Ý Nghĩa Khoa Học Của Những Kết Quả Nghiên Cứu Của Đề Tài Luận Án

4.4

Mô hình thí nghiệm xác định lực căng ngang (H) và độ vòng (f) dây cáp bằng cảm biến đo lực và máy đo thủy bình	106
4.5	Cảm biến đo lực kéo HBM	107
4.6	Thiết bị DMC Plus	108
4.7	Bố trí thí nghiệm đo lực căng ngang và độ vòng đường cáp	112
4.8	Quá trình đo độ vòng và lực căng dây cáp và biên độ dao động của giỏ đựng thanh long	112
4.9	Kết quả đo lực căng dây cáp	113
4.10	Kết quả đo gia tốc của giỏ đựng trái thanh long	113
4.11	Đồ thị tương quan giữa độ vòng lớn nhất và lực căng ngang của dây cáp	117
4.12	Đồ thị tương quan giữa với biên độ dao động cực đại của giỏ đựng thanh long ở giữa nhịp cáp với lực căng ngang	119
4.13	Đồ thị tương quan giữa độ vòng lớn nhất và chiều dài nhịp dây cáp	121
4.14	Đồ thị tương quan giữa biên độ dao động cực đại của giỏ treo tại giữa nhịp với chiều dài nhịp cáp (cm)	123
4.15	Đồ thị độ vòng f phụ thuộc vào H và	133
4.16	Đồ thị độ biên độ dao động cực đại của giỏ phụ thuộc H và	133

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 196 trang tài liệu này.

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Việt Nam là nước có điều kiện về khí hậu, đất đai và thổ nhưỡng cho việc phát triển các loại cây ăn quả, hiện Việt Nam có nhiều loại cây đặc sản có giá trị cao, đã được công nhận chỉ dẫn địa lý và đã xuất khẩu sang một số nước như Nhật Bản, Mỹ, các nước trong khối Asean.

Theo số liệu của Bộ Công thương, kim ngạch xuất khẩu rau quả của Việt Nam năm 2018 ước đạt 2,8 tỷ USD, trong đó kim ngạch xuất khẩu các loại quả đạt 1,5 tỷ USD, dự báo của ngành Nông nghiệp và phát triển nông thôn, kinh ngạch xuất khẩu rau quả của Việt Nam năm 2019 ước đạt 3,2 tỷ USD [2].

Thanh Long là loại cây ăn quả đặc hữu của Việt Nam, được trồng ở cả ba miền Bắc- Trung - Nam, giá trị trái thanh long cao, trái thanh long đã được xuất khẩu sang Nhật bản, Úc và Mỹ mang lại giá trị kinh tế cao.

Sản phẩm thanh long lưu thông trên thị trường chủ yếu ở dạng trái tươi. Ở Việt Nam, thị trường nội địa chiếm khoảng 15-20% sản lượng, 80-85% còn lại được xuất khẩu. Với sản phẩm thanh long xuất khẩu đòi hỏi rất khắt khe về chất lượng. Ngoài các yêu cầu về chất lượng của trái là: Không có ruồi đục trái và các sâu hại khác, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật dưới mức cho phép…, còn có yêu cầu trái không bị dập, hình dạng các tai của trái cây phải được giữ nguyên. Để giữ được trái thanh long không bị dập, các tai của trái cây được giữ nguyên, thì khâu thu hái vận chuyển trái cây đóng vai trò rất quan trọng.

Trong chuỗi sản xuất thanh long thì khâu còn nhiều tồn tại đó là khâu thu hái, vận chuyển trái thanh long. Qua khảo sát, hiện nay việc thu hái chủ yếu bằng thủ công, việc vận chuyển trái thanh long từ vườn trồng đến nơi tập kết chủ yếu bằng vận chuyển bằng xe đẩy hoặc chuyển bằng bưng bê trực tiếp, xe công nông, từ đó trái thanh long có thể bị dập, tổn thương dẫn đến chất lượng thấp, thời gian bảo quản ngắn, trái thanh long không xuất khẩu được.

Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết cần để đảm bảo chất lượng cho trái thanh long ở khâu vận chuyển không bị dập, cũng như giảm công sức cho người lao động và tăng năng suất thu hái trái cây thanh long, việc thiết kế hệ thống thiết bị vận chuyển đáp ứng được các yêu cầu trên là cần thiết và mang tính cấp bách hiện nay.

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, Bộ Khoa học và Công nghệ đã giao cho Công ty cổ phần thiết bị chuyên dùng Việt Nam phối hợp với các nhà khoa học của Trường Đại học Lâm nghiệp thực hiện đề tài cấp Nhà nước: "Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thiết bị cơ giới hóa, tự động hóa một số khâu trong thu hoạch một số loại cây ăn quả tại vùng Tây Nam Bộ", kết quả của đề tài đã thiết kế chế tạo được hệ thống đường cáp vận chuyển trái thanh long đáp ứng được yêu cầu về năng suất và không bị dập, không bị tổn thương. Sau khi được áp dụng vào thực tế sản xuất thì đường cáp này còn nhiều tồn tại đó là: Độ vòng của dây cáp, chiều dài nhịp, lực căng của dây cáp chưa hợp lý. Ngoài ra, dưới tác động của gió, vận tốc chuyển động của dây cáp không đều nên giỏ đựng trái thanh long dao động lớn va chạm vào trụ đỡ ảnh hưởng đến chất lượng vận chuyển.

Đề tài cấp Nhà nước chỉ tập trung vào phần tính toán thiết kế và chế tạo, chưa có nghiên cứu về động lực học của đường cáp. Để có cơ sở khoa học cho việc, hoàn thiện hệ thống đường cáp vận chuyển trái thanh long nói trên và khắc phục được một số tồn tại nêu trên, cần thiết phải có nghiên cứu đầy đủ, toàn diện về đường cáp này, đặc biệt là nghiên cứu động lực học của đường cáp để là cơ sở khoa học cho việc tính toán đường cáp cũng như hoàn thiện đường cáp đề tài đã thiết kế chế tạo . Với lý do đã trình bầy ở trên, chúng tôi chọn và thực hiện đề tài: "Nghiên cứu động lực học đường cáp vận chuyển trái thanh long ở vùng Tây Nam Bộ".

2. Mục tiêu của luận án

Xây dựng mô hình, thiết lập các phương trình cơ học, động lực học của đường cáp, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số động lực học của đường cáp, để tính toán xác định một số thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái thanh long do Việt Nam thiết kế chế tạo.

3. Những đóng góp mới của luận án

1. Đã xây dựng được mô hình động lực học và thiết lập được hệ phương trình tính toán một số thông số cơ học của đường dây cáp vận chuyển trái thanh long trong trường hợp chiều cao hai trụ đỡ bằng nhau và có có độ chênh cao, đã xác định được chiều dài nhịp và lực căng hợp lý của đường cáp.

2. Đã xây dựng được mô hình động lực học và thiết lập được phương trình vi phân chuyển động của giỏ đựng trái thanh long khi di chuyển trong khoảng hai nhịp và khi di chuyển qua bánh chuyển hướng chịu lực tác động của gió và có gia tốc, đã đề xuất giải pháp giảm biên độ dao động và tránh xẩy ra hiện tượng công hưởng của đường dây cáp vận chuyển trái thanh long .

3. Đã xây dựng được mô hình nghiên cứu thực nghiệm động lực học của đường cáp vận chuyển trái thanh long, đã xác định được một số thông số động lực học của đường cáp phục vụ cho bài toán khảo sát và kiểm chứng mô hình tính toán lý thuyết đã lập, sai lệnh giữa kết quả tính theo lý thuyết và thực nghiệm nằm trong giới hạn cho phép, do vậy các mô hình tính theo lý thuyết phù hợp với thực tế, đảm bảo độ tin cậy cần thiết. Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được một số thông số hợp lý của đường cáp vận chuyển trái thanh long đó là chiều dài nhịp

=20m; lực căng ngang H=5kN; độ vòng f=21,5cm.

4. Ý nghĩa khoa học của những kết quả nghiên cứu của đề tài luận án

Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án đã xây dựng được mô hình, thiết lập được phương trình tính toán lực căng ngang (H), độ vòng của dây cáp (f) và chiều dài nhịp ( ), hệ phương trình vi phân chuyển động của giỏ đựng trái thanh long khi di chuyển trên đường cáp và qua bánh chuyển hướng dưới tác động lực gió và vận tốc không đều của dây cáp, từ các phương trình lập được, tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một số thông số về lực căng ngang, chiều dài nhịp, vận tốc di chuyển của giỏ đựng trái thanh long đến các hàm mục tiêu động lực học của đường cáp. Kết quả khảo sát lý thuyết và kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được một số thông số hợp lý của đường cáp. Kết quả nghiên cứu này là cơ sở khoa học cho việc tính toán thiết kế chế tạo và hoàn thiện đường cáp vận chuyển trái thanh long.

5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài luận án

Kết quả nghiên cứu của luận án được sử dụng cho việc thiết kế chế tạo và hoàn thiện đường cáp vận chuyển trái thanh long do đề tài cấp nhà nước thiết kế chế tạo, ngoài ra còn sử dụng để làm tài liệu tham khảo cho các cơ sở thiết kế chế tạo đường cáp vận chuyển các sản phẩm nông sản khác.

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình trồng và tiêu thụ thanh long ở Việt Nam

1.1.1. Tình hình trồng thanh long ở Việt Nam

Cây thanh long là cây ăn trái thuộc họ xương rồng, có nguồn gốc ở vùng sa mạc thuộc Mexico và Columbia, thuộc nhóm cây nhiệt đới khô. Thanh long được người Pháp mang đến Việt Nam từ thế kỷ 19, trồng rải rác trong sân vườn, đến thập niên 1980 mới được trồng thương mại. Phần lớn thanh long được trồng ở Việt Nam là loài Hylocereus undatus, có vỏ đỏ hay hồng/ruột trắng, loại vỏ đỏ ruột trắng chiếm 95%, 5% còn lại là loại vỏ đỏ, ruột đỏ.

Mùa thanh long từ tháng 4 đến tháng 10, rộ nhất từ tháng 5 đến tháng 8. Nhiều giống thanh long được lai tạo để tăng năng suất, chất lượng và phù hợp đất đai và khí hậu từng vùng. Tại Viện Cây ăn quả Miền Nam hiện đang bảo tồn 20 giống thanh long từ nguồn thu thập trong nước và du nhập từ nước ngoài cùng 40 giống thanh long lai, phục vụ công tác nghiên cứu, bảo tồn gen, chọn tạo giống.

Hiện tại, thanh long đã được trồng rộng rãi ở các tỉnh thành trên toàn quốc. Tuy nhiên, diện tích tập trung lớn nhất là: Bình Thuận, Long An, Tiền Giang (3 tỉnh này đã có hơn 37 ngàn ha) tiếp theo là Tây Ninh, Đồng Nai, Ninh Thuận một số tỉnh Tây Nguyên và các tỉnh phía Bắc. Ở phía Bắc, thanh long mới được đưa vào trồng ở một số nơi như Lạng Sơn, Vĩnh Phúc, Hải Dương, Quảng Ninh, Thanh Hóa và Hà Nội. Theo số liệu thống kế của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn, diện tích trồng thanh long trong cả nước đạt 50.000 ha.

1.1.2. Tình hình tiêu thụ thanh long

Sản phẩm thanh long lưu thông trên thị trường chủ yếu ở dạng trái tươi trong đó, thị trường nội địa chiếm khoảng 15-20% sản lượng; 80-85% sản lượng còn lại được xuất khẩu mà chủ yếu theo phương thức mua bán biên mậu với thương nhân Trung Quốc [3].

Thanh long được xuất khẩu sang khoảng 40 Nhà nước và vùng lãnh thổ khác nhau. Ngoài các thị trường truyền thống xuất khẩu thanh long như Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Hà Lan và Đài Loan, thanh long còn được xuất sang

các thị trường khó tính như Mỹ, Ý, Nhật, Singapore và đang thâm nhập một số thị trường mới như Ấn Độ, New Zealand, Úc và Chi Lê.

Theo số liệu thống kê, năm 2019, Việt Nam xuất khẩu khoảng 980.000 tấn thanh long, chiếm 49,8% tổng kim ngạch xuất khẩu nhóm trái cây, đạt 887,33 triệu USD.

1.2. Tổng quan về công nghệ và thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam

1.2.1. Công nghệ thu hoạch thanh long ở Việt Nam

Công nghệ thu hoạch trái thanh long hiện nay ở Việt Nam được thực hiện như sau:

Vườn trồng thanh long đã đến thời điểm thu hoạch

Hái quả, cắt quả thanh long

Xếp quả đã cắt vào sọt, thùng

Di chuyển sọt, thùng đã xếp đầy trái

Vận chuyển đến nhà máy chế biến hoặc nơi tiêu thụ

Bốc xếp sọt, thùng đã chứa đầy trái lên xe ô tô, hoặc lên ghe

Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ thu hoạch thanh long Thuyết minh công nghệ

- Khâu hái quả, cắt quả: Trong thu hoạch thanh long hiện nay ở Việt Nam khâu hái và cắt quả chủ yếu bằng thủ công, cắt quả thanh long bằng kéo chuyên dùng.

- Khâu xếp quả đã thu hái vào thùng: Sau khi cắt, hái xong người thu hái một tay cầm kéo, tay còn lại đỡ lấy quả đã cắt đặt vào thùng, xếp lần lượt từ dưới lên trên.

- Khâu di chuyển sọt, thùng đã xếp đầy trái: Việc di chuyển các sọt, các thùng đã xếp đầy trái sau thu hoạch từ trong vườn trồng ra nơi có thể bốc lên xe ô tô hoặc bốc xếp xuống tầu thuyền có thể bằng 3 hình thức sau:

+ Bằng thủ công: Sử dụng người để khuân vác (gánh, đội lên đầu);

+ Sử dụng xe đẩy bằng tay: Sử dụng xe 3 bánh, xe thồ, xe cút kít;

+ Sử dụng xe công nông, máy kéo có rơ móoc, hoặc sử dụng xuồng 3 lá.

- Khâu bốc xếp lên xe ô tô, lên tầu thuyền: Sau khi di chuyển các sọt, thùng chứa sau thu hái đến bến bãi tập kết, các sọt, các thùng được bốc xếp lên xe ô tô hoặc bốc xếp lên tầu thuyền để vận chuyển đến nơi tiêu thụ, quá trình này được thực hiện chủ yếu bằng thủ công.

- Khâu vận chuyển đến nơi tiêu thụ: Sản phẩm được bốc xếp lên xe, lên tầu thuyền được vận chuyển đến nơi tiêu thụ, quá trình vận chuyển được thực hiện bằng đường bộ (ô tô) hặc đường thủy (tầu thuyền).

Nhận xét: Công nghệ thu hoạch trái thanh long hiện nay ở Việt Nam chủ yếu bằng thủ công, năng suất thấp, lao động nặng nhọc, chất lượng sản phẩm thấp, quả bị dập vỡ, tổn thất sau thu hoạch lớn (khoảng 15%), chất lượng sản phẩm thấp.

1.2.2. Thực trạng về thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam

Thanh long được trồng khá phổ biến hiện nay ở Việt Nam, thanh long được trồng ở ba miền, Miền Bắc, Miền Trung và ở Miền Nam, tổng diện tích trồng thanh long trong cả nước khảng 50.000ha, trong đó vùng Tây Nam Bộ có diện tích trồng thanh long khoảng 15.000 ha và chủ yếu tập trung ở hai tỉnh: Long An và Tiền Giang.

Hiện nay công nghệ và thiết bị thu hoạch thanh long ở Việt Nam chủ yếu là bằng dụng cụ thủ công do người dân địa phương cải tiến và sản xuất để sử dụng trong sản xuất, chưa có nghiên cứu khoa học, sau đây là công nghệ và thiết bị thu hoạch trái thanh long tại vùng Tây Nam Bộ.

a) Đặc điểm của vườn thanh long đã đến thời điểm thu hoạch

- Thanh long được trồng theo hàng, khoảng cách giữa các hàng là 3m, khoảng cách giữa các cây trong hàng là 1,5m;

- Thanh long được trồng hai dạng đó là có trụ đỡ và dàn treo;

- Trên vườn trồng thanh long có hệ thống dây điện để chiếu sáng kích thích cây

ra trái;

- Nền đất trong vườn trồng thanh long là đất mềm, không bằng phẳng.

Từ đặc điểm này việc áp dụng xe máy di chuyển trong vườn thanh long là

không khả thi, ảnh hưởng đến độ chặt của đất, ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây thanh long.

b) Khâu thu hái trái thanh long

Do đặc điển sinh trưởng và phát triển của trái thanh long, nên thu hái trái thanh long không đúng kỹ thuật thì quả nhanh bị hư hỏng, do vậy thu hái trái thanh long hiện nay ở Việt Nam và trên thế giới đều bằng thủ công, sử dụng kéo chuyên dùng để cắt trái.

Hình 1.2. Cắt trái thanh long bằng kéo

c) Khâu di chuyển trái thanh long sau thu hái

Trái thanh long sau thu hái được xếp vào giỏ đựng (sọt) sau đó di chuyển thùng đã chứa đầy trái thanh long ra bãi tập kết để bốc lên phương tiện vận chuyển, quá trình di chuyển bằng một số phương pháp sau:

Hình 1.3. Di chuyển trái thanh long bằng mang vác thủ công

- Di chuyển bằng mang vác thủ công: Di chuyển bằng thủ công thì trái thanh long không bị dập, nhưng năng suất thấp, lao động nặng nhọc.

- Di chuyển trái thanh long bằng xe đẩy: Ở những nơi có điều kiện đường thuận lợi thì có thể sử dụng xe cút kít để di chuyển trái thanh long ra bãi tập kết, phương pháp này có thể làm cho thanh long bị dập.