây, lá đƣợc bóc từ phần ngọn lá xuống phần bẹ lá nên
cây mía sau bóc khá sạch. Nguyên lý này chủ yếu dựa vào hiện tƣợng miết,
chải phần lá liên kết với thân cây mía.
Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý bộ phận bóc lá mía cấp cây - ngọn vào trƣớc
1.Cặp lô cuốn cây; 2.Cặp lô bóc lá; 3. Cặp lô rút cây
Nguyên lý bóc lá này hoạt động hiệu quả, thân cây sau bóc đạt độ sạch
cao. Tuy nhiên, nguyên lý này khó áp dụng cho các liên hợp máy vì quá
trình cấp liệu không thể cho ngọn vào trƣớc. Nếu áp dụng nguyên lý này
phải cần thêm bộ phận chuyển hƣớng chuyển động của cây mía sau khi đã
cắt gốc, do vậy chiều dài máy phải bố trí tăng nên.

31. 13
Theo [27], nguyên lý bóc này áp dụng trên máy bóc lá mía BLM-1.0
ứng dụng cho phƣơng pháp thu hoạch nhiều giai đoạn, đã đƣợc áp dụng vào
sản xuất. Máy có kết cấu gọn nhẹ, dễ cơ động. Mía sau bóc đảm bảo yêu cầu cơ
bản về chất lƣợng. Vì vậy, máy đã đáp ứng một phần cơ giới hoá khâu thu
hoạch mía. Tuy nhiên quá trình sử dụng máy vẫn phải cần 2 công nhân vận
hành, tốn thời gian và năng suất còn thấp, chi phí nhiên liệu còn cao.
b) Nguyên lý cấp cây - gốc vào trước
Bộ phận bóc theo nguyên lý này đƣợc áp dụng trên LHMTHM nguyên
cây một giai đoạn của Việt Nam và nhiều nƣớc trên thế giới, hình 1.5.
Hình 1.5. Sơ đồ cơ cấu bóc lá mía theo nguyên lý cấp cây – gốc vào trƣớc
1 – Lô kẹp; 2 – Cây mía; 3 – Lô bóc; 4 – Răng bóc; 5 – Lô rút.
Nguyên lý hoạt động: cây mía đƣợc dịch chuyển trong tƣ thế nằm dọc,
vuông góc với trục trống cào, phần gốc mía đƣợc đƣa vào trƣớc. Lô kẹp và
rút phía trên quay cùng vận tốc góc, ngƣợc chiều với lô phía dƣới.
Nhờ hoạt động cặp lô kẹp và lô rút cây mía đƣợc chuyển đến lô bóc
đồng thời vận tốc góc của lô bóc lớn hơn vận tốc góc của hai cặp lô kẹp và
lô rút, dƣới tác dụng cánh bóc, lá đƣợc bóc từ phần bẹ lá mía trƣớc đến ngọn
lá mía sau, nên việc bóc tách lá khá dễ dàng. Tuy nhiên, hiệu quả bóc của
nguyên lý này không bằng nguyên lý cấp cây – ngọn vào trƣớc. Để đảm bảo

32. 14
quá trình bóc hiệu quả đòi hỏi phải có hiệu vận tốc khá lớn giữa lô bóc với
lô kẹp, rút dẫn đến số vòng quay lô bóc phải cao, đồng nghĩa với kết cấu bộ
phận bóc theo nguyên lý này phải đảm bảo độ tin cậy cao hơn nguyên cấp
cây – ngọn vào trƣớc.
Nguyên lý bóc lá này hoạt động dựa trên hiện tƣợng miết, tách, róc
(phá vỡ liên kết giữa bẹ và thân mía tại thời điểm đầu cánh bóc chạm cây).
Nhờ các hiện tƣợng này mà cây mía đƣợc bóc giống nhƣ nhiều sợi tóc bị
lƣợc chải ngƣợc.
Bộ phận bóc hoạt động dựa theo nguyên lý này có ƣu điểm là gọn nhẹ,
dễ dàng bố trí trên liên hợp máy, đồng thời công nghệ chế tạo dựa theo
nguyên lý này không phức tạp.
Dựa trên nguyên lý này một số LHMTHM đã sử dụng liên tiếp nhiều
cặp lô nhằm gia tăng hiệu quả bóc (hình 1.6).
1- Bộ phận chặt
2, 3 – Lô chuyển cây
4 – Khung bộ phận bóc
5 – Trục Cácđăng
6, 7 – Các cặp lô bóc
8 – Lô rút
9 – Bộ phận phân ly lá
bằng khí động học
10 – Vít nâng cây
Hình 1.6. Sơ đồ hệ thống lô cào bóc lá trên LHTH mía
(sáng chế của Liên Xô)
Tại đây, các cặp lô đƣợc bố trí liên tiếp nhau, không cùng nằm trên cùng
một mặt phẳng, để tăng khả năng kéo rút cây của chúng. Các cặp lô có vận
tốc tăng dần từ trƣớc tới sau theo quá trình dịch chuyển của cây mía và tham
gia bóc lá cùng các cặp lô bóc làm sạch thân cây.

33. 15
1.5.3. Nguyên lý làm sạch cây mía bằng khí động học
a)Sử dụng quạt thổi tách lá khi cây ở tư thế đứng
Bộ phận bóc theo nguyên lý này đƣợc áp dụng trên LHMTHM nguyên
cây một giai đoạn của Úc, hình 1.7.
Nguyên lý hoạt động: Nhờ vận tốc tiến của LHMTHM cây mía đƣợc
đƣa đến trƣớc quạt thổi. Tại đây, xích kẹp chuyển cây, giữ cho cây đứng vững
và dƣới tác động của luồng khí thổi cực lớn lá mía đƣợc bóc ra khỏi thân cây.
Bên cạnh đó, để tránh cho cây mía hàng bên cạnh bị hút vào quạt ngƣời ta đã
sử dụng vít nâng cây đƣợc bố trí ở phía cửa hút của quạt.
Cây mía sau bóc đã loại bỏ hầu hết phần lá già dƣới gốc và một phần lá
xanh ra khỏi cây, đồng thời cây sau bóc hầu hết không bị tổn thƣơng. Tuy
nhiên, lá mía thời kỳ thu hoạch phân bố ngẫu nhiên, chiều của lá có thể song
song với cây, có thể vuông góc với cây, do vậy với những lá không đƣợc bóc
ra khỏi thân cây do bị thân cây cản lại. Đây là nguyên nhân chính khiến ít áp
dụng nguyên lý này.
Hình 1.7. Liên hợp máy thu hoạch mía nguyên cây của Úc
áp dụng bộ phận bóc sử dụng nguyên lý quạt thổi

34. 16
Dựa trên nguyên lý này Nguyễn Trung Thành (tháng 1/2006) đã chế tạo
máy bóc lá mía liên hợp với máy kéo (hình 1.8) và thử nghiệm tại Tây Ninh.
Máy bóc lá mía này khắc phục nguyên nhân gây bóc sót lá do sự phân bố
ngẫu nhiên của lá bằng phƣơng pháp hút lá trực tiếp trên cây mà không sử
dụng phƣơng pháp thổi. Tuy nhiên, qua thử nghiệm hiệu quả bóc lá của máy
này vẫn không đạt yêu cầu.
Hình 1.8. Máy bóc lá mía trên hàng
b)Sử dụng quạt thổi phân ly lá trên LHMTHM
Hình 1.9. Sơ đồ bộ phận làm sạch
cây mía trên LHTH để nguyên cây
(sáng chế Nhật)
1. lô bóc; 2. quạt
Bộ phận bóc, làm sạch lá theo nguyên lý này đƣợc áp dụng trên
LHMTHM nguyên cây một giai đoạn (hình 1.9) và LHMTHM cắt khúc (hình
1.10) của Nhật Bản
2
1

