Nghiên cứu đề xuất nguyên lý máy đào củ ném trên đất cát ven biển tại thị xã Phong Điền, thành phố Huế

Tác giả: Đỗ Minh Cường, Trần Đức Hạnh, Nguyễn Thanh Cường, Nguyễn Thị Ngọc, Phan Tôn Thanh Tâm, Vệ Quốc Linh, Lê Văn Hòa - Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế; Nguyễn Thanh Quốc - Trung tâm nghiên cứu và chuyển giao công nghệ cơ điện nông nghiệp miền Trung.

TÓM TẮT:

Cây ném là loại cây trồng có giá trị kinh tế cao, thích nghi tốt với vùng đất cát ven biển, đặc biệt phổ biến tại các huyện Phong Điền và Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế. Hiện nay, khâu thu hoạch chủ yếu vẫn bằng thủ công, gây tốn thời gian, công sức và không đảm bảo thời vụ thu hoạch cũng như việc mở rộng quy mô trồng ném. Nghiên cứu này, dựa trên kết quả tính toán và thực nghiệm, đã đề xuất 01 nguyên lý máy đào củ ném trên đất cát. Mẫu máy sử dụng cơ cấu lưỡi đào kết hợp hai cấp sàng, gồm sàng kiểu rôto và sàng lắc, hoạt động hiệu quả ở tốc độ máy kéo 2,8–3,5 km/h, đạt năng suất 0,3 ha/h, hiệu suất đào 96%, độ hư hại củ dưới 2%. Máy làm việc với bề rộng luống đào 1,0m, chiều sâu đào 0,10-0,15 m. Máy có thể liên kết với máy kéo có dãi công suất 24 - 50HP. Kết quả khảo nghiệm cho thấy máy phù hợp điều kiện canh tác ném tại Thừa Thiên Huế, góp phần nâng cao năng suất lao động và hiệu quả kinh tế cho người trồng ném. Tuy vậy, điều kiện cần thiết để máy làm việc tốt là độ ẩm đất dưới 15% tại thời điểm thu hoạch; yêu cầu đất không được lẫn cỏ rác để đảm bảo hiệu quả làm việc của máy.

Từ khóa: Ném, máy đào củ ném, cơ giới hóa, thu hoạch, đất cát

PROPOSAL OF OPERATING PRINCIPLE FOR A SHALLOT HARVESTING MACHINE ON SANDY SOILS: A CASE STUDY IN PHONG DIEN TOWN, HUE CITY

ABSTRACT:

Shallot is a high-value crop well adapted to coastal sandy soils. Currently, the harvesting process is mostly manual, which is time-consuming, labor-intensive, and fails to ensure timely harvesting or allow for the expansion of shallot cultivation. This study proposes a working principle for a shallot harvesting machine suitable for harvesting the shallot on sandy soil, based on theoretical analysis and experimental validation. The prototype features a digging blade and a two-stage screening system (rotary and shaking screens). It operates effectively at 2.8–3.5 km/h, with a capacity of 0.3 ha/h, 96% harvesting efficiency, and damage below 2%. The machine handles a bed width of 1.0m and a digging depth of 0.10–0.15 m, compatible with 24–50 HP tractors. Field tests confirm its suitability for local conditions, improving labor productivity and economic efficiency. Optimal performance requires soil moisture below 15% and minimal surface residue.

Keywords: Shallot, shallot harvesting machine, mechanization, harvesting, sandy soil

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Củ ném (Allium schoenoprasum L.), còn gọi là hành tăm, là cây gia vị truyền thống, phổ biến tại các tỉnh miền Trung Việt Nam. Thuộc họ hành tỏi, củ ném có mùi thơm thanh và vị cay đặc trưng, thường được sử dụng làm gia vị và có giá trị dược liệu cao. Cây ném thích nghi tốt với điều kiện đất cát, có khả năng sinh trưởng và phát triển ở những vùng đất cát pha đến thịt nhẹ với khả năng thoát nước tốt. 

