Tiểu luận môn kỹ năng chuyên nghiệp dành cho kỹ sư đề tài thiết kế máy thu gom rác thải trên sông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM TIỂU LUẬN MÔN KỸ NĂNG CHUYÊN NGHIỆP DÀNH CHO KỸ SƯ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY THU GOM RÁC THẢI TRÊN SƠNG Nhóm thực hiện: SMILE GVHD: Nguyễn Thị Niên Học kì năm 2020-2021 Ngành/ chuyên ngành: CƠ KHÍ Tp.HCM, tháng năm 2021 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: LỜI MỞ ĐẦU 1.1 Tầm quan trọng .2 1.2 Nhiệm vụ .2 1.3 Mục tiêu 1.4 Giới hạn CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VÀ CẤU TẠO CỦA MÁY 2.1 Giới thiệu sơ lược máy gom rác .2 2.2 Cấu tạo nguyên lí hoạt động .2 CHƯƠNG 3: ĐỐI TƯỢNG VÀ VẤN ĐỀ GIẢI QUYẾT 3.1 Tổng quan rác 3.2 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến rác thải nhiều song CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH TẠO SẢN PHẨM THỬ NGHIỆM 4.1 Chọn ý tưởng giải pháp tối ưu hóa 4.2 Tạo sản phẩm thử nghiệm .3 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết luận 5.2 Đánh giá 5.3 Kiến nghị .3 CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO CHƯƠNG 7: NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN .3 CHƯƠNG 1: LỜI MỞ ĐẦU 1.1 Tầm quan trọng Môi trường tổng hợp yếu tố vật chất tự nhiên vật lý, hóa học, sinh học tồn ngồi ý chí chủ quan người yếu tố nhân tạo bao gồm tổng thể quan hệ giữ người với người có quan hệ mật thiết với nhau, có ảnh hưởng đến tồn phát triển người sinh vật Mơi trường có vị trí, vai trị vơ quan trọng, đồng thời có ảnh hưởng trực tiếp đến sống ngày người Hình 1: Sự đối lập mơi trường tự nhiên Các ao hồ sơng ngịi cung cấp nước dinh dưỡng nơi tồn phát triển cho thủy sản Các động thực vật cung cấp nguồn lương thực ,thực phẩm thiết yếu cho người Thứ Nhất, môi trường không gian sống lý tưởng cho sinh vật người Cuộc sống hàng ngày người cần không gian định để hoạt động nghỉ ngơi làm việc vv,Như mơi trường địi hỏi phải đủ tiêu chuẩn mặt sinh lý hóa vv Khơng gian sống người thay đổi liên tục theo phá triển công nghệ khoa học.Như ngày việc xây dựng hệ thống cống rãnh để đáp ứng lưu thông nước thải sản xuất người để tránh phải thông tắc Cống trước Thứ hai, môi trường chứa đựng chất thải chức sống cịn mơi trường Trong q trình phá triển người ln ln đào thải chất ngồi mơi trường phân hủy tác động vi sinh vật.Trong thời kì cịn chưa phát triển q trình phân hủy chất thải đa phần để tự nhiên,nhưng giớ với gia tăng dân số chóng mặt vựa phá triển khoa học kĩ thuật đô thị hóa lượng rác thải khơng ngừng thải làm cho lượng chất thải tải gây ô nhiễm nghiêm trọng Nhiều nơi rác thải thải đặc biệt rác thải sản xuất sinh hoạt nhiều nơi ô nhiễm nghiêm trọng rác thải gây ô nhiễm nguồn nước,tắc cống ngầm vv.