Thiết kế và chế tạo thiết bị cắt tỉa hàng rào cây xanh

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ CẮT TỈA HÀNG RÀO CÂY XANH Phạm Thành Vinh, Phạm Công Viên, Nguyễn Công Trứ Viện Kỹ Thuật HTECH, Trường Đại Học Cơng Nghệ TP.HCM TĨM TẮT Cây xanh trồng đường phố để cải thiện cảnh quan chung Các thiết kế ban đầu cảnh quan hoàn thiện thủ cơng cơng nhân Vì vậy, robot hỗ trợ công nhân việc cắt tỉa cối cần thiết Một robot tự hành phát triển để giảm thiểu rủi ro tới loài người Robot phát triển cắt uo đến 1000 m đường bao tốc độ đặt km/h Robot làm theo đường viền cắt tỉa tự động Kết cấu đơn giản, dễ vận hành, bảo trì sửa chữa Chất lượng nét tỉa khơng cịn ảnh hưởng tay nghề thợ tỉa viền Góp phần đưa Robot vào nơng nghiệp nước nhà Giới thiệu Trong lĩnh vực cảnh quan thị ngày máy móc dần thay người lao động Việc cắt cỏ nền, cắt tỉa hàng rào tạo viền cho xanh … máy móc thực hiện, với phát triển tự đơng hóa việc tránh cho người lao động gặp nguy hiểm mơi trường nắng gió, nhiểm.Chúng em Thầy Th.S Lê Hồng Hiệu trường ĐH Công nghệ TP.HCM hướng dẫn tìm tịi nghiên cứu thiết kế chế robot tạo viền xanh Hình 1.1: Cắt tỉa kéo cầm tay iii Thiết kế 2.1 Thiết kế phần khí 2.1.1 Thiết kế khung máy Vật liệu dùng để làm khung thép hộp 40 x 80 x 1.4(mm) sử dụng rộng rãi cơng trình xây dựng cơng nghiệp dân dụng Hình 2.1: Khung máy 2.1.2 Thiết kế lưỡi cắt Hình 2.2: Cấu tạo phận lưỡi cắt tỉa viền xanh 1.Lưỡi cắt Lưỡi cắt Bánh Trục bánh Khớp nối Động Vòng tiếp xúc cam Cam lệch tâm iv Nguyên lý hoạt động: Khi động (6) hoạt động thông qua khớp nối (5) làm trục bánh (4) quay, trục bánh ăn khớp với bánh (3) làm bánh quay, cam lệch tâm (7) quay, vòng tiếp xúc với cam (7) lưỡi cắt (1) (2) trượt lên tạo tượng cắt 2.1.3 Tính tốn hệ thống Tốc độ trung bình đề xuất máy 1km /h tương dương 0,28 m/s Thời gian làm việc ca ca Để đạt tốc độ mong muốn ta chọn tốc dộ gấp bốn lần tốc dộ trung bình đề xuất: v = x V = x 0,28 = 1,12 (m/s) Với m = 60kg, ta tính F é =F =𝜇xmxg = 0.7 x 60 x 10 = 420 N Hình 2.3: Sơ đồ động thiết bị Chọn sơ bộ: - Số vịng quay trục máy cơng tác: n = , = = 267,4 (v/p) [1] - Số vòng quay sơ động cơ: n =n xu = 267,4 x = 534,8 (v/p) [1] v 2.2 Thiết kế phần điện Lưu đồ giải thuật sơ đồ nối dây Bắt đầu việc người dùng muốn thiết bị chạy tiến chạy lùi, người dùng ấn nút nhấn chạy tiến lúc tín hiệu nhận relay đóng, cho dịng điện chạy thuận động chạy tiến , tương tự ấn nút chạy lùi relay đóng cho dịng điện chạy Hình 2.4: Lưu đồ giải giải nghịch, động chạy lùi [2] Nguồn 9v cấp cho Arduino Mega 2960 Các chân output arduino 2, 7, 6, 52, 22, 23, nối với chân input EN, L_PWM, R_PWM, EN2, L_PWM2, R_ PWM2 driver BTS7960 Arduino truyền tín hiệu mức cao mức thấp chân output để tắt mở động theo chương trình phần viết code Hai driver BTS7960 cấp nguồn 12V trực tiếp qua bình acquy để điều khiển động lưỡi cắt Hình 2.5: Sơ đồ nối dây [3] vi Kết hướng phát triển 3.1 Kết a) b) Hình 3.2: a) Máy thiết kế, b) Máy thực tế Kết chạy thực nghiệm Tiến hành lần để thấy tỉ lệ suất đạt máy Hình 3.3: Biểu đồ thể vận tốc cắt diện tích bề mặt xanh Căn biểu đồ cho thấy diện tích bề mặt xanh cắt lần cao 1080 m với vận tốc 0.3 m/s Còn thấp cắt đợt lần có diện tích 810 m với vận tốc 0.15 m/s vii Hình 3.4: Biểu đồ thể tỉ lệ Qua biểu đồ ta thấy tỉ lệ lần chiếm tỉ lệ cao đạt 99%, tỉ lệ lần chiếm tỉ lệ thấp chiếm 95% Lần chiếm tỉ lệ trung bình đạt 97% 3.2 Hướng phát triển Do thời gian thực đề tài có hạn nên chưa thể thực khảo nghiệm nhiều để đánh giá mức độ ổn định xác điều khiển Dựa vào tình hình nhóm em đưa hướng phát triển đề tài sau: - Nghiên cứu phận điều chỉnh dao đứng tiện lợi - Cải tiến tăng độ dịch chuyển phận nâng hạ dao cắt ngang - Cải tiếp phận gôm viền để cắt gọn gàn Tài liệu tham khảo [1] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – PGS.TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển [2] Phạm Thanh Huyền, Đỗ Việt Hà, 2002 Linh kiện điện tử bản, NXB Thông Tin Truyền Thông [3] Phạm Quang Huy, Lê Cảnh Trung Lập trình vi điều khiển với Arduino, NXB Khoa Hoc Kỹ Thuật viii ABSTRACT Trees are planted on street to improve the general landscapes The landscape’s original design is manually maiternaned by the workers Thus, a robot that can assit workers in trimming the trees is necessary A self-propelled robot has been developed in order to reduce the risk to humans The new developed robot would trim uo to 1000 m of tree contour when the speed is set at km/h This robot can follow the road contour and trim tree automatically Simple structure, easy to operate, to maintain and to repair The quality of the pruning cut is no longer affected by the skill of arborists A contribution to bringing Robots into the country's agriculture ix MỤC LỤC PHIẾU ĐĂNG KÝ TÊN ĐỀ TÀI ĐATN PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐATN LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii TÓM TẮT iii ABSTRACT ix MỤC LỤC x DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xiv DANH MỤC HÌNH ẢNH xv DANH MỤC BẢNG xviii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Một số phương pháp sử dụng để tỉa viền xanh 1.2.1 Tỉa kéo 1.2.2 Dùng máy cầm tay 1.2.3 Một số loại cảnh trồng viền hoa 1.3 Tình hình nghiên cứu 1.4 Mục đích nghiên cứu 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu x 1.7 Các kết đạt đề tài 1.8 Kết cấu đồ án CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 10 2.1 Tình hình cắt tỉa hàng rào 10 2.2 Giải pháp 10 2.3 Tìm hiểu máy thị trường 10 2.3.1 Thị trường nước 10 2.3.2 Thị trường nước 11 2.3.3 Tổng quát trình cắt thái vật thể 14 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 16 3.1 Mục tiêu đề tài 16 3.2 Phân tích quy trình cắt tỉa hàng rào 16 3.3 Thành phần cấu thành máy 17 3.4 Phương án thiết kế 18 3.4.1 Thiết kế hệ dẫn động cho thân máy 18 3.4.2 Thiết kế lưỡi cắt máy 19 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 21 4.1 Yêu cầu thiết kế 21 4.2 Thiết kế tính tốn hệ thống phần khí 21 4.2.1 Chọn động điện 21 4.2.2 Tính tốn chọn truyền động 25 4.2.3 Chọn gối đỡ vòng bi trục ngang 27 4.2.4 Lưỡi