Cây ném được trồng phổ biến ở vùng Trung Bộ, từ Nghệ An đến Quảng Ngãi, tập trung ở ba vùng chính là Nghệ An – Hà Tĩnh – Quảng Bình, vùng cát ven biển từ Quảng Trị đến Thừa Thiên Huế và vùng cát ven biển của tỉnh Quảng Nam. Đây là cây trồng được nhiều địa phương đánh giá là có giá trị kinh tế cao [1, 2, 3]. Diện tích trồng ném tại Thừa Thiên Huế đạt gần 200 ha, tập trung ở hai huyện Phong Điền và Quảng Điền. Lợi nhuận thu được từ cây ném gấp 7 lần trồng lúa và 4 lần so với trồng lạc [1]. Nhu cầu thị trường tăng đã thúc đẩy đầu tư thâm canh, mở rộng diện tích trồng ném tại các vùng đất cát này.

Hiện nay, khâu thu hoạch củ ném chủ yếu được làm bằng thủ công, gồm các công đoạn đào, rũ đất và thu gom, gây tốn nhiều công sức và thời gian, ảnh hưởng đến tiến độ và chất lượng thu hoạch, đặc biệt trong điều kiện phải thu hoạch vào những ngày nắng ráo [4].

Đã có nhiều nghiên cứu và chế tạo các máy thu hoạch củ như khoai tây, khoai lang, củ hành, tỏi dựa trên nguyên lý đào phù hợp với từng loại củ và loại đất khác nhau. Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản đào và hiệu suất máy bao gồm độ ẩm đất, độ sâu đào, góc nghiêng lưỡi đào, tốc độ máy, hình dáng lưỡi đào và rung động lưỡi đào [5, 6, 7, 8, 9, 10]. Tuy vậy, do đặc tính củ ném có kích thước nhỏ từ 6,0 – 25mm và phân bố không đồng đều, khối lượng riêng củ ném nhỏ nên khó phân ly đất và các thành phần tạp chất khác. Vì vậy, việc lựa chọn nguyên lý để thiết kế và chế tạo máy thu hoạch củ ném phù hợp với đặc điểm canh tác và điều kiện đất cát ven biển là cấp thiết để nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và giảm sức lao động nặng nhọc cho người nông dân.

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Phương pháp thu thập thông tin

(1) Khảo sát đặc điểm sinh trưởng của cây ném và điều kiện đất trồng, thu thập số liệu về đặc điểm củ ném, điều kiện canh tác, tính chất đất trồng, cùng các yêu cầu kỹ thuật trong quá trình thu hoạch tại vùng nghiên cứu. (2) Dựa trên các nguyên lý đào củ đã được ứng dụng trong các loại máy thu hoạch củ khác như khoai tây, hành tỏi, đồng thời kết hợp các kết quả nghiên cứu về lực cản đào, góc nghiêng lưỡi đào, tốc độ tiến của máy, đồng thời căn cứ vào kết quả thực nghiệm để lựa chọn nguyên lý mẫu máy.

2.2 Phương pháp tính toán, thiết kế

Sử dụng phương pháp tính toán cơ khí, mô hình toán học để tính toán các thông số chính của các bộ phận máy đào củ ném. Sử dụng lý thuyết tính toán máy nông nghiệp nghiên cứu các quá trình động học và động lực học của máy [11]. Trong mẫu máy này, có ba bộ phận chính cấu thành cơ cấu làm việc của máy cần thiết phải tính toán về lưỡi đào, bộ phận phân ly đất, bộ phận thu gom củ..., ngoài ra còn có hệ thống truyền động, khung, cơ cấu treo và các bộ phận phụ. Sử dụng phần mềm solidworks để thiết kế máy, kiểm nghiệm kết cấu máy. 

2.3 Phương pháp thực nghiệm

Chế tạo mẫu máy theo bản vẽ thiết kế sử dụng vật liệu phổ biến, đảm bảo chi phí hợp lý và phù hợp điều kiện sản xuất địa phương. Tiến hành thử nghiệm trên đồng ruộng trồng ném thực tế, đo đạc các chỉ tiêu về năng suất đào (ha/h), hiệu suất đào (%), độ sạch đất (%) và tỷ lệ hư hại củ (%). Đồng thời khảo sát điều kiện vận hành như độ ẩm đất, tốc độ tiến máy, kết cấu bộ truyền động, khả năng kết hợp với máy kéo.

2.4 Phương pháp xác định các chỉ tiêu cơ lý của đất và củ ném

a. Phương pháp xác định độ ẩm đất và độ ẩm củ ném:

Sử dụng phương pháp sấy đến khối lượng không đổi [12] để xác định độ ẩm của đất và củ ném.

b. Phương pháp xác định tốc độ máy kéo: 

Tốc độ máy kéo được tính theo công thức dưới

               

Trong đó: L  là quảng đường máy kéo đi di chuyển, m; t là thời gian mà máy kéo di chuyển trên quảng đường xác định, s

c. Phương pháp xác định độ sót củ khi đào [13]:

Độ sót củ khi đào được xác định theo công thức:

               

Trong đó: S độ sót củ, %; Ms là khối lượng củ thu được sau khi đào trên 10m2 luống đào, kg; Mtổng là lượng củ (kg) trên 10m2 luống đào. 

d. Phương pháp xác định hiệu suất phân ly đất [13]:

Hiệu suất phân ly đất được xác định theo công thức sau:

         

Trong đó: D là hiệu suất phân ly đất, %; Mđất là khối lượng đất lẫn củ ném thu được (sót) sau khi đào trên 10m2 luống đào, kg; M lý thuyết là lượng đất (kg) thu được trên 10m2 luống đào với độ sâu đào nhất định (0,1m). 

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Một số kết quả khảo sát đất và củ ném khi thu hoạch

Qua điều tra khảo sát tại một số địa điểm trồng ném trên địa bàn thị xã Phong Điền, thành phố Huế, đặc điểm của đất và củ ném khi thu hoạch được trình bày trong bảng 1. Đây là cơ sở để thiết kế mẫu máy thu hoạch củ ném.

Bảng 1. Đặc điểm của đất và củ ném khi thu hoạch

STT

Các thông số

(giá trị trung bình)

Đơn vị

Trị số

 
 

1

Độ ẩm củ ném

%

69,72

 

2

Độ ẩm của đất

%

13,72

 

3

Mật độ cây

cây/m2

35

 

4

Đường kính phân bố củ

Mm

100

 

5

Chiều sâu của củ

Mm

60

 

6

Số củ của một cây

củ/cây

5

 

7

Củ cạn nhất so với mặt đất

Mm

20

 

8

Củ sâu nhất so với mặt đất

Mm

80

 

9

Đường kính củ nhỏ nhất

Mm

6

 

10

Đường kính củ lớn nhất

Mm

25

 

11

Bề rộng mỗi luống

Mm

1013

 

12

Khoảng cách giữa các luống

Mm

225

 

13

Khoảng cách giữa các chùm củ

Mm

40

 

14

Chiều cao luống

Mm

145

 

15

Trọng lượng củ

G

1,7

 

16

Khối lượng riêng của đất

kg/dm3

1,0

 

17

Khối lượng riêng (rỗng) củ ném

kg/m3

650 kg/m3

 

3.2. Phân tích lựa chọn kết cấu và nguyên lý hoạt động của mẫu máy

3.2.1. Yêu cầu kỹ thuật của máy thu hoạch củ ném

Máy thu hoạch ném phải đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu sau:
- Năng suất máy đạt 0,3 ha/h
- Chiều rộng luống đào < 1,1 m
- Phân ly được đất bám vào củ.
- Giảm thiểu hư hỏng củ trong quá trình thu hoạch.
- Phải đào được toàn bộ lớp đất chứa lớp củ và không bị sót củ
- Có cấu tạo gọn nhẹ, chắc chắn, dễ sử dụng, an toàn và giá thành hợp lý.
- Máy liên hợp được với máy kéo có công suất từ 24 – 50 HP.
- Củ ném sau khi thu hoạch được đưa vào thùng chứa.

3.2.2. Kết quả lựa chọn nguyên lý máy thu hoạch củ ném trên đất cát

Đối với máy thu hoạch củ ném trên đất cát, qua quá trình nghiên cứu thực nghiệm, phân tích nguyên lý và điều kiện canh tác củ ném. Để tăng khả năng phân ly đất, chúng tôi chọn nguyên lý máy thu hoạch củ ném là nguyên lý bộ phận đào lưỡi phẳng phối hợp với 2 cấp sàng là sàng roto và sàng lắc sàng rôto, ngoài ra do đặc tính đất cát mịn nhẹ độ ẩm thấp nên cần thiết có bộ phận roto gạt đất để thu vơ được đất và củ vào lưỡi đào, sơ đồ nguyên lý như hình 1. 

Hình 1. Sơ đồ nguyên lý liên hợp máy thu hoạch củ ném trên đất cát.

1. Thùng chứa củ; 2. Sàng lắc; 3. Thanh treo đứng; 4. Cơ cấu lệch tâm; 5. Sàng rôto; 6. Lưỡi đào; 7.  Bộ truyền xích; 8. Rôto gạt đất; 9. Hộp giảm tốc; 10. Khớp nối cacđăng; 11. Trục thu công suất;  12. Cơ cấu treo; 13. Máy kéo.

Nguyên lý hoạt động của liên hợp máy như sau: khi máy làm việc, máy kéo di chuyển về phía trước, hệ thống treo được điều khiển để lưỡi cắt cắt sâu vào lớp đất. Ban đầu, đất và ném được lưỡi đào xới và được rô to hỗ trợ đưa lên đi qua sàng roto. Lúc này, sàng roto có nhiệm vụ phân ly một phần và chuyển đất đến cấp sàng thứ 2 là sàng lắc. Tại đây, sàng lắc tiếp tục phân ly hoàn toàn phần đất còn lại và thu gom củ ném vào bộ phận chứa. 

a. Tính chọn kết cấu bộ phận lưỡi đào và công suất đào 

Một số nghiên cứu chỉ ra rằng, lực cản đào tăng khi góc nghiêng lưỡi đào tăng [5]. Lực cản đào cũng ảnh hưởng bởi tốc độ tiến của máy [6, 7]. Các nghiên cứu cũng đề xuất rằng để giảm lực đào, tăng hiệu suất cắt đất và tăng khả năng phá vỡ đất ban đầu khi đào thì góc đào khoảng 30o [8]. McKyes và cs. (1984) [14] cũng đã kết luận rằng, tăng góc đào (góc nghiêng lưỡi đào) có thể phá vỡ đất tốt hơn. Lực cản đào cũng ảnh hưởng bởi hình dáng của lưỡi đào [15], kết quả cho thấy, hình dáng lưỡi đào dạng chữ V cho lực cản đào thấp nhất. Dạng lưỡi đào hình chữ V cũng được Khambe và cs. (2013)[16] nghiên cứu trong máy thu hoạch tỏi. Kết quả kiểm tra, các máy kéo Kubota có khoảng cách thực giữa hai bánh xe tối đa 1,1m.

Dựa trên những cơ sở trên, nghiên cứu đã lữa chọn lưỡi đào dạng chữ V. Kết cấu lưỡi đào như hình 2.

Hình 2. Sơ đồ cấu tạo lưỡi đào

Qua khảo sát cho thấy bề rộng phân bố củ ném không lớn hơn 1020 mm và chiều sâu phân bố củ không quá 80 mm. Tuy nhiên, trong quá trình cắt lớp đất xung quanh chùm củ ném để đảm bảo không sót củ, trong khi khoảng cách giữa 2 chùm củ là 20 mm thì lưỡi đào với cạnh sắc phải gồm nhiều lưỡi chữ V để cắt hết phần đất chứa củ và giảm lực cản tác dụng lên lưỡi đào. 

Theo công thức của Viện sĩ V.P. Gơriatskin [11], lực cản kéo lên máy được tính bằng: 

P = fG + kabn + εabnv2  = 5 x 10 x 12,5 x 8 = 5.000 (N)        

* Xác định  góc nâng đất α:

Góc nâng đất a càng lớn thì lực cản kéo càng tăng, nhưng cũng làm tăng khả năng tơi vỡ đất. Các kết quả nghiên cứu về lưỡi đào phẳng đều xác định giới hạn hợp lý của góc a trong các máy thu hoạch cây có củ là 13 ¸ 300 [8, 13]. Tuy nhiên với đất trồng ném là đất cát và đất thịt nhẹ nên trong trường hợp của máy đào ném, chọn a = 200 

b. Tính toán và thiết kế sàng rôto và công suất sàng rô to

Sơ đồ cấu tạo và kết cấu  sàng rô to như hình 3


Hình 3. Hình ảnh 3D sàng roto
1. Trục đĩa xích bị động; 2. Gối đỡ; 3. Cơ cấu căng xích; 4. Sàng; 
5. Trục đĩa xích chủ động.

Tính công suất tiêu thụ của sàng

Tổng khối lượng của sàng gồm: Khối lượng của đĩa xích + khối lượng xích + khối lượng thanh + khối lượng đất đào trên sàng. 

Ở đất có kết cấu tốt khối lượng thể tích từ 1,1 – 1,3 (tấn/m3). Ở đây đất trồng ném thực tế là đất cát tự nhiên, có trộn thêm một phần nhỏ rơm rạ hoại mục nên chọn khối lượng thể tích là 1,0 (tấn/m3).

 c. Tính toán thiết kế sàng lắc và công suất sàng lắc

Chọn bề mặt làm việc của sàng là mặt lưới sàng đan bằng sợi kim loại kích thước mắt sàng 4 mm để phù hợp với kích thước đất cát và củ ném.

Chiều dài (L) sàng được chọn sao cho sàng lắc có thể hứng được hết sản phẩm của roto nên chọn L = 1100 mm. Chiều rộng (B) của sàng được chọn là B = 500 mm. Theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, với 03 độ ẩm cát 10, 15, 20 %, với biên độ sàng e = 50 mm, tần số lắc = 150 lần/phút [17] cho thấy chiều dài làm việc của sàng 500 mm đảm bảo khả năng phân ly hết đất. Sơ đồ cấu tạo và kết cấu  sàng lắc như hình 4.

Tính công suất cần thiết của sàng lắc

Công suất của sàng được tính theo công thức:

 

Hình 4. Kết cấu khung lưới sàng lắc

1. Cơ cấu trục lệch tâm; 2. Thanh truyền; 3. Khung sàng; 4. Mặt sàng; 5. Thanh treo đứng; 6.Chốt liên kết khung với thanh truyền; 7. Trục lệch tâm.

Với máy kéo có công suất 24 HP thì lực kéo hiệu dụng tại móc kéo khi liên hợp máy chạy với tốc độ 3 km/h (số 3) là: 

Tuy nhiên trong quá trình hoạt động của liên hợp máy thì máy kéo sẽ bị giảm đi một phần lực kéo bởi chi phí do hiện tượng trượt của bánh khi có tải. Do dó, lực kéo thực tế F của máy là:

Như vậy, với máy kéo công suất 24 HP được dùng để liên kết với máy thu hoạch ném có bề rộng làm việc B = 1000 mm là hợp lý.

d. Sơ đồ truyền động và kết quả tính toán động học các chi tiết 

Dựa vào các bước tính toán của Chất và Uyển (2006) [18], các kết quả tính toán công suất trục và tốc độ quay ở trên, sơ đồ hệ dẫn động máy như hình 5.

 

Hình 5. Sơ đồ truyền động của máy thu hoạch ném 

1. Sàng rôto, 2. Hộp giảm tốc, 3.Bánh lệch tâm, 4. Thanh truyền, 5. Sàng lắc, 6,7,9,10. Xích truyền động, 8. Bánh răng, 11. Trục thu công suất máy kéo.
I. Trục sơ cấp hộp giảm tốc, II. Trục thứ cấp hộp giảm tốc, III. Trục bánh răng, IV. Trục bị động sàng roto, V. Trục cuốn, VI. Trục chủ động sàng roto, VII. Trục bánh lệch tâm

Căn cứ vào công suất trục, tốc độ trục, momem xoắn tại các trục được thể hiện trong bảng 2.

Bảng 2: Thông số trên các trục

Thông số

Trục Ia

Trục Ib

Trục II

Trục III

Trục V

Trục II

Trục VI

Trục IV

Trục VI

Trục VII

Tỷ số truyền

3,1

1,0

1,0

~2,0

~2,0

1,0

1,7

P (kW)

3,18

3,1

3,1

1,58

1,62

3,1

1,64

1,64

1,64

1,05

N (v/ph)

540

175

175

175

88

175

88

88

88

150

M (N.mm)

56239

169171

169171

86222

175807

166040

177977

177977

177977

66850

3.3. Khảo nghiệm mẫu máy

Mẫu máy được khảo nghiệm tại cánh đồng trồng ném tại xã Điền Lộc, thị xã Phong Điền, thành phố Huế từ ngày 25/6 – 28/6/2021. Máy được liên kế với máy kéo KUBOTA L5018VN. Độ ẩm đất 10%, khảo nghiệm gồm hai công đoạn: khảo nghiệm đào không ném (vị trí ném đã thu hoạch để đánh giá khả năng đào và phân ly đất; khảo nghiệm có ném củ để đánh giá khả năng làm việc của mẫu máy. Dưới đây là một số hình ảnh khảo nghiệm (hình 6).

      

Hình 6. Hình ảnh máy đang khảo nghiệm trên cánh đồng ném tại Điền Lộc

Kết quả thử nghiệm các tốc độ tiến của máy kéo (0,9 m/s; 1,1 m/s và 1,3m/s) và hai cấp truyền của trục thu công suất. Kết quả khảo nghiệm mẫu máy thu hoạch củ ném:

- Về khả năng làm việc: LHM làm việc ổn định, các cơ cấu, bộ phận làm việc tốt. Bộ phận đào đã đào và đưa đất vào sàng rôto nhờ sự hỗ trợ của rôto gạt đất, sàng rôto hoạt động tốt nhờ cơ cấu căng xích và sàng lắc làm việc ổn định, đưa được củ ném đến thùng chứa. 

- Máy làm việc hiệu quả với đất có độ ẩm dưới 10%, luống ném ít lẫn tạp chất như vỏ hàu, phân khô...

- LHM di chuyển khá dễ dàng trên cánh đồng ném, hệ thống liên kết treo cứng vững, không rung lắc. Hệ thống truyền động từ trục thu công suất máy kéo làm việc ổn định, không gây tiếng ồn.

Kết quả đánh giá máy thu hoạch củ ném qua một số thông số chính thể hiện trên bảng 3.

Bảng 3. Tổng hợp một số thông số kỹ thuật cơ bản của máy thu hoạch củ ném

TT

Thông số

Thông số

1

Năng suất máy, ha/h

0,3

2

Vận tốc làm việc trung bình , km/h

<3,0

3

Bề rộng luống đào, m

1,0

4

Tốc độ làm việc của sàng rôto, (km/h)/tốc độ quay của sàng rôto,  (vg/ph)

3,3/88

5

Biên độ lắc (mm)/tần số lắc của sàng lắc (lần/phút)

50/150

6

Độ ẩm đất khi làm việc, %

<15

7

Hiệu suất đào %,

<96

8

Hiệu suất phân ly đất,  %

<96

9

Mức độ hư hại củ, %

<2

10

Tốc độ trục thu công suất, vg/ph

540

11

Liên kết với máy kéo

Treo/nửa treo

12

Nguồn động lực

Máy kéo Kubota 24-50 HP

13

Phạm vi làm việc của máy

Thu hoạch ném trên đất cát

14

Dung tích thùng chứa củ, lít

50

15

Kích thước bao (riêng máy đào), mm

DxRxC = 2030x1400x730

16

Trọng lượng máy, kg

155

Tuy nhiên, vẫn còn một số nhược điểm như: máy làm việc không hiệu quả khi độ ẩm đất quá cao (>15%), khó làm sạch củ ném khi đất nhiều cỏ rác và nhiều tạp chất như vỏ hàu, rễ cây. 

Bộ truyền động xích của sàng roto hay bị kẹt do cát lọt vào bộ truyền làm căng xích, cần bổ sung cơ cấu căng xích, vì vậy đã bổ sung cơ cấu căng xích và hộp bảo vệ xích.

- Đối với một số thửa đất trồng ném, có chiều cao luống trồng cao, máy kéo có thể phá vỡ luống khi thu hoạch. Vì vậy, có thể nghiên cứu thử nghiệm mô hình máy thu hoạch ném tự hành. 

Trên cơ sở những ưu nhược điểm trên, nghiên cứu này đề xuất nguyên lý và cấu tạo máy thu hoạch củ ném như hình 7.

Hình 7. Bản vẽ 3D máy thu hoạch củ ném trên đất cát.

1. Sàng lắc; 2. Bánh tựa đồng; 3. Hệ thanh treo máy; 4. Khung máy; 5. Tay lắc; 6. Lưỡi đào; 7. Trục cuốn; 8. Hộp giảm tốc; 9. Bộ truyền bánh răng; 10. Bộ truyền xích; 11. Cơ cấu căng xích; 12. Sàng rô to; 13. Thanh truyền; 14. Thùng chứa.

4. KẾT LUẬN

- Đã nghiên cứu thực nghiệm và đề xuất được nguyên lý máy thu hoạch củ ném trên đất cát. Máy có đặc điểm làm việc phù hợp với đặc điểm canh tác ném trên đất cát tại thành phố Huế.

- Đã thử nghiệm thu hoạch ném trên đất cát, kết quả cho thấy: bộ phận đào làm việc tốt,  phá vỡ đất và đưa được đất lên sàng roto, sàng roto phân ly được 50% lượng đất và sàng lắc tiếp tục phân ly đất đảm bảo độ sạch cho ném đạt 96%. Năng suất thu hoạch cao hơn rất nhiều lần thu hoạch thủ công (theo tính toán lý thuyết, gấp 192 lần). Máy có kết cấu phù hợp với đặc tính canh tác ném trên đất cát trắng ven biển. Máy có độ bền hợp lý, các chi tiết máy rất phổ thông vì vậy dễ thay thế, sửa chữa khi hỏng máy.

Kết quả cho thấy, mẫu máy đã làm việc ổn định, khả năng đào và tỷ lệ hỏng củ thấp, độ sạch cát đạt yêu cầu. Máy liên kết dễ dàng với các máy kéo Kubota có dãi công suất từ 24 – 50 HP. 

Tuy nhiên, mẫu máy vẫn còn tồn tại một số nhược điểm sau:

- Hệ thống truyền động xích nhanh mòn, do tiếp xúc trực tiếp với cát;

- Không hiệu quả khi thu hoạch với độ ẩm đất trên 15%;

- Bề rộng luống đào phù hợp cần dưới 1m, vì tất cả các máy kéo cỡ trung hiện nay có chiều rộng cơ sở cả trước và sau đều nhỏ hơn 1,1m.

- Đối với một số ruộng trồng ném, có chiều cao luống trồng cao, máy kéo có thể phá vỡ luống khi thu hoạch. Vì vậy, có thể nghiên cứu thử nghiệm mô hình máy thu hoạch ném tự hành. 

Mặc dù, mẫu máy chỉ mới ở giai đoạn thử nghiệm, máy chỉ làm việc hiệu quả trong những điều kiện canh tác và kỹ thuật phù hợp. Dù vậy, kết quả nghiên cứu này đã làm tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo, để đồng bộ cơ giới hóa sản xuất ném tại các địa bàn trồng ném trên đất cát ven biển tại thành phố Huế hoặc các địa phương khác có đặc tính canh tác cây ném tương tự. 

Đề xuất điều kiện áp dụng: Máy thu hoạch củ ném phát huy tác dụng trong điều kiện ném được trồng trên đất cát ven biển, ruộng ném có độ ẩm đất dưới 15%, chiều rộng luống trồng dưới 1,0m, chiều cao luống dưới 0,4m, cây ném đã đến kỳ thu hoạch củ (lá đã khô). Máy thích hợp cho các vùng trồng ném trên đất cát ven biển tại huyện Phong Điền và huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế, và một số vùng trồng ném trên đất cát tại Hải Lăng, Quảng Trị.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. https://baohatinh.vn/nong-nghiep/trong-hanh-tam-nong-dan-nghi-xuan-thu-gap-7-lan-trong-lua/193240.htm (truy cập ngày 21/1/2021)

[2]. Cổng thông tin điện tử Đảng bộ tỉnh Quảng Trị (2020). Vĩnh Linh: Xuống giống trên 220 ha nén. https://tinhuyquangtri.vn/-vinh-linh-xuong-giong-tren-220-ha-nem (truy cập ngày 21/1/2021)

[3]. Thông tấn xã Việt Nam (2018). Thừa Thiên-Huế: Hiệu quả cây nén trên vùng cát trắng. https://vnanet.vn/vi/anh/anh-thoi-su-trong-nuoc-1014/thua-thien-hue-hieu-qua-cay-nem-tren-vung-cat-trang-3598957.html (truy cập ngày 20/7/2022).

[4]. Hoàng Kim Toản, Tạ Sáu, Trần Đăng Hòa, Trần Thị Thu Giang, Nguyễn Đình Thi (2017). Đánh giá thực trạng sản xuất hành tăm (Allium schoenoprasum) trên các vùng đất cát 2010 ven biển từ năm 2010 đến 2014 tại Quảng Trị. Tạp chí Khoa học – Đại học Huế, 126 (3C), 121 - 131.

[5]. Saleh, A. Al- Suhaibani and Abdulrahman Al– Janobi. (1997). Draft requirement of tillage implements operating on sandy-loam soil. Journal of Agricultural Engineering Research. 66: 177-182.

[6]. Onwualu, A. P. and Watts, K.C. (1998). Draught and vertical forces obtained from dynamic soil cutting by plane tillage tools. Soil & Tillage Research. 48: 239-253.

[7]. Sahu, R. K. and Raheman, H. (2006). An approach for draft prediction of combination tillage implements in sandy clay loam soil. Soil & Tillage Research. 90: 145–155.

[8]. McKyes, E. and Maswaure, J., (1997). Effect of design parameters of flat tillage tools on loosening of clay soil. Soil and Tillage Research. 43(3-4): 195-204

[9]. Kang, W.S. and Halderson J. L. (1991). Development of a vibratory potato digger for small farms. American Journal of Potato Research. 68(9): 557-568.

[10]. Samy, M. Y., Mohamed I. G. and Tarek H. M. (2006). Development of potato digger. Misr J. Ag. Eng., 23(2): 292 – 31

[11]. Đoàn Văn Điện – Nguyễn Bảng (1987), Lý thuyết tính toán máy nông nghiệp, NXB Trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.

[12]. A.O.A.C. (2000). Official Methods of Analysis. Association of Official Analytical Chemists. 17th edn. U.S.A: Gaithersburg.

[13]. Borkar Narayan Totaram (2014). Design and development of oscillating soil separator for garlic harvester. Master thesis, Indian Agricultural Research Institute, New Delhi

[14]. McKyes, E. and Desir, F. L. (1984). Prediction and field measurements of tillage tool draft forces and efficiency in cohesive soils. Soil and Tillage Research. 4(5): 459-470

[15]. Thakur, T. C. and Tiwari, P. S. (1994). Soil bin Investigations and Field performance Evaluation of Lifting Shares Used on Potato Harvester. J. Agric. Engg., ISAE, 31: 1-4.

[16]. Khambe, V. K., De Dipankar. and Sahoo P. K. (2013). Design and Development of a Tractor Operated Garlic harvester. Journal of Agricultural Engineering Vol. 50(1), 9-13.

[17]. Đỗ Minh Cường, Trần Đức Hạnh, Nguyễn Thanh Cường, Nguyễn Thị Ngọc, Phan Tôn Thanh Tâm, Nguyễn Quang (2023). Một số kết quả thực nghiệm xác định thông số sàng lắc của máy thu hoạch củ hành tăm trên đất cát. Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Kỹ thuật và Công nghệ, 131, 2A, 181-190

[18]. Trịnh Chất  và Lê Văn Uyển  (2006). Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, Tập 1, NXB Giáo dục.

Ngày nhận bài: 16/7/2025