Để giảm tình trạng nhiễm nhóm chúng em lên ý tưởng thiết kế thiết máy vớt rát thảy sông nhằm bảo vệ môi trường cách hiệu 1.2 Nhiệm vụ Đem đến máy sử lý thu gôm rác thải sông cách đại đồng thời tuyên truyền cho người biết trách nhiêm phải bảo vệ môi trường tầm quan trọng mơi trường ta thấy môi trường sống ngày bị ô nhiễm, không lượng nguồn tài nguyên ngày bị khai thác mức, bên cạnh đó, cịn tồn nhiều loại hình sản xuất gây nhiễm mơi trường, thải hóa chất, chất độc hại khó phân hủy mơi trường mà cịn ý thức người chưa tốt việc bảo vệ môi trường Việc thu gom, xử lý rác thải sinh hoạt ngày không quy định, rác thải không thu gom, phân loại xử lý phù hợp, với việc thu gom rác thải vào nơi quy định chưa thực tốt, tình trạng vứt rác thải bừa bãi hình thành nhiều điểm gây nhiễm mơi trường nghiêm trọng Tình trạng đáng báo động khu trạng trại, khu chăn nuôi, khu công nghiệp xả trực tiếp nguồn nước thải, chất tẩy rửa rác thải nông, công nghiệp không qua xử lý đổ ao, hồ, kênh, mương, sơng tạo dịng chảy màu đen với mùi khó chịu, độc hại ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người, gây ô nhiễm đất ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng Việc sử dụng tràn lan hóa chất bảo vệ thực vật, lạm dụng phân bón thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu người dân sử dụng không theo quy định, khơng có quản lý chặt chẽ, điều không tạo những nông sản không bảo đảm chất lượng an toàn vệ sinh gây hại cho sức khỏe người sử dụng mà cịn làm nhiễm nguồn đất, nguồn nước ngầm nước mặt nơi sản xuất nông nghiệp Nguồn nước bị ô nhiễm, thiếu nước gây hậu nặng nề mà không ngờ tới, bệnh, dịch làm giảm chất lượng sống Tất tương lai tươi đẹp, sạch, lành mạnh tất người nâng cao ý thức trách nhiệm việc giữ gìn bảo vệ mơi trường Hình 2: Bảo vệ mơi trường Khi mơi trường bị nhiễm sống người bị đe dọa Ơ nhiễm khơng khí gây hàng nghìn bệnh tật đến đường hơ hấp, Ơ nhiễm nước, thực phẩm dẫn đến hàng loạt bệnh ung thư khơng có khả chữa trị Như vậy, nâng cao chất lượng sống, bảo vệ môi trường điều bỏ qua vô cấp thiết người, dân tộc quốc gia Đó trách nhiệm chung không riêng 1.3 Mục tiêu Đại dương tưởng chừng bao la phút lại có triệu rác thải người vứt sông, biển khiến ngày động vật nước khơng cịn mơi trường sống, người chết dần chết mịn nhiễm mơi trường gây Với mong muốn thu dọn rác biển tiện lợi khơng q tốn kém, nhóm chúng tơi tìm tịi phát minh "máy thu gom rác thải sơng" Chiếc máy có chức hút loại rác - từ chai nhựa, túi nilon tới giấy, dầu, xăng hay chất tẩy rửa trôi bề mặt sông nhằm tạo môi trường không gian sống lý tưởng cho sinh vật, người cải thiện vấn đề nhức nhối môi trường 1.4 Giới hạn Vì vấn đề thời gian tụi em thiết kế thiết bị tự động gôm rác thiết bị luân phiên thay vị trí rác tàu CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VÀ CẤU TẠO CỦA MÁY 2.1 Giới thiệu sơ lược máy gom rác Máy thu gom rác thải