cắt động cắt 28 4.2.5 Chọn bánh xe 31 4.2.6 Thiết kế vỏ hộp lưỡi cắt 32 4.2.7 Thiết kế bánh trụ thẳng cụm lưỡi cưa 35 xi Số lượng sản xuất - Số lượng chi tiết: Phương pháp gia công - - Chuẩn bị trước gia công:  Chọn vật liệu thép C45 dạng đặc tròn (D = 20mm chiều dài 70mm)  Lắp phôi lên mâm cặp tiện  Lắp dao lên đài gá dao máy Thiết kế trình tự gia cơng:  Chọn chuẩn tinh thống lỗ tâm đầu chọn chuẩn thơ mặt ngồi trục  Cắt phơi theo kích thước u cầu  Cắt phơi dài 80 mm Gá đặt phôi đầu A sử dụng mâm cặp chấu, khỏa mặt đầu khoan lỗ chống tâm  Tiện thô đoạn dài để sau kẹp cào mâm cặp  Đổi đầu kẹp  Khỏa mặt đầu khoan lỗ chống tâm  Cố định phôi phương pháp chống tâm đầu  Dùng phương pháp tiện phối hợp để gia công mặt trụ ngồi  Sau dùng phương pháp tiện phân tầng để tiện đoạn cịn lại (Gia cơng trục Ø20 Ø12) - Trình tự gia cơng bề mặt Nguyên công chuẩn bị bao gồm vát mặt đầu khoan chống tâm đầu Máy sử dụng, Takizawa TSL-550D 103 Bảng E 1: Chế độ cắt nguyên công trục [P5] Thứ tự Dao sử nguyên dụng cơng Tốc độ trục (vịng/phút) Tốc độ cắt ( m / phút) Chiều sâu cắt (mm) Bước tiến dao (mm / vịng) Tiện thơ mặt ngồi Dao hợp kim T15K6 955 150 0.54 Dao hợp kim T15K6 2000 181 0.5 Tiện bán tinh mặt 104 Tiện tinh mặt Dao hợp kim T15K6 2200 230 Chà nhàm mặt ngồi Giấy nhám P240 2200 Tiện thơ trục lại 105 0.5 Dao hợp kim T15K6 2000 170 0.97 Tiện tinh trục Dao hợp kim T15K6 2200 120 106 0.5 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC [P1] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – PGS.TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển [P2] TS Nguyễn Hữu Lộc (2016) Giáo trình sở thiết kế máy Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh [P3] ThS Võ Minh Thiện- ThS Trần Hữu Huy, Giáo trình sức bền vật liệu (2017) [P4] Trần Hữu Quế (chủ biên) 2007 “Vẽ kỹ thuật khí (tập 1,tập 2)” Nxb Giáo dục, 2007 [P5] Hướng dẫn đồ án công nghệ chế tạo máy - Hồ Viết Bình - Phan Minh Thanh 107 10 11 12 13 14 15 16 17 18 B 26 690 19 A 1307 20 21 C F 22 A D B-B B 25 F Tỉ lệ 7:1 24 1046 23 E Tỉ lệ 4:1 E 26 Nhông sên dĩa TCVN 25 Tấm kẹp lưỡi Thép SKD11 24 Lưỡi cắt TCVN 23 Lưỡi cắt 1 TCVN Bulong 10 TCVN 21 Hộp khung xe Thép SKD11 20 Nút ấn TCVN Ốc hãm TCVN 18 Puly TCVN 17 Tấm kẹp Thép SKD11 22 Ø20 H7/g6 19 A-A Tỉ lệ 4:1 C Tỉ lệ 4:1 D Tỉ lệ 5:1 M10 M6 16 M8 Bulong 32 TCVN 15 M6 Bulong TCVN 14 M5 Ốc hãm TCVN 13 Khung trượt Thép SKD11 12 Vỏ máy 2 Thép SKD11 11 Thanh trượt Thép SKD11 10 Vỏ máy Thép SKD11 Motor 775 TCVN Trục xe Thép SKD11 Gối đỡ TCVN Motor DC Thép SKD11 Bạc đạn TCVN Bulong TCVN Khung xe Thép SKD11 Gấp bánh trước Thép SKD11 Bánh xe TCVN SL VẬT LIỆU STT M24 KÍ HIỆU TÊN CHI TIẾT Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM GHI CHÚ BẢN VẼ LẮP Tỉ lệ 1:4 17 18 19 20 21 22 23 16 24 15 25 14 26 13 27 12 11 10 28 29 30 31 31 Bánh xe 30 Khung xe 29 Gối đỡ TCVN Bulong TCVN 27 Nhông sên dĩa TCVN 26 Motor DC TCVN 25 Puley TCVN 24 Tấm kẹp Thép SKD11 23 Hộp khung xe Thép SKD11 22 Thanh trụ Thép SKD11 21 Gấp bánh trước Thép SKD11 28 M12 20 TCVN Thép SKD11 