35. 17
Nguyên lý hoạt động: Cây mía đƣợc bóc một phần tại bộ phận bóc
trong gầm máy (LHMTHM nguyên cây) hoặc cắt khúc (LHMTHM cắt khúc)
đƣợc đƣa qua quạt thổi, nhờ luồng khí thổi của quạt lƣợng lá còn lẫn trong
khối mía đƣợc phân ly trƣớc khi đi đến bộ phận gom. Đây là nguyên lý làm
sạch mía bằng phƣơng pháp kết hợp giữa các lô bóc lá (1), bộ phận cắt khúc
(2) với quạt thổi ly tâm 2 (hình 1.9), 3 (hình 1.10).
Nguyên lý này chỉ có tác dụng phân ly lá còn lẫn trong khối mía sau khi
bóc nhờ lô bóc mà không có tác dụng tách róc bẹ, lá mía còn liền với thân mía.
Hình 1.10. Sơ đồ bộ phận làm
sạch cây mía trên LHTH cắt
khúc
(sáng chế Nhật)
1. lô bóc; 2.lô cắt khúc; 3. quạt
1.6. Lựa chọn nguyên lý
Để có căn cứ lựa chọn, LHMTHM cần đảm bảo một số tiêu chí chính sau:
- LHMTHM phải phù hợp yêu cầu nông học nhƣ mật độ, kích thƣớc
cây mía, phù hợp công nghệ thu hoạch mía nguyên cây …
- Đảm bảo năng suất
- Chất lƣợng thu hoạch (độ sạch, độ tổn thƣơng) đạt yêu cầu
- Đảm bảo chi phí năng lƣợng riêng nhỏ
- Kết cấu LHM gọn nhẹ
- Thuận tiện trong quá trình vận hành
- Đảm bảo tuổi thọ máy
Ngoài ra, theo các phân tích tại các mục trên ta thấy:
Các nguyên lý đƣợc xét đều có điểm chung là lực bóc có chiều từ ngọn
lá đến cuống bẹ, đây là điều kiện cần thiết để tăng hiệu quả bóc lá.
1 2 3

36. 18
Nguyên lý bóc lá mía theo chiều ngang cây ở tƣ thế cây nằm và đứng
đã đƣợc áp dụng ở một số nƣớc Mỹ, Liên Xô cũ. Tuy nhiên bộ phận này nếu
áp dụng trên liên hợp máy ở nƣớc ta sẽ không phù hợp vì kết cấu cồng kềnh,
đòi hỏi lớn về công nghệ chế tạo và tính đồng bộ trong cả khâu thu hoạch
mía, chi phí tài chính cao.
Nguyên lý bóc lá bằng khí động học có tỷ lệ bóc sót lớn, kết cấu máy
cồng kềnh. Để khắc phục hiện tƣợng bóc sót, đã có một số thử nghiệm tại
nƣớc ta về bộ phận bóc dựa theo nguyên lý này tuy nhiên không cho kết quả
khả quan.
Nguyên lý bóc lá mía tƣ thế cây nằm, chuyển dọc, ngọn vào trƣớc đảm
bảo chất lƣợng bóc, chi phí năng lƣợng nhỏ. Tuy nhiên, bộ phận bóc dựa theo
nguyên lý này chỉ phù hợp với máy bóc mía tĩnh tại.
Nguyên lý bóc lá mía tƣ thế cây nằm, chuyển dọc, gốc vào trƣớc áp dụng
đƣợc trên LHMTHM với các ƣu điểm: kích thƣớc nhỏ gọn, không đòi hỏi công
nghệ chế tạo cao, phù hợp với điều kiện Việt Nam. Tuy vậy, để đảm bảo chất
lƣợng bóc, chi phí năng lƣơng riêng thấp cần lựa chọn răng, cánh bóc phù hợp.
1.7. Tình hình nghiên cứu kết cấu cánh bóc lá
Cánh bóc lá tại các bộ phận bóc là bộ phận trực tiếp tác động vào phần
lá và thân cây mía, quyết định đến chất lƣợng làm sạch cây mía. Để đảm bảo
hiệu quả làm việc của bộ phận bóc cần phải có những đánh giá, phân tích,
tổng hợp các nghiên cứu về hiện tƣợng xảy ra trong quá trình bóc, thông số
kết cấu, động học, động lực học, phạm vi áp dụng của từng loại cánh. Hiện
nay, các bộ phận bóc chủ yếu áp dụng các loại cánh sau:
Cánh bóc hoạt động dựa trên quá trình miết, chải;
Cánh bóc hoạt động dựa trên quá trình tách, róc.
1.7.1. Một số kết quả nghiên cứu cánh bóc dựa trên hiện tượng miết, chải
Theo S.P.Li, Y.M.Meng, F.L.Ma, H.H.Tan, W.X.Chen, H.H.Tan,
W.X.Chen, Zhang Z X [58], [59], [61], [62], [64] quá trình miết, chải lá ra

37. 19
khỏi cây mía là nhờ tác dụng của lực ma sát giữa lá với cánh bóc và ngoại lực
tác dụng. Trƣờng hợp nếu ngoại lực tác dụng từ ngọn cánh lá đến bẹ lá thì quá
trình bóc dễ dàng. Trƣờng hợp nếu ngoại lực tác dụng từ bẹ lá đến ngọn lá
hoặc từ giữa bẹ đến cuống bẹ sẽ không thể bóc đƣợc lá ra khỏi cây.
a) Cánh bóc làm bằng thép tấm xẻ thuỳ
Loại cánh bóc này hoạt động dựa theo nguyên lý bóc lá mía ở tƣ thế
cây nằm chuyển dọc – phần gốc vào trƣớc và áp dụng trên LHMTHM cắt
khúc của Úc, Mỹ (hình 1.11).
Hiện nay, những nghiên cứu về loại cánh này chủ yếu đƣợc công bố ở
dạng các Patent, có thể thuộc bản quyền của nhà sản xuất, nên kết quả nghiên
cứu thông số cơ bản chƣa đƣợc công bố.
Hình 1.11. Cánh bóc bằng thép tấm
xẻ thuỳ lắp trên LHMTHM của Úc
Hình 1.12. Thử nghiệm mầu cánh
bóc bằng thép tấm xẻ thuỳ
Theo kết quả nghiên cứu [9], tác giả đã chế tạo và thử nghiệm mẫu
cánh bóc lá này, kết quả thu đƣợc là chi phí năng lƣợng nhỏ, khả năng bóc
chƣa tốt, độ tổn thƣơng cao, cây mía bị dập nát lớn ngay trong bộ phận bóc
(sản phẩm sau bóc đƣợc thể hiện tại hình 9 phụ lục 1). Vì thế, khó áp dụng
vào điều kiện Việt Nam. Tuy nhiên, nhờ điều kiện cơ giới hoá của một số
nƣớc khá đồng bộ, mía sau thu hoạch đƣợc đƣa ngay vào nhà máy chế biến
(thời gian đƣa vào nhà máy < 24 h), đồng thời do độ bền của cánh này cao,
nên loại cánh này đƣợc áp dụng khá phổ biến tại Úc, Mỹ.

38. 20
b) Cánh bóc làm bằng tấm cao su
Loại cánh bóc này hoạt động dựa theo nguyên lý bóc lá mía ở tƣ thế
cây nằm chuyển dọc – phần ngọn vào trƣớc và áp dụng trên máy cắt ngọn,
bóc lá BLM – 1.0 của Việt Nam và máy cắt ngọn, bóc lá của Trung Quốc
(hình 1.4 mục 1.5.2 - a).
Loại cánh bóc này áp dụng tại bộ phận bóc khi phần ngọn cây mía đƣợc
đƣa vào trƣớc, lá mía đƣợc tác động theo hƣớng từ ngọn lá đến bẹ lá bởi cánh
bóc, nên theo Đỗ Hữu Khi (2006) [27], cây mía sau bóc khá sạch, gần nhƣ
không bị tổn thƣơng. Tuy vậy, để áp dụng loại cánh bóc này trên LHMTHM,
với yêu cầu đƣa ngọn cây vào trƣớc thì cần thêm bộ phận đổi chiều chuyển
động của cây mía dẫn đến chiều dài LHMTHM sẽ dài, do vậy loại cánh này
chỉ áp dụng với máy bóc lá mía tĩnh tại.
Hiện nay, những nghiên cứu về loại cánh này chủ yếu đƣợc công bố ở
dạng Patent, có thể thuộc bản quyền của nhà sản xuất nên những nghiên cứu
thông số cơ bản chƣa đƣợc công bố.
1.7.2. Những nghiên cứu cánh bóc dựa trên quá trình tách, róc
Cánh bóc này còn đƣợc gọi là dãy răng bóc. Cụ thể, mỗi cánh đƣợc lắp
các răng bóc giống nhau và khoảng cách giữa các răng bằng nhau. Dƣới đây
là những đánh giá phân tích các loại răng bóc lắp trên cánh bóc.
Hiện nay, những khái niệm hoặc phân tích quá trình tách, róc đã đƣợc
phân tích. Theo Meng yanmei [61], tác giả đi sâu nghiên cứu độ bền răng bóc
lắp trên cánh bóc dựa trên việc thừa nhận có quá trình tách, róc mà không có
những phân tích, hoặc đƣa ra khái niệm quá trình này. Theo [14], qua thử
nghiệm một số loại răng bóc nhận thấy: quá trình tách lá là hiện tƣợng đầu
răng bóc chọc thủng (phá vỡ) mối liên kết giữa bẹ lá và thân cây mía giúp cho
răng bóc dễ dàng lách vào phần giữa bẹ lá và thân cây, đồng thời nhờ có hiệu
vận tốc tuyệt đối giữa răng bóc và cây mía giúp cho răng bóc thực hiện quá
trình róc lá ra khỏi thân cây mía. Quá trình này xảy ra chủ yếu với các loại
răng bóc sau:

39. 21
a) Răng bóc làm bằng thép lò xo
Loại răng này đƣợc áp dụng trong bộ phận bóc theo nguyên lý bóc lá
mía cây nằm, chuyển ngang của LHMTHM (KCT-1 của Liên Xô cũ) và đƣợc
thể hiện tại sơ đồ kết cấu bộ phận bóc lá mía ở tƣ thế nằm, ngang cây đƣợc
thể hiện trên hình 1.3, 1.13, 1.14.
Hình 1.13. Răng bóc làm bằng thép lò xo
Theo [91], cơ sở tính loại cánh bóc này nhƣ sau:
Hệ số bóc lá đƣợc xác định theo công thức:
c
b
k , trong đó: b – ½ chiều dài quét; c – ½ khoảng cách giữa hai trục
lô bóc. Hệ số bóc lựa chọn là k = 1 ÷ 1,2.
Điều kiện để bóc đƣợc lá: αmax ≤ υ2 (α – góc uốn lớn nhất khi răng tác
động vào cây mía; υ2 – góc uốn của lo xo răng)
υ2 đƣợc xác định theo công thức
EKd
nσ360D
c
2
2 (1.1)
Trong đó: D2 – đƣờng kính lo xo; dc – đƣờng kính răng; n – số vòng
quay lô bóc; E – mô đun đàn hồi thép lò xo
c
2
d
D
a;
44a
14a
K

40. 22
max
4
sin10.15,3
l
dc
(βmax - góc nghiêng lớn nhất khi răng bóc bị khối mía
tác động theo chiều tiến).
αmax đƣợc xác định: 0
22
h
max α
2C
1CC1
arccosα
l
l
(1.2)
Trong đó: Ch = h/r (h – khoảng cách từ tâm lô đến cây mía; r – bán kính
trong của lô); Cl =l/r (l – chiều dài cánh); α0 là góc hợp bởi phƣơng của răng
với đƣờng lối từ tâm lô đến đỉnh răng đƣợc lựa chọn α0 ≤ 300
.
Hình 1.14. Sơ đồ kết cấu bộ phận bóc lá mía ở tƣ thế, nằm ngang
Điều kiện đối với khoảng cách hai răng liền kề là:
2m ≥ 4l sinβ1 (1.3)
Với
l
vt1
1sin (β1 – góc nghiêng khi răng bị khối mía tác động theo
chiều v; v – vận tốc tiến của khối mía; t1 – thời gian tại thời điểm 1).
Loại răng thép lò xo áp dụng cho nguyên lý bóc lá mía tƣ thế nằm,
ngang cây. Tuy có một số nhƣợc điểm nhƣ phân tích ở mục 1.5.1-b nhƣng cơ
sở tính toán loại răng bóc này cần đƣợc xem xét thấu đáo trong việc lựa chọn
loại răng bóc cho nguyên lý bóc lá mía tƣ thế nằm, dọc.

41. 23
b) Răng bóc làm bằng cao phân tử, cao su, cáp thép
Loại răng này đƣợc áp dụng trong bộ phận bóc theo nguyên lý bóc lá
mía tƣ thế cây nằm, chuyển dọc của LHMTHM theo công nghệ thu hoạch
một giai đoạn và đƣợc thể hiện tại sơ đồ hình 1.5.
Để đƣa ra kết cấu của của các loại răng bóc này các nhà khoa học Meng
yanmei – Li Shang ping, Ma Fanglan (Guangxi University-Trung Quốc) và
Liu Zhengshi – Li Fen (Hefei University of Techndog) [55], [56], [58], [59],
[60], [61], [70] dựa trên thí nghiệm giả định, phân tích thí nghiệm đơn yếu tố
đồng thời sử dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn đã đƣa ra một số kết quả
nghiên cứu sau:
*Ảnh hưởng của yếu tố vật liệu làm răng bóc lá mía
Thí nghiệm với ba loại vật liệu dựa trên các chỉ tiêu ứng lực va đập lớn
nhất theo các phƣơng XYZ (FXmax, FYmax, FZmax) đến răng bóc, các tác giả đã
đƣa ra kết quả trình bày trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Ảnh hƣởng của vật liệu đối với ứng lực va đập
Loại hình vật liệu Ứngsuấtlớnnhất(Mpa) FXmax(N) FYmax(N) FZmax(N)
Cáp thép 28,03 0,11 29,26 0,82
Cao phân tử 17,62 0,09 25,01 0,49
Cao su 14,52 0,08 20,65 0,45
Với kết quả tại bảng 1.1, các tác giả đã đƣa ra kết luận: vật liệu của
răng bóc lá có ảnh hƣởng rất rõ rệt đến ứng lực va đập, vật liệu nào có độ
cứng càng lớn thì ứng lực và lực va đập càng lớn, còn loại vật liệu nào càng
mềm thì lực va đập càng nhỏ. Do vậy vật liệu răng bóc lá phải xét đến mâu
thuẫn giữa độ bền và độ mềm dẻo, tính năng của vật liệu cao phân tử có thể
thỏa mãn đầy đủ các yêu cầu này. Thí nghiệm cũng chứng tỏ rằng, trong điều
kiện nhƣ nhau, tuổi thọ của răng có vật liệu cao phân tử cao hơn cáp thép, tuổi
thọ của vật liệu cáp thép cao hơn cao su. Do vậy tác giả lựa chọn vật liệu cao
phân tử cho bộ phận bóc cần nghiên cứu.