sông máy đa đại.Với chiều dài 12m, rộng m, cao 2,4 m, máy giống tàu nhỏ luồn lách dịng sơng, rạch Hệ thống máy gồm ba phận: máy cắt chính, bồn chứa thải rơ-moóc vận chuyển Ngay với loại rong rêu, bèo tây có rễ dài kết thành đám lớn, chen chúc dày đặc mặt sơng vốn khó xử lý máy thu gom tồn cụm dao cắt điều chỉnh lên xuống theo chiều sâu mực nước Máy thu gôm đa dạng loại rác thải sông từ nhữ rác thải nhỏ đến rác thải lớn.Máy có khả chứa đến rác, rong, bèo Khi rác đầy, máy di chuyển vào gần bờ để đưa rác lên xe chuyên chở qua hệ thống băng tải mà không dùng đến sức người bốc dỡ 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy 2.2.1 Cấu tạo Hệ thống máy gồm ba phận: -Máy cắt -Bồn chứa rác -Rơ móc vận chuyển Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo tổng thể chi tiết máy vớt rác 2.2.2 Nguyên lý hoạt động máy Khi tàu chuyển động với Vtàu (hoặc dòng nước chuyển động với Vd), tổ hợp trên tạo dòng chảy từ miệng phễu tạo 02 cánh tay gom rác phía thân tàu xi thân tàu Dòng chảy gần mặt nước chuyển động gom vào miệng hứng Gàu vớt rác tự động đặt ngay tại miệng hứng.   Như vậy, chuyển động tàu vớt rác trong đơn vị thời gian rác tự động gom diện tích rộng (Sg = Bg.Vtàu) vị trí miệng hứng Đương nhiên, cánh tay gom rác điều chỉnh biên dạng thân tàu tính tốn cho khả tạo dòng chảy tốt Gàu vớt rác điều khiển bằng thủy lực để vớt rác từ miệng hứng lên đổ vào thùng rác tiêu chuẩn sàn tàu.   CHƯƠNG 3: ĐỐI TƯỢNG VÀ VẤN ĐỀ GIẢI QUYẾT 3.1 Tổng quan rác Ngày này, rác thải vấn đề nhức nhối mà cần có hướng giải quốc gia giới nói chung Rác thải sinh hoạt đặc biệt rác thải nhựa đe dọa lớn để môi trường nước sông Theo thống kê Tổ chức Bảo vệ môi trường biển Ocean Conservancy Mỹ năm có khoảng triệu nhựa thải biển toàn giới Tổ chức dự báo tới năm 2025, cá có rác thải nhựa Cũng theo Ocean Conservancy, số triệu rác thải nhựa bị thải biển có: +94% rác thải nhựa tập trung đáy đại dương với mật độ 70 kg/km2 +1% rác thải nhựa bề mặt biển với mật độ 0,74 kg/km2 +5% rác thải nhựa gần bờ biển với mật độ 2.000kg/km2.  Điều cho thấy số lượng rác thải nhựa biển mà nhìn thấy số nhỏ so với số lượng thực tế Tại Việt Nam, theo thống kê Bộ Tài ngun Mơi trường lượng rác thải nhựa thải biển năm 0,28 – 0,73 tấn, chiếm 6% nước xếp thứ lượng rác thải nhựa biển toàn giới.  3.2 Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến rác thải nhiều song Rác thải nhựa từ đất liền trôi theo ống nước ngầm, sông, suối… biển Nguyên nhân ý thức người dân xả rác sơng, xả rác vơ ý thức đường phố, gió mưa trôi xuống cống biển Hoặc nhiều loại rác thải nhựa khăn ướt, tẩy trang, băng vệ sinh, bị xả xuống bồn cầu cống tới biển Rác thải nhựa hoạt động du lịch: Khách du lịch tham quan, tham gia hoạt động vui chơi, ăn uống biển gần bãi biển thiếu ý thức xả rác xuống biển bờ biển…  Rác thải