Bạc đạn TCVN 19 M24 Bulong TCVN 18 M10 Bulong 17 TCVN 17 Thanh trượt 16 Ốc hãm 15 Khung trượt Thép SKD11 14 Vỏ máy 2 Thép SKD11 13 Vỏ máy lưỡi cắt 2 Thép SKD11 12 Cam lệch tâm TCVN 11 Bánh nhỏ TCVN 10 Bánh lớn TCVN Bulong 16 TCVN Vỏ máy Motor 775 TCVN M5 Thép SKD11 TCVN Thép SKD11 Trục bánh nhỏ TCVN Trục bánh lớn TCVN Vỏ máy lưỡi cắt Tấm kẹp lưỡi cắt TCVN TCVN Thép SKD11 Lưỡi cắt Trục xe Thép SKD11 TÊN CHI TIẾT SL VẬT LIỆU STT Kí HIỆU Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM GHI CHÚ BẢN VẼ PHÂN RÃ TỔNG THỂ Tỉ lệ: 1:2 13 12 11 10 13 12 M2 11 10 STT Bulong Trục bánh lớn Bánh lớn Cam lệch tâm Trục bánh nhỏ Bánh nhỏ M5 KÍ HIỆU Vỏ máy lưỡi cắt Khớp nối Vỏ máy Motor 775 Tấm kẹp Bulong Lưỡi cưa TÊN CHI TIẾT Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM TCVN TCVN 1 1 2 12 SL TCVN TCVN TCVN TCVN Thép SKD11 TCVN Thép SKD11 TCVN TCVN TCVN TCVN VẬT LIỆU GHI CHÚ BẢN VẼ PHÂN RÃ LƯỠI CẮT Thép SKD11 Tỉ lệ: 1:2 01 110 86 2xR20 57 10 29 2xR5 5 35 48 70 67° ±0.1 2x 4x * Thông số kỹ thuật: + Các cạnh bo R=1mm + Thép dày 2mm ±0.1 Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VỎ MÁY LƯỠI CẮT Thép SKD11 Tỉ lệ: 1:1 02 800 280 190 R2 A 200 280 R33 350 560 R40 16 600 20 180 20 ±0.1 230 10 A Tỉ lệ 1:1 367 480 522 * Thông số kỹ thuật: + Bản mã 120x120,dày 3mm + Thép hộp 40x80 + Thép V25x25, dày 1.5mm Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM KHUNG XE Thép SKD11 Tỉ lệ: 1:10 03 4x 10 120 40 80 120 10 180 132 18 4x * Thông số kỹ thuật: + Các cạnh bo R=1mm Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM THANH TRỤ Thép SKD11 Tỉ lệ: 1:2 04 135 95 93 81 58 107 58 ±0.1 4x 4x 6xR9 30 20 52 ±0.1 * Thông số kỹ thuật: + Thép dày 2mm + Các cạnh bo R=1mm Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VỎ MÁY Thép SKD11 Tỉ lệ: 1:2 05 40 M6x1 50 A Tỉ lệ 5:1 200 115 3.5 A 35 * Thông số kỹ thuật: + Các cạnh bo R=1mm Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM KHUNG TRƯỢT Thép SKD11 Tỉ lệ: 1:2 06 235 315 40 A 600 Tỉ lệ 1:1 100 40 40 A 80 10 130 4x * Thông số kỹ thuật: + Các cạnh bo R=1mm + Thép hộp vuông 40x40mm Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM THANH TRƯỢT Thép SKD11 Tỉ lệ: 1:4 07 95 4xR9 41 4x 107 93 10 2x 81 20 50 58 ±0.1 22 ±0.1 28 19 2x * Thông số kỹ thuật: + Thép dày 3mm + Các cạnh bo R=1mm Người vẽ Phạm Công Viên 20/5/2022 Kiểm tra Lê Hồng Hiệu TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VỎ MÁY Thép SKD11 Tỉ lệ: 1:2 08 ... cắt tạo hình cho thiết bị Hình 2: Thiết bị cắt tỉa hàng rào xanh Bộ phận cắt tỉa robot gồm lưỡi cắt tỉa: lưỡi cắt (A) cắt tỉa bề viền xanh, lưỡi (B) cắt tỉa mặt viền xanh Bộ lưỡi cắt (A), thu mở... Dựa vào nhu cầu sử dụng máy cắt tỉa hàng rào xanh thay cho phương pháp gia cơng, dựa vào khả cơng nghệ gia cơng máy Từ có bao qt đắn việc tính tốn, thiết kế chế tạo máy cắt tỉa hàng rào xanh. .. kéo cắt tỉa để tạo dáng cho hàng rào Tùy vào giống sở thích cá nhân mà cắt tỉa hàng rào thành hình dáng khác hình chữ nhật, hình thang, hình oval, Qua kết khảo sát tình hình cắt tỉa hàng rào