Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY THU HOẠCH ĐẬU PHỘNG TỰ HÀNH CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Huỳnh Quốc Khanh Nguyễn Long Hồ (MSSV: 1110368) Trần Quốc Tài (MSSV: 1110415) Ngành: Cơ khí chế tạo máy – Khoá 37 Tháng 12/2014 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠNG NGHỆ Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc BỘ MƠN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ===== O0O ===== Cần Thơ, ngày 04 tháng 08 năm 2014 PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP HK 1, NĂM HỌC: 2014-2015 Họ tên sinh viên: Nguyễn Long Hồ MSSV: 1110368 Trần Quốc Tài MSSV: 1110318 Ngành: Cơ khí chế tạo máy Khóa: 37 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY THU HOẠCH ĐẬU PHỘNG TỰ HÀNH Thời gian thực hiện: Học kì 1, năm học 2014 – 2015.Từ ngày 18/08/2014 – 28/11/2014 Cán hƣớng dẫn: Th.s Huỳnh Quốc Khanh Địa điểm thực hiện: Khoa Công nghệ - ĐHCT Mục tiêu đề tài:  Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng  Mục tiêu cụ thể: - Đánh giá nhu cầu giới hóa khâu thu hoạch đậu phộng - Nghiên cứu, đề xuất phƣơng án thiết kế máy - Tính thông số hoạt động truyền động máy - Thiết kế chi tiết máy thu hoạch đậu phộng Giới hạn đề tài: Sử dụng khu vực Long An, Tây Ninh Năng suất 0,2 ha/giờ Cây đậu phộng đƣợc nhổ xếp thành dãy đồng, máy thực cuộn, tách trái sàng Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực đề tài: Kinh phí dự trù cho việc thực đề tài: 500.000 VNĐ i Bộ môn Cán hƣớng dẫn Sinh viên (Ký tên ghi rõ họ tên) Huỳnh Quốc Khanh Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài ii LỜI CẢM ƠN Mỗi đứa trẻ sinh đời giống nhƣ trang giấy trắng, ngày trôi qua trang giấy đƣợc viết lên kinh nghiệm cảm nhận thân sống Để viết lên ƣớc mơ tƣơng lai rạng ngời ngƣời ta không ngừng cố gắng học hỏi để ngày trƣởng thành Trong suốt khoảng thời gian sinh viên có lẽ khoảng thời gian thực luận văn tốt nghiệp khoảng thời gian đáng nhớ Chúng học đƣợc nhiều điều, thu nhận đƣợc thêm nhiều kiến thức quý báo, gặp gỡ, tiếp xúc với nhiều thầy cô nhiều ngƣời bạn tốt Với tất lòng chúng tơi xin gửi đến ngƣời giúp đỡ chúng tơi suốt q trình thực luận văn tốt nghiệp lời biết ơn chân thành Lời cảm ơn chân thành sâu sắc xin gửi đến gia đình động viên không mệt mỏi kề cận, giúp đỡ, tạo điều kiện để chúng tơi hồn thành khóa học cách tốt Chúng tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Huỳnh Quốc Khanh, thầy cho ý tƣởng dành nhiều thời gian, tâm huyết hƣớng dẫn nghiên cứu giúp chúng tơi hồn thành đề tài Bên cạnh chúng tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy thuộc mơn Kỹ thuật Cơ Khí khoa Công Nghệ trƣờng Đại học Cần Thơ; đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cố vấn Phạm Ngọc Long, thầy Hồ Trung Dũng, thầy Phạm Văn Măng, thầy Nguyễn Văn Long thầy Phạm Phi Long, thầy cho lời khuyên, tận tình giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho thực đề tài Đặc biệt xin gửi đến bạn lớp Cơ khí chế tạo máy khóa 37 lời cảm ơn chân sâu sắc, bạn mang lại cho ký ức thời sinh viên đáng nhớ! Cuối xin cảm ơn quý độc giả dành thời gian đọc, tham khảo góp ý cho tập luận văn tốt nghiệp Cần Thơ, ngày 03 tháng 12 năm 2014 Nhóm thực đề tài: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài iii ĐẶT VẤN ĐỀ Đậu phộng đƣợc gọi đậu phụng hay lạc (có tên khoa học arachis hypogaea) loài thực phẩm thuộc họ Đậu đƣợc trồng rộng rãi khắp tỉnh thành nƣớc ta Đậu phộng loại công nghiệp có giá trị dinh dƣỡng cao So với loại công nghiệp khác, đậu phộng ngắn ngày có suất cao có khả thích ứng rộng với điều kiện khí hậu, thổ nhƣỡng khác Các chất dinh dƣỡng hạt đậu đầy đủ với nhiều nguyên tố hàm lƣợng cao Đậu phộng đƣợc dùng rộng rãi đời sống ngày nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác nƣớc ta nhƣ xuất sang nƣớc bạn Cây đậu phộng có tính cạnh tranh cao lợi nhuận từ đậu phộng cao số lồi câu trồng khác (nhƣ ngơ, sắn, lúa, mì,…) sản xuất quanh năm Để tăng hiệu kinh tế từ việc trồng đậu phộng công việc thu hoạch khâu quan trọng, thu hoạch đậu phộng cần nhanh chóng, bảo đảm chất lƣợng thất Hiện nay, ngƣời nông dân nơi tiến hành thu hoạch theo phƣơng pháp truyền thống thu hoạch tay dựa vào sức ngƣời Nhƣ cần số lƣợng lớn chi phí bỏ nhiều (khoảng 10triệu/ha) Mặt khác, thời gian thu hoạch đậu lại ngắn phụ thuộc nhiều vào thời tiết Trong mùa cao điểm, khơng có thiếu hụt lao động việc thu hoạch gặp nhiều khó khăn dẫn đến việc thu hoạch mùa vụ bị chậm trễ làm ảnh hƣởng đến suất chất lƣợng đậu sau thu hoạch gây thiệt hại cho ngƣời sản xuất Ngoài di cƣ lao động nông nghiệp từ khu vực nông thôn, với chuyển đổi cấu lao động từ nông nghiệp sang công nghiệp dịch vụ ngày nhiều lại làm trầm trọng thêm vấn đề Để giảm bớt vấn lao động mùa vụ cao điểm hoàn thành kịp thời việc thu hoạch vụ mùa thời gian thu hoạch nhằm đạt đƣợc suất chất lƣợng tốt Một giải pháp để cải thiện trạng nhƣ tăng lợi nhuận cho ngƣời sản xuất tiến hành giới hóa q trình thu hoạch đậu phộng canh tác Đây nguyện vọng hầu hết nông dân Nắm bắt đƣợc nhu cầu cấp thiết ngƣời nơng dân nhóm thực luận văn chúng em định chọn đề tài: “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành”, dựa điều kiện canh tác, thu hoạch thực tế nƣớc ta để phục vụ nhu cầu sử dụng ngƣời nông dân dƣới hƣớng dẫn thầy Huỳnh Quốc Khanh iv TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài: NGHIÊN CỨU, TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY THU HOẠCH ĐẬU PHỘNG TỰ HÀNH Đậu phộng loại công nghiệp đƣợc trồng phổ biến nƣớc ta Nhƣng việc thu hoạch đậu phộng chƣa đƣợc giới hóa, q trình thu hoạch làm thủ cơng nên gặp nhiều khó khăn Trong điều kiện khơng thể áp dụng kiểu máy thu hoạch đậu phộng giới vào nƣớc ta nƣớc chƣa có mẫu máy đƣợc áp dụng vào thực tế việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy thu hoạch cần thiết Phƣơng pháp nghiên cứu: - Tìm hiểu thị trƣờng, khảo sát thực tế, đánh giá dịng máy có - Đƣa ngun lý hoạt động phù hợp với điều kiện thực tế chế tạo mơ hình chứng minh ngun lý hoạt động - Thiết kế mẫu máy thu hoạch đậu phộng tự hành Sau tiến hành chế tạo mô hình thí nghiệm ngun lý hoạt động cấu cuộn kẹp đậu cho kết khả quan Tỉ lệ đậu đƣợc cuộn lên 100% Tỉ lệ đậu đƣợc xích kẹp 100% Tỉ lệ đậu xích kẹp đƣợc qua cấu tuốt 92% Tỉ lệ đậu bị cuộn vào rulô 8% Tỉ lệ trái đậu đƣợc tách khỏi thân 94,3% Đề tài thiết kế đƣợc mẫu máy thu hoạch đậu tự hành có cấu gọn nhẹ phù hợp với điều kiện gieo trồng nƣớc ta, loại xe có ngƣời lái với suất dự kiến 0,2 ha/giờ Trong giới hạn đề tài nội dung đƣợc thực gồm: - Chế tạo mơ hình tiến hành thí nghiệm để kiểm tra hoạt động cấu cuộn, kẹp tách trái đậu - Thiết kế nguyên lý bố trí khơng gian cho xe thu hoạch đậu phộng tự hành - Tính tốn, thiết kế hệ thống thủy lực, sàng, quạt, vít tải lựa chọn bánh xe v - MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan 1.1.1 Khái quát đậu phộng 1.1.2 Giá trị thực tiễn đậu phộng 1.1.3 Tình hình trồng đậu phộng nƣớc ta 1.1.4 Kỹ thuật làm đất trồng đậu phộng 1.1.5 Các hình thức thu hoạch đậu phộng nƣớc ta 1.1.6 Các loại máy thu hoạch đậu phộng 1.2 Giới thiệu đề tài 1.2.1 Vấn đề cần giải 1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.3 Kết cần đạt 1.2.4 Cấu trúc luận văn CHƢƠNG XÂY DỰNG VÀ CHỌN LỌC Ý TƢỞNG 10 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 10 2.2 Thu thập thông tin đậu (các số liệu lấy từ thực nghiệm) 10 2.2.1 Thông số đậu 10 2.2.2 Hình ảnh thu hoạch đậu 11 2.3 Các phƣơng án thiết kế 13 2.3.1 Phƣơng án 13 2.3.2 Phƣơng án 13 2.3.3 Phƣơng án 13 2.3.4 Phƣơng án 13 2.4 Đánh giá lựa chọn phƣơng án 13 2.5 Những tiêu chí đánh giá phƣơng án tiến hành thí nghiệm mơ hình 14 CHƢƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM THỰC TẾ 15 3.1 Thiết kế trục cuộn 15 vi 3.1.1 Cơ sở lý thuyết 15 3.1.2 Thiết kế 15 3.2 Thiết kế cấu tách trái đậu phộng khỏi thân 17 3.2.1 Cơ sở lý thuyết 17 3.2.2 Thiết kế 17 3.3 Thiết kế xích (cơ cấu kẹp phơi) 20 3.3.1 Cơ sở lý thuyết 20 3.3.2 Thiết kế 20 3.4 Trục dẫn động xích 21 3.4.1 Cơ sở lý thuyết 21 3.4.2 Thiết kế 21 3.5 Tấm ốp trục cuộn 23 3.5.1 Cơ sở lý thuyết 23 3.5.2 Thiết kế 23 3.6 Thiết kế truyền xích 24 3.6.1 Thiết kế khung 24 3.6.2 Thiết kế truyền xích 25 3.7 Thiết kế ép xích 25 3.7.1 Cơ sở lý thuyết 26 3.7.2 Thiết kế 26 3.8 Thí nghiệm kết thí nghiệm 27 3.8.1 Thí nghiệm lần 28 3.8.2 Thí nghiệm lần 28 3.8.3 Thí nghiệm lần 28 3.8.4 Thí nghiệm lần 29 CHƢƠNG THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ XE THU HOẠCH ĐẬU PHỘNG TỰ HÀNH .31 4.1 Sơ đồ nguyên lý xe thu hoạch đậu phộng tự hành 31 4.2 Nguyên lý hoạt động 32 CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUỘN ĐẬU VÀ KẸP PHÔI 33 5.1 Phƣơng án thiết kế 33 5.2 Tính tốn vận tốc xích cấu kẹp đậu 34 vii 5.2.1 Các thông số ban đầu 35 5.2.2 Tính tốn sợ 35 5.2.3 Tính tốn thời gian chạy luống 35 5.2.4 Tính tốn vận tốc xích 36 5.3 Tính tốn thiết kế hệ thống thuỷ lực nâng hạ khung 36 5.3.1 Tính tốn lực đẩy cần thiết 36 5.3.2 Tính tốn kích thƣớc piston xilanh 38 5.3.3 Chọn loại bơm 39 CHƢƠNG THIẾT KẾ CƠ CẤU TUỐT ĐẬU VÀ SÀNG LẮC PHẲNG 41 6.1 Thiết kế cấu tuốt đậu 41 6.1.1 Cơ sở lý thuyết 41 6.1.2 Thiết kế 41 6.2 Thiết kế sàng lắc phẳng 42 6.2.1 Cơ sở lý thuyết 42 6.2.2 Thiết kế sàng 42 6.2.2.1 Cấu tạo mặt sàng 42 6.2.2.2 Tính tốn sàng lắc phẳng 42 CHƢƠNG THIẾT KẾ QUẠT HƢỚNG TRỤC, VÍT TẢI VÀ LỰA CHỌN BÁNH XE 47 7.1 Thiết kế quạt hƣớng trục 47 7.1.1 Cơ sở lý thuyết 47 7.1.2 Tính tốn quạt hƣớng trục 47 7.1.2.1 Tính lƣợng khơng khí cần thiết 47 7.1.2.2 Tốc độ dịng khí 47 7.1.3 Xác định đƣờng kính trục 48 7.1.4 Xác định đƣờng kính bầu 48 7.1.4.1 Xác định đƣờng kính chu vi cánh công tác 48 7.1.4.2 Tỉ số bầu 49 7.1.4.3 Đƣờng kính bầu 49 7.1.5 Tính tốn cánh cơng tác 49 7.1.6 Xác định vận tốc 49 7.1.7 Xác định số cánh công tác 49 viii 7.1.8 Xác định bƣớc 50 7.1.9 Xác định chiều dài cánh 50 7.2 Thiết kế vít tải đậu 50 7.2.1 Cơ sở lý thuyết 50 7.2.2 Tính tốn số thơng số quan trọng vít tải 51 7.2.2.1 Xác định đƣờng kính vít tải 51 7.2.2.2 Xác định số vịng quay vít tải 51 7.2.2.3 Xác định momen xoắn vít tải 52 7.2.2.4 Xác định lực dọc trục vít tải 52 7.2.2.5 Xác định tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt hai gối đỡ 52 7.3 Tính tốn lựa chọn bánh xe 53 7.3.1 Chức bánh xe 53 7.3.2 Lựa chọn loại bánh xe 53 7.3.3 Tính toán, lựa chọn bánh xe 55 CHƢƠNG KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 57 8.1 Kết luận 57 8.2 Đề nghị 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 ix Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành Với độ dốc mặt sàng (góc nghiêng so với phƣơng nằm ngang) , giá trị góc  = ÷ 100 → Chọn  = 100, độ lệch tâm r = 0,04 (m), f  0,4 Vậy 70  n  115 (v/ph) Xác định tốc độ hạt vật liệu sàng: Tốc độ hạt vật liệu sàng tuỳ thuộc vào tốc độ sàng Nếu tăng tốc độ chuyển động sàng, kéo theo tăng tốc độ chuyển động hạt vật liệu sàng, dẫn đến tăng hiệu suất sàng Nhƣng tăng tốc độ lớn làm giảm hiệu suất sàng Vì với tốc độ lớn, hạt vật liệu trƣợt qua lỗ sàng mà khơng lọt qua lỗ Vì cần xác định tốc độ sàng cách hợp lý Hình 6.4: Sơ đồ xác định vận tốc hạt sàng nghiêng Trong đó: e – chiều dày sàng (mm)  - góc nghiêng sàng so với mặt phẳng nằm ngang (độ) D – bề rộng lỗ mặt sàng (mm) Kích thƣớc hạt lớn qua lỗ sàng đặt nghiêng xác định theo công thức 3.5 tài liệu “ Các loại máy thiết bị phân loại ” d max  Dcos  esin Vận tốc hạt chuyển động sàng nghiêng đƣợc xác định theo công thức 3.6 sách “ Các loại máy thiết bị phân loại ” v  2,36 dmax  2,36 Dcos  esin (m/s) Với e = 3mm, D = 8mm,  = 100 Suy ra: dmax = 8cos100 – 3sin100 = 7,5mm SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 45 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành v  2,36 7,5  6,5 (m/s) Xác định công suất sàng lắc phẳng Công suất tiêu hao sàng làm việc gồm: Công suất tiêu hao để lắc tồn khối Cơng suất tiêu hao để khắc phục lực cản khác Theo lý thuyết, sàng lắc phẳng công suất tiêu hao chu kỳ đầu làm việc đƣợc hoàn lại chu kỳ làm việc sau Nhƣng thực nghiệm cho thấy có phân tán lực có tiêu hao lƣợng để khắc phục lực cản khác, tính tốn khơng tính đến việc hồn lại lƣợng động học chu kỳ làm việc sau A2 mv2 G n r Gn2r   (kG.m) 900g 900g Khi trục lệch tâm quay n vịng phút, cơng suất tiêu hao: N A n  Gr n  60  75 4050000 Đối với sàng lắc phẳng hệ số tác dụng hữu ích  = 0,7 , cơng suất động cơ: Gr n N đc  2835000 Trong đó: G – trọng lƣợng vật liệu (kG) r – độ lệch tâm (m) SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 46 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành CHƢƠNG THIẾT KẾ QUẠT HƢỚNG TRỤC, VÍT TẢI VÀ LỰA CHỌN BÁNH XE 7.1 Thiết kế quạt hƣớng trục 7.1.1 Cơ sở lý thuyết Do hỗn hợp đậu sau qua cấu sàng cịn lá, râu đậu,… nên cần dùng quạt thổi để làm lá, râu đậu,…trƣớc đƣa đến cấu vô bao Các thông số cần thiết: Lƣu lƣợng λ (m 3/s) Đƣờng kính D1 vịng (m) Số cánh cơng tác Z 7.1.2 Tính tốn quạt hƣớng trục 7.1.2.1 Tính lƣợng khơng khí cần thiết V = λ  qs (m2/s) Trong đó: qs = 0,379 (kg/s) λ: Lƣợng khơng khí cần thiết để làm 1kg hỗn hợp Lấy λ = (m3/s) → V = 1.0,379 = 0,379 (m3/s) 7.1.2.2 Tốc độ dòng khí Vận tốc dịng khí đẩy cửa quạt đƣợc xác định theo công thức C  C0   100 (m/s) 60  70  C0 : Là vận tốc cần thiết SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 47 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành Đối với hỗn hợp tạp chất C0 =  (m/s) Do thất thoát tốc độ 60% ÷ 70% tốc độ dịng khí Ta chọn C0 =7 (m/s) Vậy C  C0   100   100  10,8 (m/s) 65 60  70  → Đảm bảo đủ tốc độ thổi bay (tốc độ thổi bay > m/s) 7.1.3 Xác định đƣờng kính trục M dt  0,2x x  Trong đó: [ ] : Ứng suất xoắn cho phép [ ] = 10÷13 (N/mm2) ứng với vật liệu thép CT3 Chọn [ ] =10, n = 1430 (vg/ph) M  9,55 x Nq 106 = 9, 55X n 1, 755 106 =11,720455(N.m) 1430 M Vậy: dt  0, 2x   0, 0183m x Suy 𝑑𝑡=19 mm 7.1.4 Xác định đƣờng kính bầu 7.1.4.1 Xác định đƣờng kính chu vi cánh cơng tác Ta có cơng thức sau: 𝐷2 = 60𝑢2 = 0.533 m 𝜋 𝑛 Trong n: số vịng quay quạt, n = 1430 (vịng/phút) 𝑢2 = 2,8 𝜑 √𝐻(m/s) Trong đó: H: cột áp quạt, H = 35 (mmH2O) 𝜑: hệ số phụ thuộc dạng cánh Với dạng cánh 𝜑 = 2,2÷ 2.9 ta chọn 𝜑 = 2.2 Thay giá trị vào cơng thức ta có: SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 48 Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành U2 = 2,8.2,5.√35 = 41,413 (m/s) Vậy D2= 0,533 7.1.4.2 Tỉ số bầu Là tỉ số đƣờng kính bầu gắn cánh Db đƣờng kính buồn làm việc Dt ta có d = 0,4÷0,6; ta chọn: 𝐷𝑏 𝑑= = 0,5 𝐷𝑡 7.1.4.3 Đƣờng kính bầu Đƣờng kính bầu bánh xe cơng tác cấu tạo xác định theo đƣờng kính trục phụ thuộc vào hệ số lắp ghép Ta có cơng thức sau: Db = d.D2 Trong đó: d: tỷ số bầu Dt: đƣờng kính bánh công tác Db = 0,5 x 0,533 = 0,256 (m) 7.1.5 Tính tốn cánh cơng tác Kích thƣớc đƣờng vòng: Di = D2 = 0,256 (m) 7.1.6 Xác định vận tốc Vận tốc vòng đƣợc xác định: ui   n.Di 3,14.1430.0,533   44, 258(m / s) 60 60 7.1.7 Xác định số cánh cơng tác Ta có công thức: 𝑍≥ 𝐷2 + 𝐷1 𝜋 𝐷2 − 𝐷1 Trong đó: SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 49 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành D2: đƣờng kính chu vi cánh cơng tác, D2 = 0,553 (m) D1: đƣờng kính bầu gắn cánh công tác, D1= 0,256 (m) Thay giá trị vào ta có: 0,533 + 0,256 3,14 = 8,55 0,533 − 0,256 𝑍 ≥ 8,55 𝑍≥ Ta chọn số Z 7.1.8 Xác định bƣớc Ta có cơng thức  D1 3,14.0,533 t z   0,1929 m 7.1.9 Xác định chiều dài cánh Ta có cơng thức: 𝑡 = (0,5 ÷ 1,5) 𝐿 Ta chọn: t  (0,5 1,5) L t Từ ta có: L  0.75  0,1929  0, 2572m  257, 2mm 0, 75 7.2 Thiết kế vít tải đậu 7.2.1 Cơ sở lý thuyết Đậu sau qua cấu sàng quạt thổi đƣợc xem nhƣ làm đạt yêu cầu Khi trái đậu đƣợc nằm hệ thống vận chuyển ngang Ta phải vận chuyển trái đậu lên cao để thực q trình vơ bao Để thực q trình ta cho đậu rơi vào máng nghiêng chảy vào trục vít cửa vào, trục vít vận chuyển đậu lên cao chảy vào bao cửa thoát Kết thúc trình thu hoạch đậu phộng SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 50 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành 7.2.2 Tính tốn số thơng số quan trọng vít tải 7.2.2.1 Xác định đƣờng kính vít tải  Ta có suất Q (tấn/giờ) vít tải đƣợc xác định theo công thức sau:   D2 (1)  pn  k  k Q  60  c n Trong đó: D – đƣờng kính vít tải (m) p – bƣớc vít tải (m) Ta có p = (0,8 ÷ 1)D → Chọn p = 0,8D ρ – khối lƣợng riêng vật liệu vận chuyển (tấn/m3) (2) hạt ρ = 0,8 ÷ 0,95 (tấn/m3) → Chọn ρ = 0,8 (tấn/m3) n – số vòng quay vít tải (vịng/phút) xác định theo cơng thức: n kv D với kv hệ số phụ thuộc vật liệu (3) Với vật liệu nhẹ, không sắc cạnh (bụi than, hạt ngũ cốc, bột mì, mùn cƣa, v.v ta có kv = 60 kc – hệ số chứa đầy tiết diện máng, phụ thuộc vật liệu Với vật liệu nhẹ, không sắc cạnh kc = 0,4 Lấy kc tăng lên 1,5 ÷ lần vít tải ngắn, khơng có gối đỡ trung gian → kc = 0,6 ÷ 0,8 Chọn kc = 0,6 kn – hệ số phụ thuộc góc nghiêng β (độ) vít tải Với vít tải đứng kn = 0,4 Từ (1) suy ra:  4Q D    60    0,8    kv k c kn  25  (m)    23  D     0,15339 (m)= 153,39(mm)  60  3,14  0,8  60  0,8  0,6  0,4  → Chọn theo tiêu chuẩn D = 150 (mm) Theo (2) chọn p = 0,8D = 120 (mm) 7.2.2.2 Xác định số vịng quay vít tải SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 51 Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành Theo (3) ta xác định số vịng quay vít tải  k 60  155 (vòng/phút) nv   D 0,15 → Chọn theo tiêu chuẩn nv = 150 (vịng/phút) 7.2.2.3 Xác định momen xoắn vít tải Mơmen xoắn tác dụng lên vít tải Tv (Nmm) đƣợc xác định theo công thức: P 1,49 T  9,55 10   9,55 10   94864 (Nmm) = 94,864 (Nm) v 150 nv 7.2.2.4 Xác định lực dọc trục vít tải Lực dọc trục vít tải đƣợc xác định theo công thức: Fav  Tv (N) R  tg     Trong đó: R – khoảng cách điểm đặt lực ma sát vật liệu với cánh vít đến trục vít tải (mm) Với R = (0,3 ÷ 0,4)D → Chọn R = 0,3D = 45 (mm) = 0,045 (m) – góc nâng đƣờng xoắn vít (độ) đƣợc xác định theo công thức: tg  p 2R →   arctg p  arctg 2R 0,12  230  3,14  0,045  – góc ma sát vật liệu vận chuyển với cánh vít (độ), Ta có: tg = f , với f – hệ số ma sát vật liệu vận chuyển với cánh vít Với f = 0,4 →  = arctgf = 21,80 Suy ra: Fav  94,864   2123 (N) 0,045  tg23  21,8 7.2.2.5 Xác định tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt hai gối đỡ Tải trọng ngang tác dụng lên trục vít tải đặt hai gối đỡ đƣợc xác định nhƣ sau: SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 52 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành Pn   Tv  l K DL Trong đó: Tv: Mơmen xoắn trục vít, T v = 94864 (Nmm) = 94,864 (Nm) l: Khoảng cách gối đỡ, l = 1,2 (m) L: Chiều dài vít tải, L = 1,2 (m) k: Hệ số tính đến bán kính chịu lực, k = (0,7 ÷ 0,8) → chọn k = 0,7 D: Đƣờng kính vít tải, D = 0,15 (m) Suy ra: P  n  94,864 1,2  1807 (N) 0,7  0,151,2 Tải trọng dọc phân bố trục vít: F 2123 q  av   1770 (N/m) d L 1,2 Tải trọng ngang phân bố trục vít: q  n Pn  L 1807 1,2  1506 (N/m) Mômen xoắn phân bố trục vít: T  o Tv L  94,864  80 (N) 1,2 7.3 Tính tốn lựa chọn bánh xe 7.3.1 Chức bánh xe Bốn chức bánh xe: Chịu tải trọng xe Truyền chuyển động lực phanh xuống mặt đƣờng Hấp thụ chấn động xe xuống mặt đƣờng Thay đổi trì hƣớng lái 7.3.2 Lựa chọn loại bánh xe SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 53 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành Các loại bánh xe dùng nông nghiệp Hình 7.1: Bánh Hình 7.216: Bánh lồng Hình 7.3: Bánh xích Ƣu điểm bánh so với bánh lồng bánh xích: So với bánh lồng bánh làm việc tốt điều kiện đất khô hay không lún nhƣ đất vùng khảo sát làm đề tài Bánh giảm đƣợc rung sốc trình vận hành xe giúp bảo vệ chi tiết máy Việc sử dụng bánh thuận tiện cho việc di chuyển đƣờng đất bình thƣờng So với bánh xích chi phí cho bánh thấp nhiều Bánh dễ sửa chữa, thay bảo quản bánh xích Khả di chuyển tính linh động bánh xích bánh SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 54 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành → Với đặc điểm ta chọn loại bánh di chuyển cho máy thu hoạch đậu phộng tự hành loại bánh có sẵng thị trƣờng 7.3.3 Tính toán, lựa chọn bánh xe Để thuận tiện cho việc thay sửa chữa, ta sử dụng loại bánh xe dùng nơng nghiệp có sẵn thị trƣờng Vì lí ta chọn dịng vỏ xe dành cho máy nông nghiệp nhãn hàng MITAS đƣợc bán phổ biến nƣớc ta Để hạn chế chiều cao xe ta chọn bánh xe có đƣờng kính 711mm (28 inch) có bề rộng 430 mm (16,9 inch) Loại bánh xe đƣợc bán phổ biến thị trƣờng với ƣu điểm hoạt động tốt với vùng đất ẩm dính Hình 7.4: Loại bánh xe đƣợc chọn Do đất vùng tiến hành nghiên cứu máy đất cát pha thịt nên thuộc loại đất trung bình, có hệ số lực cản riêng ÷ (N/cm2) Ta chọn đƣợc loại bánh phù hợp cho máy bánh cao su có mấu cao Theo kết thí nghiệm với khối lƣợng 60kg tác dụng lên diện tích 100cm có độ lún 4cm (hay 40mm) Tính toán khả chịu tải bánh cách phân bố bánh xe Hình 7.5: Tiết diện bánh xe lún 40mm SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 55 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành Tiết diện tác dụng lên mặt đất bánh xe trƣớc độ lún 4cm 327×430 =140610 mm2 (hay 1406,1cm2) Vậy tổng tiết diện bốn bánh xe tác dụng lên mặt đất là: S = 1406,1× = 5624 cm2 Tải trọng mà bánh xe chịu độ lún 4cm là: 𝑆 × 60 5624 × 60 𝑇= = = 3374.4(𝑘𝑔) 100 100 Vậy bánh xe chịu đƣợc tải trọng 3374.4kg bánh xe chịu tải trọng 843,6 kg độ lún 4cm Nhƣ ta sử dụng bánh: “Anvelopa agricola MITAS TD-02 10PR TT 16.9-28” SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 56 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành CHƢƠNG KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 8.1 Kết luận Với đề tài “Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch tự hành”, nhóm tiến hành chế tạo đƣợc mơ hình kiểm nghiệm ngun lý hoạt động cấu cuộn cấu kẹp: Tỉ lệ đậu đƣợc cuộn lên 100% Tỉ lệ đậu đƣợc xích kẹp là: 100% Tỉ lệ đậu xích kẹp đƣợc qua cấu tuốt 92% Tỉ lệ đậu bị cuộn vào rulô 8% Tỉ lệ trái đậu đƣợc tách khỏi thân 94,3% Bên cạnh nhóm đƣa đƣợc sơ đồ nguyên lý hoạt động máy thu hoạch đậu phộng, với việc thiết kế cấu cuộn đậu, xích kẹp, cấu tuốt trái đậu, hệ thống thu trái đậu bao gồm sàng, quạt vít tải đậu Việc bố trí cấu lựa chọn bánh xe đƣợc thực trình bày vẽ bố trí tổng thể cho cấu Ngồi nhóm đƣa đƣợc mẫu máy thu hoạch đậu liên hợp có kết cấu gọn nhẹ phù hợp với điều kiện gieo trồng thực tế nƣớc ta, loại xe tự hành có ngƣời lái với suất dự kiến 0,2 hecta/giờ 8.2 Đề nghị Nhóm thực đề tài có số đề nghị sau: Thiết kế bổ sung phần lựa chọn động cơ, hộp số, hệ thống lái, hệ thống điện, di chuyển xe nhổ đậu Kiểm nghiệm khả chịu tải cấu, chi tiết điều kiện thực tế Chế tạo khảo sát mẫu máy thí nghiệm để đến hồn thiện thiết kế chế tạo SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 57 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Hồ Viết Bình, Nguyễn Ngọc Đào (2000), Công nghệ chế tạo máy, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2010), Thiết kế hệ thống dẫn động khí – tập 1, tập 2, NXB Giáo Dục Việt Nam Lê Văn Tiến Dũng (2004), Điều khiển khí nén thuỷ lực, Trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh GS,TS Nguyễn Trọng Hiệp (1997), Chi tiết máy - tập 1, tập 2, Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm (1998), Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất Giáo Dục 1998 Trần Quốc Hùng (2005), Dung sai kỹ thuật đo, Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Nguyễn Quang Lộc (2004), Hệ thống máy làm đất trồng, NXB Đại Học Quốc Gia, Thành Phố Hồ Chí Minh Nguyễn Văn May (1997), Bơm, quạt,máy nén, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội Nguyễn Ngọc Phƣơng, Huỳnh Nguyễn Hoàng (1999), Hệ thống điều khiển thuỷ lực, NXB Giáo Dục 10 Vũ Ngọc Pi (2001), Tính tốn vít tải, Trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 11 Nguyễn Minh Tuyển (1985) Bơm, máy nén, quạt công nghiệp, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 12 Hà Văn Vui, Nguyễn Chỉ Sáng, Phan Đăng Phong (2006), Sổ tay thiết kế khí – tập 1, tập 2, tập 3, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 13 Hà Văn Vui (2003), Dung sai lắp ghép, Nhà xuất giáo dục SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 58 Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành Tiếng Anh 14 Continental, Screw Conveyor Catalog and Egineering Manual, link www.continentalconveyor.ca/images/product_pdf/Screw_Conveyor_Catalogue.pdf 15 Continental Agricultural Tires, Technical databook Agricultural Tyres 2010/2011, http://www.naftenas.lt/media/File/CONTINENTAL_Databook_10-11_GB.pdf 16 Frank P Bleier, Fan handbook: Selection, Application And Design, link http://www.mediafire.com/view/?5y6tn7s7c8b5ldx 17 Screw conveyor corporation, Screw Conveyor Catalog & Egineering Manual, link www.screwconveyor.com/SCC%20EngCat10_LR.pdf, 9/2011 1.8 Tổng quan vỏ xe, link www.continentalconveyor.ca/images/product_pdf/Screw_Conveyor_Catalogue.pdf SVTH: Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài 59