nhựa hoạt động đánh bắt hải sản: Những lưới, dụng cụ đánh bắt hỏng bị vứt rơi xuống biển, chất thải từ tàu lưu thông biển nguyên nhân làm tăng rác thải nhựa biển Do tàn phá từ bão, sóng thần theo đồ đạc, vật dụng nhựa, rác thải nhựa từ đất liền xuống biển… Rác thải biển là chất thải người tạo cố ý vô tình thải sơng, biển đại dương Rác thải đại dương có xu hướng tích tụ sông đường bờ biển và thường xuyên xuất thuỷ triều xuống Các mảnh vụn chẳng hạn gỗ, có mặt rác thải biển Với việc sử dụng ngày nhiều nhựa, ảnh hưởng người trở thành vấn đề nhiều loại nhựa (hóa dầu) khơng phân hủy sinh học Nhựa nước gây mối đe dọa nghiêm trọng cá, chim biển, bò sát biển động vật có vú biển, tàu thuyền bờ biển Việc rác trơi vào cống nước mưa đường nước góp phần gây vấn đề CHƯƠNG 4: Giải vấn đề 4.1 Tính Tốn Các cơng thức tính tốn xácđịnh thơng số hệ thống thiết bị * Năng suất vớt: Với giả thiết với điều kiện rác luôn đầy lưới chắn, mộ cách gần ta xác định suất vớt cực đại xác định công thức: Q = 60 x k x Bbc x Bbc x Lbc x Vbc/(Lx/nbc), (m3/h) Trong đó: Q: suất vớt lớn nhất, m3/h K: Hệ số thực nghiệm điền đầy mặt cắt, K= 0,6-0,65 Bbc,Lbc,Vbc,Lx,n bc : bề rộng, chiều dài bàn cào, chiều dài sợi xích tải (m), vận tốc bàn cào (m/ph) , số bàn cào Công thức xác định điều kiện ổn định thiết bị nâng hạ cần công tác: Ta thấy trạng thái nguy hiểm cần công tác nâng lên với vận tốc góc Ω náo đến vị trí gần nằm ngang đột ngột dừng lại ,khi ngồi mơ men lật khối lượng tĩnh cần cơng tác cồ có mơ men qn tính chiều trình trình cân ổn định viết: ∑Mi.Ri (g + dΩ/dt) = k.g.( Mx.Rx + Mdt.Rdt) Trong đó: Mi,Ri khối lượng bán kính lật phần tử cần công tác: Kg m g: gia tốc trọng trường; g=9,81 m/s2 k; Hệ số ổn đinh; chon k= 0,85-0.9 Mx, Mdt,Rx ,Rdt Khối lượng bán kính tâm lật xe di chuyển đối trọng,; kg m Qua công thức ta tính tốn đối trọng vận tốc nâng xi lanh thủy lực Ngoài ta kiểm tra điều kiện ổ định thiết bị di chuyển ray: ∑ Mtb dx2 /dt2/1000 ≤ [ F] Trong đó: M tống khối lượng di chuyển thiết bị,kg dx2/dt2 : vi phân cấp hai – gia tốc chuyển động hãm [F]: Lưc qn tính giưới hạn cho phép: kN Ngồi ta kiểm tra điều kiện ổ định thiết bị di chuyển ray: ∑ Mtb dx2 /dt2/1000 ≤ [ F] Trong đó: M tống khối lượng di chuyển thiết bị,kg dx2/dt2 Vi phân cấp hai – gia tốc chuyển động hãm [F]: Lưc quán tính giưới hạn cho phép: kN 4.2 Thiết kế 4.2.1 Lên ý tưởng Chọn ý tưởng Một số tiêu chí dùng để đánh giá ý tưởng như:  Mức độ “mới” ý tưởng: Đã có nhóm thực ý tưởng hay chưa?  Mức độ thỏa mãn nhu cầu người tiêu dùng: Sản phẩm nhận yêu thích người mục tiêu hài lịng với : tính năng, lợi ích…của sản phẩm chứ?   