42. 24
*Ảnh hưởng của số vòng quay lô bóc với răng bóc là cao phân tử
Với răng bóc là vật liệu cao phân tử các tác giả đã đƣa ra ảnh hƣởng
của số vòng quay lô bóc đến lực va đập và ứng suất ở gốc của răng bóc. Kết
quả trình bày trong bảng 1.2.
Bảng 1.2. Ảnh hƣởng của vòng quay lô bóc đối với ứng suất răng bóc lá
và lực va đập của cánh cao phân tử.
Vòng quay
(vòng/phút)
Ứng suất lớn nhất
σmax(MPa)
Lực va đập lớn nhất
FXmax(N) FYmax(N) FZmax(N)
200 13,62 0,09 23,96 0,35
400 15,89 0,10 24,05 0,42
600 17,95 0,11 24,36 0,48
800 19,12 0,13 24,89 0,51
1000 20,56 0,15 25,56 0,57
1200 21,62 0,08 25,65 0,45
Tại đây tác giả khẳng định: phần nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy
cơ cấu bóc lá mía ở vận tốc 1000 vòng/phút thì hiệu quả bóc tƣơng đối cao.
*Ảnh hưởng của thông số kết cấu và phương thức lắp ghép
Dựa vào phân tích thí nghiệm giả định, dựa vào kết quả đơn yếu tố các
tác giả đã lựa chọn mức tối ƣu là: chọn chiều dài răng (lc); số hàng răng hay gọi
là số cánh bóc (m); góc xoắn lắp ghép (β); góc trƣớc (α); và độ sâu đan xen (h)
đƣợc trình bày bảng 1.3 là những yếu tố ảnh hƣởngcó mức tối ƣu nhƣ sau:
Bảng 1.3. Mức nhân tố thí nghiệm
Mức
Nhân tố
lc (mm) β (độ) m h (mm) α (độ)
1 100 0 2 4 -10
2 125 10 3 6 0
3 150 20 4 8 10
Căn cứ vào lực va đập tác giả đã lựa chọn: lc chọn mức 2; β chọn mức
3; m chọn mức 0; h chọn ở mức 1; α chọn mức 2.

43. 25
*Qua kết quả nghiên cứu trên ta có nhận xét sau:
- Nguyên lý đƣợc lựa chọn nghiên cứu là khá phù hợp cho LHMTHM.
- Nghiên cứu trên mới quan tâm đến độ bền cánh và ứng lực va đập mà
chƣa có những phân tích hiện tƣợng, quá trình tách, róc lá mía cho thật thấu
đáo. Do đó việc lựa chọn vật liệu cao phân tử chƣa thật hợp lý. Thật vậy,
trong quá trình tách, róc lá mía cần thiết phải xét đến ứng lực va đập để tách
liên kết giữa bẹ và thân, tuy nhiên, ngoài việc xem xét ảnh hƣởng của các yếu
tố đến độ bền răng bóc còn phải xét đến các thông số kết cấu, động học, động
lực học của răng bóc ảnh hƣởng tới chỉ tiêu độ sạch, độ tổn thƣơng cây sau
bóc, chi phí năng lƣợng riêng. Khi đó việc lựa chọn vật liệu sẽ có căn cứ thoả
đáng. Ngoài ra, việc lựa chọn vật liệu cao phân tử làm răng sẽ khó áp dụng
vào thực tế, vì vật liệu này đòi hỏi chi phí tài chính cao.
- Kết quả trên dựa trên phân tích thí nghiệm giả định và sử dụng
phƣơng pháp phần tử hữu hạn để tính toán. Tuy chƣa thật đầy đủ, nhƣng
nghiên cứu đã bƣớc đầu đƣa ra nguyên lý, độ bền ba loại vật liệu làm răng
bóc là cáp thép, cao su, cao phân tử và một số thông số nhƣ, số vòng quay lô
bóc, chiều cao răng, góc trƣớc, … của răng bóc cao phân tử. Đây là cơ sở cho
việc lựa chọn, tính toán tiếp theo.
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
Từ tiêu chí chính cần đạt đƣợc của LHMTHM khi thiết kế thì bộ phận
bóc lá mía trong LHM thu hoạch mía gồm:
- Đảm bảo chất lƣơng sau thu hoạch cao (độ sót lá mía sau bóc nhỏ,
độ tổn thƣơng cây mía sau bóc nhỏ)
- Đảm bảo chi phí năng lƣợng riêng nhỏ
Đảm bảo tuổi thọ
Theo các phân tích trên cho ta thấy:
Cánh bóc bằng thép tâm xẻ thuỳ có độ bền cao. Tuy nhiên, cây mía sau
bóc bị tổn thƣơng lớn, khó áp dụng trong điều kiện cơ giới hoá Việt Nam.

44. 26
Sử dụng cánh bóc bằng tấm cao su trong bộ phận bóc, cây mía đƣợc
bóc sạch, không tổn thƣơng, Tuy nhiên, chỉ có thể áp dụng cánh bóc này với
bộ phận bóc sử dụng nguyên lý bóc lá mía tƣ thế cây nằm, chuyển dọc, ngọn
vào trƣớc.
Đối với răng bóc bằng thép lò xo áp dụng với nguyên lý bóc lá mía
theo chiều ngang cây ở tƣ thế cây nằm đã có những nghiên cứu đƣa ra cơ sở
tính toán. Đây là cơ sở tham khảo cho những tính toán khác.
Những đánh giá răng bóc bằng cáp thép, cao phân tử, cao su dựa trên
độ bền răng là chƣa thoả đáng. Cần xem xét thêm các yếu tố ảnh hƣởng của
răng với chất lƣợng bóc, chi phí năng lƣợng riêng, nếu vậy răng bóc bằng cáp
thép là loại răng bóc cần đƣợc nghiên cứu.
Theo [14], qua quá trình thử nghiệm nguyên lý, loại răng bóc cho thấy:
nguyên lý bóc lá mía tƣ thế cây nằm, chuyển dọc, gốc vào trƣớc áp dụng phù
hợp trên LHMTHM, đồng thời loại răng bóc bằng cáp thép hàn bịt đầu lắp trên
lô bóc làm việc hiệu quả. Những thử nghiệm này đƣợc thể hiện tại hình 7, 8, 9,
10, 11 phụ lục 1. Để đánh giá đúng loại răng này ta cần xét ƣu, nhƣợc điểm sau:
Nhƣợc điểm là sau một thời gian làm việc phần hàn bịt đầu bị mòn dẫn
đến răng sẽ bị chẻ ra. Ngoài ra răng làm việc gần nhƣ toàn bộ thân răng từ đỉnh
đến gần sát chỗ gắn vào lô bóc, phần thân đó không đƣợc hàn nên bị mòn và
các sợi cáp bị tách ra do đó độ cứng chống uốn của răng giảm, răng bị biến
dạng mạnh, phải thay thề thƣơng xuyên trong quá trình sử dụng LHMTHM.
Ƣu điểm là hiệu quả tách, róc lá mía của răng bằng cáp thép tốt hơn so với
vật liệu cao su, thép tấm xẻ thuỳ…, giá thành phù hợp, dễ thay thế, không đòi
hỏi công nghệ chế tạo cao, giới hạn đàn hồi hợp lý khi tác dụng lên cây mía.
Với những ƣu điểm trên, răng bóc bằng cáp thép là lựa chọn hợp lý
trong điều kiện Việt Nam. Tuy nhiên, quá trình làm việc phải định kỳ thay thế
răng bóc trong quy trình bảo dƣỡng máy.
Từ những phân tích, đánh giá trên, đề tại lựa chọn nguyên lý bóc lá mía
tƣ thế cây nằm, chuyển dọc, gốc vào trƣớc với loại răng bóc là cáp thép áp
dụng trên LHMTHM nguyên cây đƣợc thể hiện tại hình 1.15.

45. 27
Hình 1.15. Bộ phận bóc theo nguyên lý bóc lá mía
tƣ thế cây nằm, chuyển dọc, gốc vào trƣớc
với loại cánh bóc là cáp thép
1.9. Kết luận
Từ tình hình nghiên cứu bộ phận bóc lá mía cho phép rút ra một số kết
luận sau:
- Trong quy trình công nghệ sản xuất và thu hoạch mía, khâu tốn nhiều
công nhất là khâu thu hoạch mía. Trong đó, phƣơng pháp thu hoạch mía bằng
máy với công nghệ thu hoạch mía 1 giai đoạn là lựa chọn phù hợp, đảm bảo
tính cấp thiết trong điều kiện hiện nay
- Nhằm giảm tỷ lệ hao hụt mía đƣờng nhờ tăng độ sạch của mía, để lại
lớp lá tại ruộng, trả lại độ phì cho đất, không gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng
cần có bộ phận bóc lá mía trong LHMTHM hoạt động hiệu quả.
- Qua một số kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về bộ phận
bóc lá mía trên thế giới và tại Việt Nam đã đƣa ra một số thông số hình học,
động học của bộ phận bóc lá mía. Các tác giả Trung Quốc đã đánh giá ba loại
vật liệu làm răng bóc là cao su, cao phân tử, cáp thép và bƣớc đầu lựa chọn
loại răng cao phân tử dựa trên độ bền của răng mà chƣa xét đến chỉ tiêu độ

46. 28
sạch, độ tổn thƣơng cây sau bóc, chi phí năng lƣợng riêng, chi phí tài chính,
công nghệ chế tạo cánh bóc nên việc lựa chọn này là chƣa thoả đáng.
- Qua những phân tích, đánh giá và một số thử nghiệm nguyên lý, loại
răng bóc đề tài đã lựa chọn nguyên lý bóc lá mía tƣ thế cây nằm, chuyển dọc,
gốc vào trƣớc với loại răng bóc là cáp thép áp dụng trên LHMTHM nguyên cây.
1.10. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
1.10.1. Mục đích nghiên cứu
Có đƣợc cơ sở khoa học quá trình bóc lá mía, xác định một số thông số
ảnh hƣởng đến chất lƣợng mía sau bóc và chi phí năng lƣợng riêng của bộ phận
bóc lá mía, làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo bộ phận bóc lá mía trong
LHMTHM.
1.10.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Khảo sát nguyên lý làm việc và kết cấu một số bộ phận bóc lá mía
- Nghiên cứu một số đặc điểm cơ lý hóa của nguyên liệu mía Việt Nam, gồm:
+ Kích thƣớc cây mía;
+ Độ cứng cây mía;
+ Giới hạn phá vỡ cây;
+ Hệ số ma sát cây với một số vật liệu.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết xác định một số thông số của bộ phận bóc
lá mía trong LHMTHM:
+ Nghiên cứu động học ảnh hƣởng đến quá trình tách, róc lá mía;
+ Nghiên cứu động lực học quá trình tách, róc lá mía.
- Thiết kế chế tạo mẫu bộ phận bóc lá mía thí nghiệm.
- Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hƣởng của một số thông số tới
chất lƣợng làm việc, chi phí năng lƣợng riêng:
+ Nghiên cứu đơn yếu tố;
+ Nghiên cứu đa yếu tố;
+ Giải bài toán tối ƣu bằng phƣơng pháp thƣơng lƣợng có điều kiện.

47. 29
Chƣơng 2
ĐỐI TƢỢNG, PHƢƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Theo phƣơng pháp luận nghiên cứu khoa học, phạm vi nghiên cứu của
luận án cần phải đƣợc xác định thông qua việc xác định đối tƣợng nghiên cứu,
khách thể nghiên cứu và đối tƣợng khảo sát của đề tài.
a) Đối tượng nghiên cứu là quá trình làm việc và ảnh hƣởng của một số thông
số chính đến chất lƣợng làm việc của bộ phận bóc lá mía trong liên hợp máy
thu hoạch mía.
b) Khách thể nghiên cứu là bộ phận bóc lá mía của LHMTHM nguyên cây,
tác động lên cây mía khi thu hoạch. Trong bộ phận bóc lá diễn ra quá trình
làm việc chính là tiếp nhận cây mía , bóc lá và phân ly lá khỏi cây trong quá
trình vận chuyển thoát ra khỏi bộ phận bóc lá. Bộ phận bóc lá là nơi các thông
số của cơ cấu bóc và tính chất cây mía có ảnh hƣởng đến quá trình bóc lá.
c) Đối tượng khảo sát
Trên thế giới và Việt Nam có nhiều loại và cỡ cơ cấu bóc lá khác nhau đã
đƣợc nghiên cứu, sử dụng nhiều loại giống mía khác nhau. Luận án không thể
nghiên cứu toàn bộ tập hợp của khách thể nghiên cứu đã nêu ở trên, mà chỉ tập
trung nghiên cứu một bộ phận đại diện của chúng, tiêu biểu cho điều kiện nƣớc
ta. Vì thế đối tƣợng khảo sát của luận án là cơ cấu bộ phận bóc lá dạng trống có
răng bóc bằng cáp thép (nhƣ đã phân tích ở phần tổng quan), có cỡ năng suất
thích hợp với yêu cầu thực tiễn ở nƣớc ta 10-20 tấn/h trong LHTHM nguyên
cây thu hoạch các giống mía đang đƣợc sản xuất đại trà ở Việt Nam.
Để phục vụ nghiên cứu thực nghiệm, đối tƣợng khảo sát của luận án đƣợc
thiết lập trên giàn thí nghiệm với những thiết bị phụ trợ.

48. 30
2.1.1. Xác định lực phân bố tác dụng lên răng bóc bằng phương pháp
thực nghiệm
Lực phân bố tác dụng lên răng bóc p phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ
mật độ cây mía trên đồng, vận tốc tiến của LHMTHM và các yếu tố khác.
Mặt khác, do mật độ của cây mía không đồng đều trên ruộng, vận tốc tiến
thay đổi, … vì thế việc xác định p là khá phức tạp. Từ những điều này, ta thấy
để xác định đƣợc lực phân bố tác dụng lên răng bóc chỉ có thể bằng phƣơng
pháp thực nghiệm, từ đó ta có thể sơ bộ xác định đƣợc giá trị trung bình p.
Sơ đồ mô tả cách đo lực phân bố p đƣợc thể hiện tại hình 2.1
(A) (B)
Hình 2.1. Sơ đồ mô hình thí nghiệm xác định lực p
A – Sơ đồ nguyên lý mô hình thí nghiệm; B – Sơ đồ mô tả lực tác động lên một răng;
1 – Lô kẹp; 2 – Trống lô bóc; 3 – Răng bóc; 4 – Lô rút; 5 – Cây mía; 6 – Động cơ điện
Lô bóc lá mía đƣợc lắp trên một khung cùng với hai cặp lô kẹp và lô
rút. Nguồn động lực là động cơ điện ba pha 7,5 kW. Trên giàn thí nghiệm
đƣợc tiến hành bởi các loại răng bóc là cáp lụa 8 mm đƣợc hàn bịt đầu và lắp
trên các răng cách nhau là 29 mm, các cánh của lô kẹp và lô rút là các tấm cao
su xẻ thùy với khe hở thùy dạng bán nguyệt có đƣờng kính là 30 mm đƣợc lắp
trên mỗi lô là 8 cánh. Bề rộng của cửa vào và ra là 453 mm. Bán kính lô kẹp
bằng lô rút (từ tâm trục đến mép trong bán nguyệt cánh kẹp) R1R = 159 mm.
Bán kính ngoài lô bóc R1 = 250 mm. Số lƣợng cánh Z = 8; Số lƣợng răng trong
một cánh bóc Z*
= 14; Số vòng quay lô bóc nb = 1000 v/p; Số vòng quay lô rút
nr = 300 v/p; Số vòng quay lô kẹp nk = 350 v/p.

49. 31
Để tiến hành đo công suất tiêu thụ đối với một lô bóc dùng
Oscilloscope số đo và hiện thị, ghi dữ kiệu các giá trị dạng số và lƣu trên máy
tính cá nhân. Các bƣớc tiến hành đo nhƣ sau:
Bƣớc 1: Xác định công suất tiêu thụ của bộ phận khi chạy không tải (Nk)
Bƣớc 2: Tháo lô bóc, xác định công suất tiêu thụ của hai cặp lô kẹp và
rút (Nr) với lƣợng cung cấp 3 kg/s, 4,5 kg/s, 6 kg/s .
Bƣớc 3: Lắp 1 lô bóc vào bộ phận xác định công suất tiêu thụ của cả hệ
thống (Nt) với lƣợng cung cấp 3 kg/s, 4,5 kg/s, 6 kg/s.
Tại đây, ta có thể xác định công suất tiêu thụ cho 1 lô bóc:
N = Nt – Nr - Nk (2.1)
Bên cạnh đó, với lƣợng cung cấp đƣợc xét thì:
- Ta xem lớp mía là một khối cản có bề dày bằng đƣờng kính trung
bình của cây mía.
- Lực cản phân bố theo bề rộng làm việc của khối mía là nhƣ nhau.
- Luôn có một cách bóc vào vùng làm việc
Do vậy, ta có: b1b .ωP.RM.ωN =>
1b.Rω
N
P (2.2)
Trong đó: P – Hợp lực phân bố đƣợc xác định
Từ đó ta xác định đƣợc lực phân bố tác dụng lên răng bóc theo công thức sau:
m
*
1b .d.Z.Rω
N
p (2.3)
Trong đó: p – Lực phân bố; N - Công suất tiêu thụ 1 lô bóc;
R1 – Bán kính ngoài lô bóc; Z*
– Số lƣợng răng bóc trong 1 cánh;
dm – Đƣờng kính cây mía; ωb – Vận tốc góc của lô bóc;
Kết quả quá trình đo đƣợc trình bày tại bảng 2.1
Bảng 2.1. Kết quả đo lực tác dụng lên răng bóc
Lƣợng cung cấp q, kg/s 3 4.5 6
Lực phân bố tác dụng lên răng bóc p, N/m 95 100 110
Kết quả đo sơ bộ khoảng giá trị p trên đây là cơ sở bƣớc đầu để khảo
sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tách, róc trong bộ phận bóc lá mía.

50. 32
2.1.2. Xác định độ cứng của răng bóc bằng cáp thép khi uốn EI và khối
lượng đơn vị chiều dài μ
Để xác định rõ đặc tính của răng bóc làm bằng cáp thép chúng tôi tiến
hành thí nghiệm nhằm đƣa ra loại vật liệu làm răng bằng cáp tốt nhất. Phƣơng
pháp xác định đặc tính đàn hồi của cáp đƣợc trình bày trong sơ đồ hình 2.2.
1-Ngàm;
2-Cáp thép;
3-Cáp thép khi được
treo quả cân;
4-Dây treo quả cân;
5-Quả cân;
w-Độ võng;
P-Lực.
Hình 2.2. Sơ đồ thí nghiệm thử độ cứng răng cáp thép
Lần lƣợt tăng dần lực P bằng cách thêm các quả cân lên giá treo, xác
định đƣợc các dịch chuyển tăng dần của đầu răng cáp dựa vào giá trị này xác
định đƣợc đồ thị thực nghiệm w = f(P) hoặc ngƣợc lại. Tiếp theo, tại mỗi cặp
giá trị P, w ta xác định đƣợc mô đun đàn hồi của răng bóc theo công thức sau:
y
3
3EI
Px
w (2.4)
Với: E – mô đun đàn hồi của vật liệu, N/m2
x – khoảng cách từ ngàm tới điểm đặt lực, m
Iy – mô men quán tính của cáp thép, m4
64
πd
I
3
ct
y (2.5)
dct – đƣờng kính cáp thép, m
Từ (2.4) có thể tính độ cứng khi uốn và môđun đàn hồi của cáp thép:
2
3
y Nm,
3w
Px
EI ; (2.6)
Ngoài ra, để xác định khối lƣợng đơn vị chiều dài (μ) của mỗi loại cáp
khác nhau bằng cách ta lần lƣợt đo và xác định tỷ sô giữa khối lƣợng với
chiều dài của mỗi loại cáp.

51. 33
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết đƣợc dựa trên nguyên tắc chung của
các phƣơng pháp lập và giải các bài toán trong cơ học nhƣ tĩnh học, động học,
động lực học trên cơ sở các định luật, nguyên lý, ... Từ đó lập đƣợc các phƣơng
trình cân bằng của hệ và các phƣơng trình vi phân chuyển động tƣơng đối của
cây mía trong hệ tọa độ đề các, hệ tọa độ cực. Sử dụng các biến đổi toán học để
đƣa các phƣơng trình về dạng đơn giản và tìm lời giải, từ các điều kiện biên xác
định các hằng số tích phân. Các bƣớc thực hiện đƣợc trình bày tại hình 2.3.
Hình 2.3. Các bƣớc xây dựng mô hình toán
Để giải các phƣơng trình vi phân, cần phải sử dụng các phƣơng pháp
phù hợp tùy thuộc vào đặc điểm của mô hình nghiên cứu, vào các thông số
đầu vào và mục đích nghiên cứu. Dƣới đây trình bày một số phƣơng pháp
Chọn định luật cơ bản
của khoa học tự nhiên
Chọn điều kiện đầu và điều kiện biên
Xây dựng mô hình toán giải tích
Giải và khảo sát hệ phƣơng trình toán
Thực nghiệm kiểm tra
Kiểm tra tính thích ứng của mô hình
Thông báo kết quả

52. 34
đƣợc sử dụng trong luận án. Đồng thời, để giải các phƣơng trình dựa vào sự
chợ giúp của máy vi tính cá nhân. Các bài toán đƣợc giải và khảo sát theo
chƣơng trình ngôn ngữ Pascal, Excel hoặc Table curve.
a. Phương pháp giải tích
Theo phƣơng pháp giải tích, sau khi lựa chọn mô hình tính toán và các
thông số của hệ thống, dựa vào định luật cơ học ngƣời ta mô tả các chuyển
động của các hệ cơ học bằng phƣơng trình vi phân dao động của hệ thống. Có
thể giải các phƣơng trình vi phân bằng phƣơng pháp giải tích.
Đối với các mô hình tuyến tính, việc giải các phƣơng trình vi phân này
bằng giải tích có thể tiến hành theo nhiều cách khác nhau, lời giải nhận đƣợc
có độ chính xác tùy ý. Phƣơng pháp này có ý nghĩa rất lớn trong việc giải
quyết các bài toán dao động tuyến tính.
b. Phương pháp số
Do đặc tính phi tuyến của các phần tử cản cắt, hệ phƣơng trình vi phân
diễn tả dao động của hệ thống là hệ phƣơng trình vi phân phi tuyến chỉ có lời
giải theo các phƣơng pháp gần đúng. Một trong những phƣơng pháp giải gần
đúng đƣợc sử dụng rộng rãi là phƣơng pháp số. Ƣu điểm của phƣơng pháp là có
thể dùng cho nhiều lớp bài toán khác nhau, với các điều kiện giới hạn khác nhau.
Hiện nay do sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử, nhiều máy
tính có bộ nhớ lớn và tốc độ tính toán rất cao có thể thực hiện đƣợc các yêu
cầu rất phức tạp của các bài toán đặt ra. Vì vậy phƣơng pháp số đƣợc sử dụng
ngày càng rộng rãi. Trong luận án, khi nghiên cứu các hệ thống phi tuyến đã
sử dụng phƣơng pháp số giải gần đúng các phƣơng trình vi phân phi tuyến và
các hệ phƣơng trình siêu việt.
Theo [8], [10], [11], [15], phƣơng pháp số đƣợc ứng dụng rộng rãi giải
gần đúng các phƣơng trình vi phân phi tuyến là phƣơng pháp Runghe-Kutta.
Nội dung chính của phƣơng pháp này nhƣ sau:

53. 35
Giải phƣơng trình vi phân bậc nhất:
y’=f(t,y); với y(t0)= y0 (2.7)
Khi cho thời gian số gia Δt và tk=t0+kΔt; (k=0,1,2…) thì giá trị của hàm
số yk+1 ở thời điểm tk+1 đƣợc xác định theo yk ở thời điểm tk nhƣ sau:
yk+1=yk+1/6(Δy1+2Δy2+2Δy3+Δy4); (2.8)
trong đó:
Δy1=Δt.f(tk,yk); Δy2=Δt.f(tk+Δt/2; yk+Δy1/2);
Δy3=Δt.f(tk+Δt/2; Δy2/2); Δy4=Δt.f(tk+Δt, yk+Δy3) (2.9)
Trƣờng hợp một phƣơng trình vi phân bậc cao:
y(n)
=f(t,y,y’,…,y(n-1)
); (2.10)
với y(t0)=y0 và y(t0)(i)
= y0
(i)
; (i=1,2,…,n-1)
Bằng cách đặt các hàm trung gian, ta sẽ đƣa phƣơng trình vi phân bậc
cao thành hệ n phƣơng trình vi phân bậc nhất có dạng:
y’= y’’; y(t0) = y0;
y1’= y’’= y2; y1(t0) = y0’;
…………………. (2.11)
y’n-2 =y(n-1)
= yn-1; y(n-2)(
t0) = y’0
(n-2)
;
y’n-1 = y(n)
= yn; y(n-1)
(t0)=y0
(n-1)
Thay việc giải phƣơng trình vi phân bậc n bằng việc giải n phƣơng
trình vi phân bậc nhất, lời giải nhƣ trên. Trƣờng hợp hệ phƣơng trình bao gồm
m phƣơng trình vi phân bậc n. Khi đó chuyển thành hệ (m x n) phƣơng trình
vi phân bậc nhất với các điều kiện đầu tƣơng ứng.
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
a) Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm
Theo [29], [89], [90], kết quả đo đạc các số liệu thí nghiệm đƣợc xử lý
theo phƣơng pháp thống kê toán học, nhằm xác định độ tin cậy của ƣớc lƣợng
quan hệ giữa các yếu tố vào và các thông số ra, đánh giá thuần nhất của phƣơng
sai thí nghiệm để chỉ ra mức độ ảnh hƣởng của các yếu tố đến các thông số ra,

54. 36
đồng thời đánh giá sự tồn tại đáng kể hay không của các nhân tố ngẫu nhiên.
Khi đo lƣờng các đại lƣợng cần lặp lại một số lần để đảm bảo độ chính
xác của kết quả đo, đồng thời cần đánh giá sơ bộ giá trị đo đƣợc và tiến hành
loại bỏ hoặc hiệu chỉnh các thí nghiệm khi hiệu số hai giá trị đo vƣợt quá sai số
cho phép của dụng cụ đo. Trong ngành máy nông nghiệp xác suất tin cậy là
0.8÷0.95, số lần lặp lại thí nghiệm là m = 3. Thuật toán phân tích phƣơng sai để
xác định độ tin cậy và độ thuần nhất của chúng đƣợc thể hiện theo trình tự sau:
(1) Đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố vào
- Xác định phƣơng sai thí nghiệm thứ i
1m
yy
S
m
1j
2
iij
2
i (2.12)
Trong đó: m – số lần lặp lại ở điểm thứ i;
yij - giá trị thông số ra ở điểm thứ i, lần lặp thứ j;
iy - giá trị trung bình thông số ra ở điểm thứ i.
Phƣơng sai trong các thí nghiệm đƣợc xác định theo công thức:
1mM
yy
S
M
1
S
M
1i
m
1j
2
iijM
1i
2
i
2
tn (2.13)
Trong đó: M – số lần thí nghiệm.
- Tổng bình phƣơng sai lệch ở thí nghiệm giữa giá trị trung bình tổng
thể y với giá trị trung bình ở mỗi điểm thí nghiệm iy hay phƣơng sai yếu tố
S2
ytvới M-1 bậc tự do đƣợc xác định nhƣ sau:
1M
yy
S
M
1i
2
i
2
yt (2.14)
Trên cơ sở tính đƣợc giá trị của phƣơng sai trong các điểm thí nghiệm
S2
tn theo công thức (2.13) và phƣơng sai yếu tố S2
yt theo (2.14) dùng chuẩn
Fisher để kiểm tra độ tin cậy của yếu tố nghiên cứu:

55. 37
2
tn
2
yt
S
S
F (2.15)
Nếu F > Fb thì ảnh hƣởng đó là đáng kể thực sự, trong đó Fb là chuẩn
Fisher tra bảng với mức ý nghĩa trong nghiên cứu nông nghiệp α = 0.05 và hai
bậc tự do M-1, M(m-1).
(2) Đánh giá thuần nhất của phương sai
Tính thuần nhất của phƣơng sai đƣợc đánh giá qua chẩn Kohren:
M
1i
2
i
2
imax
S
S
G (2.16)
Trong đó: S2
imax – phƣơng sai thí nghiệm lớn nhất trong số các S2
i .
Nếu giá trị tính toán G trong (2.16) nhỏ hơn hoặc bằng Gb thì các
phƣơng sai đƣợc coi là đồng nhất, không có phƣơng sai nào vƣợt quá nhiều so
với phƣơng sai khác.
Giá trị Kohren Gb tra trong bảng chuẩn với xác suất quy định trong
nông nghiệp α = 0.05 và hai bậc tự do m-1, M.
b. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố
Trong quá trình nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng tới chất lƣợng bóc lá
mía (tỷ lệ bóc, tỷ lệ tổn thƣơng), chi phí năng lƣợng riêng của bộ phận bóc lá
mía, chúng tôi áp dụng phƣơng pháp thực nghiệm đa yếu tố. Trƣớc khi áp dụng
phƣơng pháp này, đã sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm đơn yếu tố để xác
định khoảng nghiên cứu, khoảng biến thiên, mức biến thiên thích hợp. Trong
nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố cần cố định các yếu tố khác, chỉ thay đổi
một số yếu tố vào để xác định ảnh hƣởng của nó đến thông số ra. Khoảng biến
thiên và mức cơ sở đƣợc xác định qua kết quả nghiên cứu lý thuyết và qua thí
nghiệm thăm dò trên các mô hình nghiên cứu, mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần.
Kết quả đƣợc tính toán và sử lý theo chƣơng trình máy tính của Viện Cơ
điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch [36] hoặc chƣơng trình Table
curve đã đƣợc kết nối với chƣơng trình sử lý phƣơng sai thực nghiệm. Mức ý

56. 38
BỘ PHẬN BÓC LÁ MÍA
X1
X2
X3
X4
Y1
Y2
Y3
nghĩa của hệ số hồi quy đƣợc kiểm tra theo tiêu chuẩn Student và tính tƣơng
thích của mô hình toán kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher. Kiều kiện để chọn mô
hình toán là hệ số mô hình chọn có chỉ số Fisher nhỏ nhất, ảnh hƣởng của các
yếu tố vào đối với hàm chỉ tiêu đƣợc trình bày dƣới dạng đồ thị. Dựa vào
phƣơng trình thực nghiệm và đồ thị cho phép đánh giá, phân tích mức độ ảnh
hƣởng của từng yếu tố tới hàm chỉ tiêu để đƣa vào thực nghiệm đa yếu tố.
c) Phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố
Cắn cứ vào nhiệm vụ nghiên cứu đã đặt ra trong chƣơng I của luận án,
mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm là nhằm xác định ảnh hƣởng của một số yếu
tố vào tới các thông số ra của bộ phận bóc lá mía trong liên hợp máy thu
hoạch mía nhƣ tỷ lệ bóc sót, tỷ lệ tổn thƣơng, chi phí năng lƣơng riêng. Thông
qua nghiên cứu thực nghiệm sẽ xác định chế độ tối ƣu của bộ phận bóc lá
mía. Mô hình bài toán tối ƣu đƣợc thể hiện trên hình 2.4.
Hình 2.4. Mô hình bài toán của bộ phận bóc lá mía
Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm cụ thể là nhằm xác định các thông số
của bộ phận bóc lá mía từ đó xác định chi phí năng lƣợng riêng phù hợp cho
chất lƣợng có thể chấp nhận đƣợc trong thực tế hiện nay.
Để tiện lợi cho việc mô tả các điều kiện thí nghiệm và xử lý số liệu kết
quả thực nghiệm trên máy vi tính, ngƣời ta sử dụng giá trị mã hóa của các
thông số. Đặt tâm thực nghiệm là 0, mức trên là +1, mức dƣới là -1. Giá trị
mã và thực của các thông số liên hệ với nhau theo công thức sau:

57. 39
i
0ii
i
ε
XX
x (2.17)
Trong đó: N – Số thông số nghiên cứu, i = 1; 2; ...n;
xi – Giá trị mã của các thông số thứ i;
Xi – Giá trị thực của các thông số thứ i;
X0i – Giá trị thực của thông số thứ i ở mức cơ sở;
εi – Khoảng biến thiên của thông số.
2
XX
ε idit
i (2.18)
Trong đó: Xit – Giá trị thực mức trên;
Xid – Giá trị thực mức dƣới.
Tại đây, để nghiên cứu bộ phận bóc lá với 4 thông số đã đƣợc tuyển
chọn và sàng lọc, chúng ta chọn phƣơng án quy hoạch thực nghiệm bậc 2 hợp
thành Hartly vì các ƣu điểm sau:
- Có số thí nghiệm nhỏ, gần mức bão hòa (N = 17), với ba mức biến đổi
thông số vào, cho phép thực hiện nhanh, gọn toàn bộ kế hoạch thực nghiệm
trong khoảng thời gian ngắn nhất. Nhờ đó các đặc tính cơ, lý, hóa tính của cây
mía thí nghiệm thay đổi không đáng kể, điều kiện này vừa đảm bảo tính kinh
tế của thực nghiệm, vừa hạn chế tối đa tác động của trƣờng nhiễu, của các yếu
tố không điều khiển đƣợc khác.
- Là kế hoạch có nhiều tính chất tốt theo các tiêu chuẩn tối ƣu D – A -
E – G [29], [89], [90]. Đặc biệt đảm bảo độ chính xác ƣớc lƣợng của hệ số hồi
quy cao hơn các loại kế hoạch trung tâm hợp thành trực giao, đẳng diện xoay,
đơn hình tổng hợp bão hòa ...
Theo phƣơng án QHTN này, với 4 thông số đầu vào cần tiến hành 17 TN,
mỗi thí nghiệm lặp lại ba lần. Ma trận thực nghiệm đƣợc trình bày ở bảng 2.2.

58. 40
Bảng 2.2. Ma trận thực nghiệm bậc 2 hợp thành Hartly; n = 4
TTTN x1 x2 x3 x4 TTTN x1 x2 x3 x4
1 -1 -1 -1 +1 10 +1 0 0 0
2 +1 -1 -1 +1 11 0 -1 0 0
3 -1 +1 -1 -1 12 0 +1 0 0
4 +1 +1 -1 -1 13 0 0 -1 0
5 -1 -1 +1 -1 14 0 0 +1 0
6 +1 -1 +1 -1 15 0 0 0 -1
7 -1 +1 +1 +1 16 0 0 0 +1
8 +1 +1 +1 +1 17 0 0 0 0
9 -1 0 0 0
Mô hình biểu thị bằng phƣơng trình hồi quy bậc 2 có dạng (dạng mã)
1n
1i
n
1ij
n
1i
2
iiijiij
n
1i
ii0 xbxxbxbby (2.19)
Các hệ số b0, bi, bij, bii đƣợc xác định theo chƣơng trình xử lý số liệu trên
máy tính của Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu hoạch. Dựa vào
chƣơng trình trên có thể kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán, chuyển
phƣơng trình hồi quy từ dạng mã sang dạng thực, tìm giá trị cực trị của hàm
mục tiêu và đánh giá mức độ ảnh hƣởng của từng yếu tố đến hàm mục tiêu.
(1) Phương pháp kiểm tra tính phù hợp của mô hình toán
Sau khi xác định các hệ số của mô hình hồi quy cần tiến hành kiểm tra
mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn Student và kiểm tra tính
thích ứng của mô hình toán theo tiêu chuẩn Fisher.
- Kiểm tra tính thích ứng của mô hình theo tiêu chuẩn Fisher bằng cách
so sánh giữa phƣơng sai tuyển chọn S2
a và phƣơng sai do nhiễu tạo nên S2
b.
Phƣơng sai tuyển chọn đƣợc xác định bằng công thức:
M
i 1
2
ii*
2
a yyˆ
kM
1
S (2.20)
Trong đó: iy - Giá trị trung bình thực nghiệm của hàm tại điểm thí nghiệm i;
iyˆ - Giá trị tính toán theo mô hình tại điểm i;
*
k - Số các hệ số trong mô hình hồi quy.