Mức độ phù hợp ý tưởng: Ý tưởng không phù hợp với mục tiêu kinh doanh Từ việc đối chiếu với tiêu chí trên, thành viên lựa chọn ý tưởng sản phẩm hay nhất, khả thi Giải pháp tối ưu hóa Việc tối ưu hóa vận hành máy vớt rác sông quan trọng đem lại hiệu như: thiểu chi phí nhiên liệu, cải thiện nâng cao tối đa hiệu suất máy,tuổi thọ cho máy… 4.2.2 Thiết kế phận tự động gom vớt rác   Tàu vớt rác thiết kế dạng 02 thân riêng biệt  dạng phao liên kết với sàn tàu cao  mặt nước Phía đầu thân gắn 01 cánh  tay gom rác Tổ hợp giải pháp có dạng hình  1   Hình Sơ đồ giải pháp tự động gom vớt rác  (1 Cánh tay gom rác; Miệng hứng rác; 3.  Thân tàu)   Với giải pháp trên, tàu chuyển động với V tàu (hoặc dòng nước chuyển động với Vd), tổ hợp  tạo dòng chảy từ miệng phễu tạo 02  cánh tay gom rác phía thân tàu xi  thân tàu Dịng chảynổi gần mặt nước chuyển động gom vào  miệng hứng Gàu vớt rác tự động đặt ngay  miệng hứng.   Chỉ chuyển động tàu vớt rác  đơn vị thời gian rác tự động  gom diện tích rộng (Sg = Bg.Vtàu) vị trí miệng hứng Cánh tay gom rác điều chỉnh biên dạng  thân tàu tính tốn cho khả tạo dịng  chảy tốt Gàu vớt rác điều khiển  thủy lực để vớt rác từ miệng hứng lên đổ vào thùng rác tiêu chuẩn sàn tàu.   4.2.3 Thiết kế thiết bị tự động luân chuyển vị trí các thùng rác tàu   Hình Sơ đồ giải pháp luân chuyển thùng  (1 Cơ cấu vớt rác; Sàn tàu chính; Sàn quay; Vị trí thùng rác; thùng 1: đổ; thùng  2⎟7: vị trí chờ)  Do diện tích sàn tàu hạn chế, vị trí đổ rác vào  thùng cố định, số lượng thùng rác tàu nhiều  (tùy theo trọng tải từ 07 đến 17 thùng)  việc luân chuyển thùng rác đầy khỏi vị trí đổ  đưa thùng khơng vào thật khó khăn – nhất  việc di chuyển thùng đầy rác một  thiết bị – không ổn định Ảnh hưởng việc  đến trình thao tác công nhân vận  hành lớn.   Vấn đề giải giải pháp dùng  sàn quay hình 3.2.   Khi muốn ln chuyển vị trí, người  công nhân cần xoay sàn quay góc 60°,  sau cố định sàn quay sàn một  cấu tự động.   Trên trình bày 02 giải pháp mang tính đột  phá thiết bị tàu vớt rác tự động sơng Cịn loạt vấn đề khác phải giải   như: động học động lực học; cấu  công tác; vấn đề tự động điều khiển phối hợp  thao tác cấu…  ;  tính tốn động lực học tàu, tính tốn hệ thống  điều khiển tàu…   Hình vẽ tổng thể loại tàu vớt  rác tự động sông (với 17 thùng rác) Tuỳ theo điều kiện sử dụng, tàu thiết kế với các  trọng tải khác nhau.   Hình 3.3 Bản vẽ tổng thể tàu vớt rác sông   Các biện pháp sau nhằm tối ưu hóa cho q trình vận hành máy CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết luận -Do thực tế giải vấn đề ô nhiễm mơi trường nước địi hỏi, sở nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn, giải được vấn đề rác sông, kênh, rạch, thiết bị tàu vớt rác tự động sông.   -Đây thiết bị hoạt động sở những nguyên lý, giải pháp mớI mang tính đột phá và mang lại hiệu sử dụng cao - Thiết bị Vớt rác di chuyển, giải pháp cơng nghệ mới, có tính vượt trội,  đã thử nghịêm, ứng dụng thành công mở khả triển vọng ứng dụng cao thực tế trạm bơm nước ta.  5.2 Đánh giá Có thể nói, phương pháp giải pháp tốt việc bảo vệ mơi trường nói chung vấn đề rác thải sơng nói riêng Mơ hình cải tiến áp dụng đại trà, vừa giúp làm môi trường tuyên truyền cho người dân có ý thức trác nhiện vê việc bảo vệ mơi trường Bước đầu cịn nhiều vấn đề cần cải tiến khắc phục, dựa thực tiễn để nâng cao chất lượng hiệu Điều quan trọng ý thức người dân giúp bảo vệ môi trường đẹp Tuy nhiên, giới nước có nhiều người sáng chế máy thu gom rác sơng, biển có số nước áp dụng quy mơ lớn Ở Việt Nam vấn đề rác thải sơng mức cao, nhiên sáng chế biết đến chưa tới mức thấp 5.3 Kiến nghị - Bảo vệ sử dụng tài nguyễn nước cách bền vững trở nên cấp thiết hết trước thách thức biến đổi khí hậu ngày gia tăng Tại sông Việt Nam, nhiều biện pháp thực để xử lý rác thải nhựa giảm thấp tác động tới môi trường nước Song năm gần đây, tình trạng tải rác thải nhựa ảnh hưởng không nhỏ đến sống người dân Bởi vậy, nhận thấy cần thu hút tham gia cộng đồng với hoạt động sáng chế loại máy thu gom rác, phân loại rác Càng nhiều người tham gia ý thức nâng cao - Hiện nay, tình trạng nhiễm rác thải nhựa đảo chưa xử lý triệt để Chúng tơi kiến nghị quốc gia có giải pháp liệt để giảm thấp lượng rác thải đổ sông thời gian tới Các quốc gia, tổ chức, cá nhân “khơng hành động” mối đe dọa lớn môi trường nước Do đó, hành động bảo vệ mơi trường, dù nhỏ thiết thực, đáng hoan nghênh phổ biến - Nếu rác thải bị vứt xuống ao, hồ, sơng ngịi làm tắc nghẽn cống, rãnh, kênh, rạch, gây ứ đọng nước thải ngập úng dẫn đến sản sinh nhiều vi khuẩn gây bệnh Để giảm thiểu tối đa tác hại rác thải người sử dụng cần nêu cao tinh thần trách nhiệm, hạn chế sử dụng vật nhựa, nilon cách sử dụng sản phẩm thân thiện với môi trường Sau sử dụng xong không vứt bừa bãi môi trường mà phải phân loại riêng để công ty môi trường thu gom tiêu huỷ theo quy định - Mỗi người dân nêu cao tinh thần trách nhiệm, tích cực tham gia, tổ chức hoạt động chống rác thải sông sáng kiến hành động cụ thể, thiết thực Tham gia tích cực hoạt động bảo vệ môi trường nơi sinh sống hành động nhỏ phân loại, tái chế, tái sử dụng chất thải, sử dụng tiết kiệm nguyên, nhiên liệu; lên án kịp thời hành vi gây nhiễm mơi trường, thói quen sử dụng lãng phí tài nguyên, lượng… CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO http://tnmtvinhphuc.gov.vn/index.php/vi/news/Khoa-hoc-Cong-nghe/Che-taothiet-bi-thu-gom-rac-tren-song-1237/ http://www.vawr.org.vn/index.aspx? aac=CLICK&aid=ARTICLE_DETAIL&ari=3569&lang=1&menu=&mid=135&pid=1&title=thiet-bi-vot-rac-tu-dong-di-chuyen-giai-phap-cong-nghe-moixu-ly-van-de-beo-rac-cho-cua-lay-nuoc-cac-tram-bom-lon https://anphatholdings.com/hoat-dong-moi-truong/rac-thai-nhua-tren-bien-noi-amanh-cua-dai-duong-va-sinh-vat-bien.html CHƯƠNG 7: NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN