NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay, Việt Nam đã phát triển thành một quốc gia nông nghiệp đa ngành, với sự chuyển mình từ cây lúa nước sang các loại cây công nghiệp ngắn ngày như mía, bắp lai, đậu nành và các loại hoa màu khác Đồng Bằng Sông Cửu Long, nổi bật với vai trò là vựa lúa lớn nhất cả nước, đã áp dụng hình thức luân canh tăng vụ, cho phép thay đổi cây trồng và tăng số vụ canh tác trên cùng một diện tích đất, từ đó mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn nhiều so với việc chuyên canh cây lúa.
Nông dân ở nhiều vùng ĐBSCL đã tích cực chuyển đổi cơ cấu cây trồng, hình thành các vùng chuyên canh rau màu nổi tiếng như Vĩnh Châu, An Hiệp (Sóc Trăng), Bình Minh, Long Mỹ, Mang Thít (Vĩnh Long) Các loại cây trồng phổ biến bao gồm rau cải, dưa, đậu phộng và hành tím, mang lại lợi ích kinh tế cho người dân.
Hình 1.1 : Trồng rau màu trên đất ruộng
Cây củ cải trắng là một loại cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người dân nhờ vào đặc tính sinh trưởng ngắn ngày và năng suất cao Với sản phẩm thu hoạch chủ yếu là phần củ, cây củ cải trắng có khối lượng lớn và dễ chăm sóc Sau khi thu hoạch, quá trình làm sạch cũng đơn giản, điều này khiến nhiều nông dân lựa chọn cây củ cải trắng làm đối tượng canh tác chính, và ở một số địa phương, nó được xem là cây trồng chủ lực.
Cây cải củ phát triển tốt trên đất tơi xốp, thường được trồng ở vùng đất pha cát và bãi bồi Gần đây, người dân đã mở rộng trồng cải củ trên đất thịt ở Mang Thít, Tam Bình (Vĩnh Long) với diện tích hàng trăm ha, mang lại hiệu quả tương đương với đất pha cát Tuy nhiên, việc canh tác trên đất ruộng tốn nhiều công lao động trong khâu gieo trồng, làm tăng chi phí sản xuất và giảm hiệu quả kinh tế Do đó, việc chế tạo máy gieo hạt cải củ là cần thiết, giúp giảm công lao động và tạo điều kiện thuận lợi cho chăm sóc và thu hoạch.
Hình 1.2: Trồng củ cải trắng với quy mô lớn
Sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện nay đã nâng cao hiệu quả trong việc tính toán và thiết kế sản phẩm cơ khí, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí Các phần mềm cơ khí phổ biến như Inventor, Solidworks, và Catia đang được sử dụng rộng rãi Trong đó, Inventor nổi bật với khả năng đáp ứng các yêu cầu tính toán và thiết kế sản phẩm cơ khí, vì vậy chúng tôi đã chọn đề tài “Sử dụng phần mềm Inventor tính toán thiết kế máy gieo hạt cải củ”.
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Mục tiêu chung: tính toán thiết kế máy gieo hạt cải củ bằng phần mềm Inventor.
Mục tiêu cụ thể: sử dụng phần mềm Inventor để tính toán, thiết kế và mô phỏng hoạt động của máy.
Giới hạn đề tài: thực hiện tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo trên máy tính.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dựa trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm kết hợp với sử dụng phần mềm Inventor để tính toán thiết kế.
Hình 1.9: Xuất bản vẽ trong Inventor
LƯỢT KHẢO TÀI LIỆU
3.1 Sơ lược về cây cải củ
So với các loại rau ăn lá và quả như hành, cải xanh, cải ngọt, cà chua và dưa leo, số lượng và chủng loại cây ăn củ ít đa dạng hơn nhiều Theo tài liệu “sổ tay người trồng rau”, các loại cây ăn củ bao gồm những thực vật khác nhau, với những cây trồng phổ biến như cải củ, cà rốt, củ đậu và các loại khoai.
.trong đó cây cải củ là một đối tượng được trồng phổ biến ở nhiều vùng.
3.1.1 Nguồn gốc cây cải củ
Cải củ, hay còn gọi là White Radish hoặc Turnip, là một loại cây thuộc họ thập tự (Cruciferae), bao gồm nhiều loại rau như cải xanh, cải ngọt và bắp cải Họ thập tự này có tầm quan trọng kinh tế lớn, cung cấp đa dạng các loại rau trên toàn cầu, bao gồm cải bắp, cải bông xanh, cải xoăn và cải brussels.
Hình 2.1: Cải củ và một số loại cải khác
Hình 2.1a: cải củ, hình 2.1b: cải xanh, hình 2.1c: súp lơ, hình 2.1d: cải bắp a b c d
3.1.2 Tình hình gieo trồng cây cải củ:
Cây cải củ hiện đang được trồng rộng rãi trên khắp cả nước, từ Bắc vào Nam Tuy nhiên, những vùng có diện tích trồng lớn và hiệu quả nhất chủ yếu tập trung ở những khu vực có đất phù sa và đất pha cát, như An Hiệp, Vĩnh Châu (Sóc Trăng), cùng với một số vùng đất thịt như Măng Thít và Tam Bình (Vĩnh Long), với diện tích lên đến hàng trăm ha.
Vào ngày 10 tháng 5 năm 2010, việc canh tác loại cây hoa màu này đã chứng minh hiệu quả kinh tế cao cho người dân, dẫn đến xu hướng tăng mạnh về diện tích trồng trong tương lai.
3.1.3 Công dụng cây cải củ
Củ cải trắng, thuộc cây cải củ, không chỉ được sử dụng làm thực phẩm mà còn có thể chế biến từ lá Củ cải được chế biến thành nhiều món ăn đa dạng như dưa muối, luộc, kho thịt, xào trứng, nấu canh, làm gỏi, và ngâm nước mắm Ngoài việc phục vụ con người, củ cải trắng còn là nguồn thức ăn cho gia súc và gia cầm.
Củ cải không chỉ là thực phẩm cho con người và động vật mà còn có giá trị y học Theo Đông y, củ cải tươi có vị cay và tính mát, trong khi củ cải nấu chín lại có vị ngọt và tính bình Nhờ vào những đặc tính này, củ cải được sử dụng để chữa trị nhiều loại bệnh khác nhau.
Nhóm bệnh lý chủ yếu bao gồm các vấn đề về hô hấp như ho, hen, đàm, suyễn, tức ngực, khản tiếng, mất tiếng, ho ra máu và lao Ngoài ra, còn có các bệnh liên quan đến bộ máy tiêu hóa như đau vùng thượng vị, ợ chua, nôn, ăn không tiêu, chướng bụng và táo bón.
Ngoài việc điều trị các bệnh lý ở bộ máy tiết niệu do thấp nhiệt như tiểu ít, tiểu dắt, tiểu buốt, tiểu đục và sỏi thận, bài thuốc còn hỗ trợ điều trị một số bệnh chuyển hóa như béo phì, trệ và đái tháo đường Đồng thời, nó cũng có tác dụng trong việc điều trị các bệnh về máu như hoạt huyết và chỉ huyết, giúp chống chảy máu khi đại tiểu tiện và lao Đặc biệt, bài thuốc còn có công dụng giải độc hiệu quả trong các trường hợp ngộ độc khí độc từ than, gas, rượu, cà và hàn the, cũng như ngộ độc nhân sâm.
Theo y dược học hiện đại, trong 100g củ cải có chứa 93,5g nước, 0,06g protein, 0,1g chất béo và 5,3g đường, chủ yếu là các loại đường dễ hấp thụ như glucose và fructose Ngoài ra, củ cải còn cung cấp các khoáng chất cần thiết cho cơ thể như canxi (32mg), photpho (21mg), sắt (0,6mg), mangan (0,41mg) và bromine (7mg) Củ cải cũng chứa các vitamin nhóm B như B1 (0,02mg), B2 (0,03mg), niacin (0,3mg) và vitamin C (25mg), cùng với nhiều loại axit amin.
3.1.4 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây cải củ
Cải củ là loại cây có rễ cái phát triển phình to, tạo thành củ dùng làm thực phẩm, với hình dạng có thể tròn hoặc dài Cây cải củ có rễ dinh dưỡng kém phát triển, dẫn đến khả năng chịu hạn và úng kém Do đó, cây thích hợp với vùng đất pha cát, đất phù sa và đất thoát nước nhanh Độ ẩm đất lý tưởng cho sự phát triển của cây là 60-65%, trong khi nhiệt độ thích hợp nằm trong khoảng 18-25 độ C; nếu nhiệt độ vượt quá 30 độ C, quá trình hình thành củ sẽ bị ức chế.
Cây cải củ có thời gian sinh trưởng đến khi thu hoạch củ trung bình từ 35-
Thời gian sinh trưởng của cây phụ thuộc vào loại giống và các điều kiện như khí hậu và kỹ thuật canh tác, thường dao động từ 45 đến 70 ngày Trung bình, các giống cây mới hiện nay có thời gian sinh trưởng khoảng 45 ngày kể từ khi gieo hạt.
3.1.5 Kỹ thuật gieo trồng và chăm sóc a Thời vụ Ở ĐBSCL cây cải củ được trồng rải đều quanh năm, tuy nhiên vụ chính là từ tháng 5-tháng 9. Ở các tỉnh miền Bắc vụ chính bắt đầu từ tháng 8 đến tháng 9, vụ muộn từ tháng 10 đến tháng 11 và vụ hè (vụ chiêm) là từ tháng 4 đến tháng 5. b Làm đất Đối với đất pha cát, đất phù sa tơi xốp sẵn thì chỉ cần làm vệ sinh cỏ dại, nhặt sạch sỏi đá, gạch vụn ( nếu có) sau đó lên liếp, rạch hàng và gieo hạt. Đối với các loại đất thịt, cần cày sâu phơi đất, làm nhỏ và tơi xốp đất Sau đó vun liếp, có thể bón lót phân chuồng ủ với 5% lân và kali. c Gieo trồng
Cải củ là cây trồng được gieo bằng hạt và việc gieo trồng ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của cây Kỹ thuật phân bố hạt giống để đảm bảo mật độ là rất quan trọng, với mật độ gieo trồng khoảng 5-6 kg/ha Dưới đây là một số kỹ thuật gieo hạt phổ biến nhất.
Hình thức gieo vãi hạt trong hình a cho phép phân bố đều trên bề mặt liếp Trong quá trình phát triển, người canh tác sẽ thực hiện việc tỉa thưa để duy trì mật độ cây trồng hợp lý.
- Ưu điểm: của hình thức gieo này là đơn giản, ít tốn thời gian và công lao động.
Cây trồng có thể phát triển không đồng đều nếu mật độ hạt giống phân bố không đồng nhất, điều này gây khó khăn trong việc làm vệ sinh cỏ dại, chăm sóc và thu hoạch Trong phương pháp gieo hạt theo từng hốc, các hốc được sắp xếp thẳng hàng và cách đều nhau.
- Ưu điểm: mật độ cây trồng được đảm bảo, giúp công đoạn chăm sóc và thu hoạch thuận lợi hơn.
BỘ PHẬN GIEO
Hạt cải củ có kích thước từ 3-4mm và khối lượng trung bình khoảng 0,013g, khác với các loại cây như khoai tây hay các hạt nhỏ như cải ngọt, xà lách Việc chọn bộ phận gieo theo nguyên lý khí động giúp phân phối hạt đồng đều và giảm lực tác động lên hạt, từ đó hạn chế hư hỏng khi gieo.
Chọn thùng chứa hạt kiểu máng do kết cấu đơn giản, hiệu quả làm việc khi lấy hạt cao.
Khi trồng cải củ theo liếp với 4 đến 6 hàng, nên sử dụng ống gieo chân không thay vì đĩa gieo Ống gieo có ưu điểm là cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo và giúp bảo vệ hạt khỏi va đập trước khi gieo xuống đất.
Chọn loại ống tôn vì có đặc tính ổn định nên không làm ảnh hưởng đến quá trình dẫn hạt từ trên bộ phận gieo xuống mặt liếp.
Quạt hút đóng vai trò quan trọng trong việc tạo áp suất thấp trong ống phân phối hạt, giúp hút hạt lên thành ống Với kích thước và khối lượng nhỏ của hạt, quạt li tâm là sự lựa chọn tối ưu cho hiệu quả hút hạt.
2 BỘ PHẬN PHÂN PHỐI TRO
Chọn bộ phận phân phối tro kiểu máng vì cấu tạo đơn giản, đáp ứng yêu cầu của việc phân phối tro.
BỘ PHẬN TẠO LỖ
Do đất canh tác chủ yếu là đất thịt, người dân đã sử dụng tro trấu làm chất mồi cho mỗi hốc, với độ sâu khoảng 120mm, do đó không cần dùng lưỡi sẻ rãnh.
Việc sử dụng lưỡi sẻ rãnh sẽ tạo ra các rãnh liên tục, dẫn đến hư hỏng bề mặt liếp và làm khó khăn trong việc loại bỏ tro Do đó, nên chọn kết cấu bộ phận tạo lỗ kiểu guồng quay lệch tâm và sử dụng dụng cụ “nọc” để tạo lỗ hiệu quả hơn.
BÁNH XE LẤP ĐẤT
Do đặc điểm gieo hạt yêu cầu hạt được gieo xuống khoảng 10mm dưới bề mặt tro, nên không sử dụng bánh xe lấp đất Thay vào đó, con lăn được sử dụng để làm phẳng bề mặt tro và tạo ra các rãnh gieo hạt.
Bộ phận phân phối tro
Chọn bộ phận phân phối tro kiểu máng vì cấu tạo đơn giản, đáp ứng yêu cầu của việc phân phối tro.
Do đất canh tác chủ yếu là đất thịt, người dân đã sử dụng tro trấu làm chất mồi cho mỗi hốc, với độ sâu khoảng 120mm, do đó không cần dùng lưỡi sẻ rãnh.
Sử dụng lưỡi sẻ rãnh có thể tạo ra các rãnh liên tục, dẫn đến hư hại bề mặt liếp và gây khó khăn trong việc loại bỏ tro Do đó, nên chọn kết cấu bộ phận tạo lỗ kiểu guồng quay lệch tâm và sử dụng dụng cụ “nọc” để tạo lỗ hiệu quả hơn.
Do đặc điểm gieo hạt yêu cầu hạt được gieo xuống dưới mặt tro khoảng 10mm, nên không sử dụng bánh xe lấp đất Thay vào đó, con lăn được sử dụng để làm phẳng mặt tro và tạo rãnh gieo hạt trên bề mặt tro.
Máy gieo hạt cải củ hoạt động hiệu quả trên địa hình đã được vun liếp sẵn, giúp tiết kiệm công sức vì không cần sử dụng cần rạch tiêu Thiết kế của máy cho phép di chuyển dễ dàng theo rãnh giữa các liếp, đảm bảo quá trình gieo hạt diễn ra thuận lợi.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY GIEO
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy gieo
Như phần chọn nguyên lý hoạt động phía trên, bộ phận tạo lỗ hoạt động theo kiểu guồng quay lệch tâm.
Nguyên lý hoạt động của guồng quay dựa trên việc trục chính quay, kết hợp với cấu trúc đĩa lệch tâm giúp các nọc luôn giữ vị trí vuông góc với mặt đất Điều này hạn chế sự trượt của nọc, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu Các bộ phận chính của guồng quay bao gồm những thành phần quan trọng cho quá trình vận hành.
3) Đĩa và thanh mang trục phụ
5) Đĩa lớn (chuyển động đồng tâm với đĩa lệch tâm)
7) Nọc (dùng để tạo lỗ)
Hình 4.1: Cấu tạo và hoạt động của máy gieo
Kết cấu guồng quay được mô tả rõ ràng trên bản vẽ, do đó phần thuyết minh chỉ cần trình bày những chi tiết thiết yếu phục vụ cho công tác tính toán.
1.1 Chọn hình dáng và kích thước nọc
Kích thước lỗ cần cấy là 70x70x120mm, và để ngăn chặn sự co rút của đất trong quá trình tạo lỗ, chúng ta lựa chọn kích thước và hình dạng của nọc như hình 4.1 Vật liệu chế tạo nọc được sử dụng là thép tấm C45 với độ dày 1,5mm.
Chiều cao từ đáy đến mặt trên của nọc là h = 120 mm
Chiều dài và rộng của nọc như nhau (tiết diện vuông) và l 1 = l 2 = 90 mm
Chọn 3 nọc để bố trí trên vòng tròn guồng quay, khi trục chính quay một vòng sẽ tạo ra 3 lỗ trên bề mặt liếp Để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật gieo hạt cải củ, khoảng cách giữa các lỗ theo chiều ngang cần đạt 200mm, trong khi khoảng cách theo chiều dọc phải nằm trong khoảng 220-240mm, đảm bảo rằng khoảng cách của các lỗ khi nọc cấy xuống đất phải thỏa mãn các tiêu chí này.
Ta chọn bánh xe chế tạo sẵn có đường kính ngoài cùng là 370mm Do đó khi bánh xe quay một vòng xe đi được quãng đường là: mm d
Để tính tỉ số truyền giữa bánh xe và trục chính, khoảng cách giữa các lỗ theo hàng dọc dao động từ 220-240mm Khi bánh xe quay một vòng, quãng đường xe di chuyển được chia thành 5 phần bằng nhau, dẫn đến kết quả là mm x 232,48 5.
= (Với x là khoảng cách 2 lỗ kế tiếp nhau).
Với giá trị của x đã được xác định, nó đáp ứng yêu cầu về khoảng cách Khi bánh xe quay một vòng, sẽ có 5 lỗ được tạo ra tương ứng Mỗi vòng quay sẽ tạo ra một kết quả nhất định.
Hình 4.2: Hình dáng sơ bộ nọc cấy lỗ
Hình 4.3: Hình dạng và kích thước bánh xe quay của trục chính tạo được 3 lỗ Ta tính được tỉ số truyền giữa bánh xe và trục chính:
= 3 i (tức khi trục chính quay 1vòng thì bánh xe quay tương ứng
Qua thực nghiệm, nọc được lắp đặt với khoảng cách 167mm so với tâm cho thấy quá trình cấy lỗ diễn ra ổn định, ít xảy ra hiện tượng trượt và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật.
Theo thiết kế, máy gieo hoạt động với vận tốc 2,5 km/h, sử dụng bánh xe có đường kính 370mm Từ đó, ta có thể tính được tốc độ quay của bánh xe là 35,82 vòng/phút, tương ứng với 3,75 rad/s.
Vậy tốc độ quay của trục chính là: s rad p vong n 59 , 7 / 6 , 25 /
Ta làm tròn tốc độ quay của trục chính n = 60 vong / p Û w = 6 , 28 rad / s
Trục phụ có chức năng mang nọc cấy lỗ Do đó trục chịu tác động trực tiếp của lực cấy.
Chọn trục rỗng có đường kính lớn hơn trục đặc giúp dễ dàng lắp đặt bộ phận cấy lỗ Việc sử dụng trục rỗng mang lại lợi thế trong các điều kiện làm việc tương tự, tối ưu hóa quá trình lắp ráp và cải thiện hiệu suất.
Chiều dài toàn trục: 840 mm Tính sức bền cho trục phụ mang dụng cụ cấy lỗ.
Theo thực nghiệm, lực cấy lớn nhất trên mỗi nọc là 300 N Để đảm bảo trục đủ bền khi tải trọng tăng cao, ta chọn F max @0 N Mô-men lớn nhất tác động lên trục được ước lượng là NN.m và việc tính toán trục sẽ được thực hiện trên phần mềm Inventor.
Mở phần mềm Inventor ta vào thẻ Design sau đó chọn mục Frame/ Beam/ column calculator
Hình 4.4: Bộ phận guồng quay
Sau khi nhập các thông số về lực, mô-men cho trục ta có bảng kết quả như sau:
Beam and Column Calculator (Version: 2012 (Build 160160000, 160))
Yield Strength S y 689 MPa Modulus of Elasticity E 206700 MPa Modulus of Rigidity G 41000 MPa
Beam Calculation Calculation Properties Include
Yes Shear Displacement Ratio β 1.484 ul Number of Divisions 1000 ul Mode of reduced stress HMH
Hình 4.5: Môi trường tính toán trục
Hình 4.7: Biểu đồ lực cắt
Hình 4.8: Biểu đồ mô-men uốn
Hình 4.9: Biểu đồ chuyển vị góc
Hình 4.10: Biểu đồ chuyển vị đứng
Hình 4.11: Biểu đồ ứng suất xoắn
Hình 4.12: Biểu đồ ứng suất cắt Shear Stress
Hình 4.13: Biểu đồ ứng suất xoắn
Qua các biểu đồ trên cho thấy đường kính lý tưởng nhất cho trục là f 23 , dựa vào kích thước phôi thép thực tế ta chọn trục có đường kính f 25
Trục chính đóng vai trò quan trọng trong việc nhận và truyền động từ hộp giảm tốc, đảm bảo quá trình cấy lỗ và cung cấp chuyển động quay cho bánh xe cùng các bộ phận khác như hệ thống phân phối tro và hạt Công suất lớn nhất của trục chính bao gồm công suất di chuyển xe và công suất cấy lỗ Do đó, để tính toán độ bền cho trục chính, cần xác định công suất cần thiết cho việc quay bánh xe, công suất cấy lỗ và công suất truyền động từ hộp giảm tốc đến trục chính.
1.3.1 Tính công suất cần thiết để xe di chuyển:
Qua mô hình vẽ trên máy tính ta tính được khối lượng gần đúng của máy gieo là m50kg Ta tính được lực tác dụng lên bánh xe là
Xe di chuyển trên bốn bánh với lốp cao su nên ta lấy hệ số ma sát giữa lốp với đất k=1,2
Lực ma sát lăn sinh ra cản lại sự di chuyển của bánh xe là
F ms = 0 = 3500 1 , 2 = 4200 Để xe có thể di chuyển được thì cần có lực kéo thắng được lực ma sát trên,
Hình 4.14: Biểu đồ thể hiện đường kính lý tưởng
Mô-men tác dụng lên bánh xe là : M = 4200 0 , 185 = 777 N m
Theo yêu cầu thiết kế xe di chuyển với vận tốc v = 2,5 km/h = 0,69m/s ta tính được vận tốc quay của bánh xe là n5,4 vòng/p hay vận tốc góc w = 3 , 7 rad / s
Mô-men xoắn được tính theo công thức w
N ct = Trong đó: M là mô-men tác dụng lên trục bánh xe, w là vận tốc góc của bánh xe. kW W
Gọi N 1 và N 2 lần lượt là công suất truyền động ở mỗi bánh xe sau Máy gieo truyền động bằng 2 bánh xe sau nên công suất truyền động ở mỗi bánh là :
1.3.2 Tính toán, thiết kế các bộ truyền cho trục chính
Chọn loại truyền động là truyền xích do tỉ số truyền ổn định, lực tác dụng lên trục nhỏ hơn so với bộ truyền đai.
1.3.2.1 Truyền động từ trục chính đến bánh xe
Trục đảo tro
Để tro không bị vón cục hay nén chặc gây khó khăn trong quá trình phân phối tro, ta thiết kế trục đảo tro.
Trục đảo tro được thiết kế với các cánh trộn nhằm mục đích làm xốp tro trước khi đưa vào máng chứa Thực nghiệm cho thấy, vận tốc quay của trục đạt n = 60 vòng/phút, đáp ứng yêu cầu làm việc hiệu quả.
Kích thước trục và cánh trộn:
Trục làm việc với tải không lớn nên ta chọn trục có đường kính ngoài mm
= 22 f , tại vị trí ngoài ta lắp ổ bi nên trục được hạ bậc xuống còn f = 20 mm
Và vị trí lắp đĩa xích là f 18 mm
Cánh trộn: chọn kiểu cánh trộn hình trụ, chiều dài và đường kính cánh
Hình 4.61: Sơ đồ vị trí tương đối giữ ống phân phối tro và bộ phận cấy lỗ
Sơ đồ kết cấu trục và bố trí cánh trộn được trình bày như hình 4.61
Trong thiết kế bộ truyền động cho trục đảo tro, chúng tôi đã chọn bộ truyền xích do tốc độ làm việc của trục không cao và lực tác dụng lên trục ít Với công suất nhỏ của trục, bộ truyền được thiết kế phù hợp với điều kiện làm việc Các thông số của bộ truyền đã được xác định sau khi hoàn tất thiết kế.
Chain : ISO 10190:1992 - Motor cycle chains Chain size designation 08 MA-52
Number of Chain Links X 52.000 ul Number of Chain Strands k 1.000 ul Minimum width between inner plates b 1 6.250 mm
Maximum Roller Diameter d 1 7.770 mm Maximum pin body diameter d 2 4.000 mm Maximum inner plate depth h 2 12.100 mm Maximum outer or intermediate plate depth h 3 12.100 mm Maximum width over bearing pins b 12.600 mm
Maximum inner plate width t 1 1.270 mm Maximum outer or intermediate plate width t 2 1.270 mm
N Specific Chain Mass m 0.400 kg/m Chain construction factor φ 1.000 ul
Hình 4.62: Sơ đồ kết cấu trục đảo tro
Required service life L h 1700.000 hr Maximum chain elongation ΔL max 0.030 ul
Lubrication Recommended (see notes below)
Shock factor Y 1.000 ulService factor f 1 1.000 ulSprocket size factor f 2 1.000 ulStrands factor f 3 1.000 ulLubrication factor f 4 1.000 ulCenter distance factor f 5 1.299 ulRatio factor f 6 1.200 ulService life factor f 7 0.419 ul
Maximum tension in chain span F Tmax 49.557 N Static safety factor S S > S Smin 302.684 ul > 7.000 ul Dynamic safety factor S D > S Dmin 302.684 ul > 5.000 ul Bearing pressure p B < p 0 * λ 1.339 MPa
Chain service life for specified elongation t h > L h 70346 hrChain link plates service life t hL > L h 2777778 hrRoller and bushing service life t hr > L h 73975 hr
Bộ phận gieo
Chọn ống trụ nhựa PVC với đường kính ngoài 150 mm để làm trục lấy hạt, nhờ vào khối lượng nhẹ, dễ gia công và thay thế khi cần sửa chữa Thiết kế máy gieo cho phép gieo trên liếp với 4 hàng dọc, mỗi hàng cách nhau 200 mm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắp đĩa xích.
Biểu đồ trong Hình 4.63 minh họa phạm vi sử dụng của bộ truyền xích với chiều dài ống là 800 mm Trên bề mặt ống, các lỗ được bố trí nhằm giữ hạt cho đến khi chúng đến vị trí ống dẫn và thả xuống Để đảm bảo hiệu quả, đường kính của lỗ phải nhỏ hơn kích thước nhỏ nhất của hạt cải, nhằm tránh việc lực hút làm hạt dính chặt vào lỗ, trong khi vẫn phải đủ lớn để tạo áp suất hút cần thiết để giữ hạt.
Hạt cải củ có kích thước cạnh lớn nhất là 4 mm và cạnh nhỏ nhất là 2.2 mm Do đó, cần khoan lỗ có đường kính f2 (mm) trên thân ống để phù hợp với kích thước của hạt.
Bố trí lỗ hút hạt trên thân ống là một yếu tố quan trọng trong quá trình phân phối hạt Ống phân phối hạt nhận truyền động trực tiếp từ bộ phận phân phối tro, với thiết kế cho phép mỗi vòng quay của ống phân phối tro sẽ phân phối cho ba lỗ dưới mặt liếp Để tối ưu hóa hiệu suất, số lượng lỗ trên ống được bố trí sao cho mỗi vòng quay cũng gieo được ba lỗ.
Vậy số lỗ trên một vòng tròn của ống phân phối hạt là ba lỗ.
4.2 Cụm con lăn trong thân ống Để hạt sau khi được hút và giữ trên thân ống có thể rơi xuống tại vị trí ống dẫn hạt thì cần có cơ cấu làm mất áp suất hút tại các lỗ Ta chọn cơ cấu kiểu con lăn như hình 78.
Khi chọn lò xo cho con lăn, cần lưu ý rằng có nhiều loại lò xo như lò xo kéo, lò xo nén và lò xo xoắn Lò xo xoắn là lựa chọn tối ưu nhờ kích thước nhỏ gọn nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất làm việc Để cải thiện khả năng che kín lỗ khi con lăn di chuyển trên thành ống, vật liệu cao su có tính đàn hồi được chọn làm chất liệu cho con lăn.
Hình 4.64: Sơ đồ bố trí lỗ trên thân ống
4.3 Thùng chứa hạt và ống dẫn hạt
Thùng chứa hạt có vai trò quan trọng trong việc cung cấp hạt cho ống gieo, giúp dẫn hạt từ ống gieo xuống mặt liếp một cách hiệu quả Hình dáng và kết cấu của thùng cần phải phù hợp với ống gieo để đảm bảo việc lấy hạt diễn ra dễ dàng, không gây thất thoát hay hư hỏng hạt Ống dẫn hạt cũng cần đạt yêu cầu dẫn hạt đồng loạt tại các vị trí gieo Chúng tôi đã chọn ống nhựa PVC có đường kính ngoài 150mm làm vật liệu cho ống gieo, vì vậy thùng chứa hạt và ống dẫn hạt sẽ có hình dạng như hình 4.65 và hình 4.66.
Kích thước thùng chứa hạt cần được xác định sao cho đủ để chứa hạt trong quá trình gieo, đồng thời không quá lớn để tránh cồng kềnh và lãng phí vật liệu Việc tính toán kích thước thùng chứa hạt là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả sử dụng.
Số lượng hạt trong 1cm³ thùng chứa được ký hiệu là s, với giá trị trung bình s tb = 90 hạt/cm³ dựa trên khảo sát thực tế Chúng ta sẽ lựa chọn thùng chứa có thể tích phù hợp để đảm bảo hiệu quả sử dụng.
Chọn kích thước thùng chứa như hình vẽ:
Hình 4.66: kích thước sơ bộ thùng chứa hạt
Bộ phận phân phối hạt có công suất nhỏ yêu cầu chọn trục phù hợp với điều kiện làm việc, trong đó trục rỗng là lựa chọn tối ưu để hút không khí từ ống phân phối hạt Trên thân trục, các lỗ được khoét để dẫn không khí ra ngoài, với kích thước và số lượng lỗ phụ thuộc vào thiết kế của ống phân phối Để đảm bảo lực hút hạt hiệu quả, tổng diện tích mặt cắt ngang của các lỗ trên trục phải lớn hơn tổng diện tích mặt cắt ngang của các lỗ trên ống Kích thước của các lỗ này sẽ được tính toán trong phần thiết kế quạt hút.
Kết cấu trục được thển hiện trên bản vẽ
4.5 Thiết kế bộ truyền cho bộ phận phân phối hạt
Bộ phận phân phối hạt yêu cầu độ chính xác cao trong tỉ số truyền và không cho phép có sự trượt trong quá trình truyền động, vì vậy chúng ta lựa chọn kiểu truyền động bằng xích Với công suất nhỏ của bộ phận này, thiết kế bộ truyền sẽ được tối ưu hóa để phù hợp với điều kiện hoạt động.
Ta thiết kế được bộ truyền có các thông số như sau:
Hình 4.67: Kính thước ống dẫn hạt
Chain : ISO 10190:1992 - Motor cycle chains Chain size designation 05 MB-114
Number of Chain Links X 114.000 ul Number of Chain Strands k 1.000 ul Minimum width between inner plates b 1 5.720 mm
Maximum Roller Diameter d 1 4.770 mm Maximum pin body diameter d 2 3.300 mm Maximum inner plate depth h 2 7.600 mm Maximum outer or intermediate plate depth h 3 7.600 mm
Maximum width over bearing pins b 9.720 mm
Maximum inner plate width t 1 0.800 mm Maximum outer or intermediate plate width t 2 0.800 mm
Chain bearing area A 28.000 mm^2 Tensile Strength F u 8900.000 N Specific Chain Mass m 0.350 kg/m Chain construction factor φ 1.000 ul
Required service life L h 1700.000 hr Maximum chain elongation ΔL max 0.030 ul
Lubrication Recommended (see notes below)
Power correction factorsShock factor Y 1.000 ulService factor f 1 1.000 ulSprocket size factor f 2 1.000 ulStrands factor f 3 1.000 ulLubrication factor f 4 1.000 ulCenter distance factor f 5 0.949 ulRatio factor f 6 1.200 ul
Maximum tension in chain span F Tmax 156.125 N
Static safety factor S S > S Smin 57.005 ul > 7.000 ul Dynamic safety factor S D > S Dmin 57.005 ul > 5.000 ul
The service life of chains is determined by specified elongation, with a threshold of t h > L h 2777778 hours Similarly, the service life of chain link plates is indicated by t hL > L h 2777778 hours, while roller and bushing service life is marked by t hr > L h 2777778 hours Proper adjustment of the pipe position is essential when installing the chain drive system to ensure optimal performance and longevity.
Hình 4.68 : Biểu đồ thể hiện khả năng hoạt động của bộ truyền
Dựa trên mô hình lắp ráp, khoảng cách từ vị trí hạt bắt đầu rơi đến mặt tro được đo là 150 mm Bên cạnh đó, khoảng cách từ vị trí hạt rơi đến nọc cấy lỗ khi nọc đang ở phương đứng là 437 mm.
Để đảm bảo hạt rơi đúng vị trí cần gieo, cần xác định góc b giữa đường tâm lỗ giữ hạt và phương ngang Việc tính toán vị trí của ống phân phối hạt là rất quan trọng để hạt chạm mặt tro chính xác.
Theo công thức tính rơi tự do ta có:
S = Trong đó g là gia tốc trọng trường, t là thời gian rơi và S là quãng đường vật rơi s g t roi S 0 , 17
= ị (thời gian hạt bắt đầu rơi đến chạm mặt tro).
Như vậy khi hạt bắt đầu rơi thì vị trí lỗ chuẩn bị gieo hạt cần cách vị trí hạt rơi xuống một khoảng là mm m t v
S 1 = maygieo roi = 0 , 69 0 , 17 = 0 , 117 = 117 Với v maygieo là vận tốc tiến của máy gieo, t roi là thời gian cần thiết để hạt rơi chạm mặt tro.
Do khoảng cách giữa vị trí hạt rơi và vị trí nọc cấy lỗ là cố định, việc điều chỉnh góc b là cần thiết để đảm bảo hạt rơi đúng vị trí mong muốn.
Ta tính giá trị góc b như sau:
Gọi a là khoảng cách từ tâm lỗ chuẩn bị gieo hạt đến vị trí hạt rơi. mm a = 201 , theo tính toán ta cần một khoảng S 1 = 117 mm ị khoảng dư là d = 201 - 117 = 84 mm
Khi ống phân phối hạt quay
1 vòng (120 0 ) thì tương ứng với một khoảng di chuyển của xe là 232mm Ta có quy tắc tam suất sau:
Tính toán thiết kế quạt hút
5.1 Nhiệm vụ và yêu cầu quạt hút
Quạt tạo áp suất thấp trong ống phân phối hạt để hút hạt dính vào lỗ trên thân ống.
Quạt cần tạo ra áp suất vừa đủ để hút và giữ hạt, tránh công suất quá lớn để không làm hao tổn năng lượng máy Nếu áp suất hút quá cao, hạt sẽ dính chặt vào lỗ ống phân phối, dẫn đến quá trình gieo hạt không chính xác.
5.2 Tính toán quạt hút và thiết kế truyền động cho quạt hút
Chọn quạt li tâm kiểu kín Gọi: F H là lực hút tác dụng lên mỗi hạt
H là áp suất hút do quạt tạo ra d tx : là diện tích bề mặt hạt tiếp xúc giữa hạt với lỗ trên thân ống
Ta có công thức: F H = H d tx (1) Ước lượng bề mặt hạt tiếp xúc với lỗ trên thân ống nhỏ nhất bằng tiết diện cắt ngang của lỗ
Ta có : S lô = p r 2 (r là bán kính lỗ)
Từ (1) và (2) ta có: F H = H p r 2 (3) Để giữ được hạt trên ống phân phối hạt trong lúc ống quay thì l
F > + (4) Trong đó : G = g m : trọng lượng của hạt
F i = : lực li tâm m : khối lượng của hạt m = 0 , 072 10 - 3 kg
R : bán kính của ống phân phối hạt ( R = 0 , 1 m ) w : vận tốc góc của ống phân phối ( w = p rad / s )
Ta tính được tốc độ dòng khí qua lỗ theo công thức sau: b r H
Trong đó : r là trọng lượng riêng của không khí b ' là hệ số co hẹp dòng, chọn b ' = 1 s m
Lưu lượng dòng khí qua lỗ:
Q = Với S là tiết diện mặt cắt ngang của lỗ giữ hạt, lỗ có đường kính d = 2 mm
Theo thiết kế, trên ống gieo có tất cả là 24 lỗ nên Lưu lượng tổng cộng qua các lỗ là s m Q
Q tc = 24 = 24 276 , 46 10 - 6 = 6335 10 - 6 3 / ị Lưu lượng ở cửa ra ống hút s m Q
Q ra = 2 tc = 2 6335 10 - 6 = 12670 10 - 6 = 12 , 7 10 - 3 3 / ị Công suất quạt cần thiết được tính theo công thức h r k quat
= (công thức 5.24 trang 154-TL8) Hay ta có công thức tương đương như sau: h 1000
N quat = g (với H là áp suất tính theo chiều cao cột nước) Trong đó h là hiệu suất của quạt, h = 0 , 4 - 0 , 5 , ta lấy h = 0 , 4 kW
Công suất động cơ kéo quạt là td đc
= (công thức 5.25-TL8) hay td quat đc m N
Trong công thức này, hệ số dự trữ công suất m có giá trị từ 1,05 đến 1,2, với m càng lớn khi công suất càng nhỏ; chúng ta chọn m = 1,1 Hiệu suất truyền động h tđ được xác định cho loại truyền động đai, với giá trị trong khoảng 0,95 đến 0,98, và chúng ta chọn h tđ = 0,96.
Vậy công suất động cơ kéo quạt là kW
Ta chọn số vòng quay của quạt là n%00 vòng/p
Vận tốc không khí ở ống hút V ' chọn 0 , 5 V tb < V ' < V tb , (trang 135_TL9)
V tb là vận tốc làm việc theo yêu cầu, theo kết quả tính toán trên ta có s m
V tb = 22 / , ta chọn V ' = 12 m / s Đường kính trong của quạt tính theo công thức n mm
Đường kính ống vào thường được chọn là Dv ≥ D1, với D1 là 70 mm Trong trường hợp này, Dv được chọn là 75 mm Đối với quạt, đường kính ngoài D2 thường được xác định theo số liệu thực nghiệm trong lĩnh vực máy nông nghiệp, và giá trị thường là 1,75 lần đường kính ống vào.
Do đó ta chọn D 2 = 2 D 1 = 140 mm
Chiều dài cánh được tính theo công thức sau
5.2.2 Thiết kế bộ truyền cho quạt hút
Quạt hút có công suất động cơ N = 0,113 kW và tốc độ quay của trục cánh quạt là n = 2500 vòng/phút Tốc độ quay của trục động cơ là n = 1800 vòng/phút Chúng tôi đã chọn phương pháp truyền động đai và dựa trên các thông số này, thiết kế bộ truyền tương ứng.
Display name V-Belt ANSI/RMA IP-20
Minimum recommended pulley datum diameter D wmin 76.200 mm
Maximum flex frequency f max 60.000 Hz
Maximum belt speed v max 30.480 mps
Base power rating P RB 2.130 kW
Grooved Pulley 2 Properties Strength check
Arc of contact correction factor c 1 0.986 ul
Resultant service factor c PR 16.546 ul Length correction factor c 3 0.890 ul Number of belts correction factor c 4 1.000 ul Number of pulleys correction factor c 5 1.000 ul Modify friction with speed factor f mod 0.012 s/m
Belt flex frequency f b 14.683 Hz Number of belts required z er 0.073 ul
Belt installation tension F t 20.470 NMaximum tension in belt span F tmax 27.468
Kiểm nghiệm bộ truyền trục vít
Bộ truyền trục vít được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn Để đảm bảo các yêu cầu khi hoạt động ta kiểm tra lại bộ truyền.
Công suất truyền động tại trục lắp bánh vít được xác định là N = 4,1 kW Với hiệu suất của bộ trục vít bánh vít là 76%, công suất ở trục vít được tính toán là Ntv = 4,1 / 76% = 5,39 kW.
Số vòng quay của bánh vít được tính bằng công thức n bv = 60 vong / p, trong đó p là số vòng quay của đĩa xích trên trục Với bộ truyền có tỉ số truyền i = 30, số vòng quay của trục vít sẽ là n tv = 60 x 30 = 1800 vong / p.
Dựa vào các thông số trên ta kiểm bộ truyền trục vít được kết quả như sau:
Limit Deviation of Shaft Angle F β 0.0090 mm
Limit Deviation of Center Distance f a 0.032 mm
Type of model Component Component
Outside Diameter d a 57.330 mm 207.341 mm Root Diameter d f 29.610 mm 179.621 mm
Base Circle Diameter d b 42.032 mm 177.602 mm Work Pitch Diameter d w 50.471 mm 189.000 mm
Worm gear Chamfer Angle δ 31.55 deg
Axial Tooth Thickness s x 9.896 mm 11.986 mmLimit Circumferential Run-out F r 0.0130 mm 0.0400 mm
Virtual Number of Teeth z v 30.897 ul Min Recommended Correction x min -1.345 ul
Hardened Steel brass CuZn35AlFe3
Modulus of Elasticity E 206000 MPa 103000 MPa
Bending Fatigue Limit σ Flim 270.0 MPa
Contact Fatigue Limit σ Hlim 200.0 MPa
Hardness in Tooth Side VHV 150 ul
Base Number of Load Cycles in Bending N Flim 250000000 ul Base Number of Load Cycles in Contact N Hlim 250000000 ul
W?hler Curve Exponent for Bending q F 9.000 ul
W?hler Curve Exponent for Contact q H 8.000 ul
Max Slide Speed v max 4.000 mps
Factors of Additional Load Overload Factor K o 1.200 ul Dynamic Factor K v 1.030 ul Lewis Form Factor y 0.125 ul
Surface-fatigue Limiting Load Fw 9343.281 N Bending-fatigue Limiting Load Fs 14844.025 N
Qua kiểm nghiệm bộ truyền thỏa yêu cầu
6.1 Kiểm nghiệm sức bền trục lắp bánh vít:
Trục lắp trục vít chịu lực tại hai vị trí: vị trí lắp bánh vít và vị trí lắp đĩa xích.
Theo kết quả tính toán các bộ truyền, lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp bánh vít được xác định như sau: Lực vũng F_t là 5677,245 N, mô men M là 536,5 N.m, lực dọc trục F_a là 967,041 N, và lực hướng kính F_r là 1844,293 N.
Kết cấu và sơ đồ bố trí lực được trình bày theo sơ đồ hình 81 Lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp đĩa xích:
Theo kết quả kiểm nghiệm bộ truyền trục vít bánh vít trên ta có mô-men xoắn M ằ 557 N m
Qua tính toán ta có kết quả như sau: preview
Hình 4.71 : Biểu đồ lực cắt
Hình 4.73: Biểu đồ chuyển vị góc
Hình 4.75: Biểu đồ ứng suất cắt
Hình 4.76: Biểu đồ ứng suất xoắn
Hình 4.77: Biểu đồ thể hiện đường kính trục lý tưởng tại các tiết diện
Dựa vào biểu đồ trên so với kích thước trục trong hộp giảm tốc thì trục thỏa yêu cầu thiết kế.
6.2 Kiểm nghiệ m trục vít bằng phương pháp phân tích ứng suất
Các thông số về lực tác dụng lên trục vít:
Lực vòng trên trục vít bằng lực dọc trục trên bánh vít:
F t _ trutvit ằ 967 Lực dọc trục trên trục vít bằng lực vòng trên bánh vít:
F a _ trutvit ằ 5677 Lực hướng tâm trên trục vít bằng lực hướng tâm trên bánh vít
Ta tiến hành tính toán trục vít như sau:
Mở file ipt chứa chi tiết trục vít, sau đó vào đường dẫn:
Environment/ Stress analysis/create Simulation ta tiến hành đặt lực và mô phỏng kết quả tính toán ta được kết quả như sau:
Ultimate Tensile Strength 345 MPa Stress
Young's Modulus 220 GPa Poisson's Ratio 0.275 ul Shear Modulus 86.2745 GPa Stress Thermal
Expansion Coefficient 0.000012 ul/c Thermal Conductivity 56 W/( m K ) Specific Heat 460 J/( kg c ) Part Name(s) Worm
Hình 4.79: Ứng suất thứ nhất
Các biểu đồ cho thấy rằng ứng suất trên trục vít luôn nhỏ hơn mức ứng suất cho phép, điều này chứng tỏ trục vít đáp ứng đầy đủ tiêu chí về độ bền trong quá trình hoạt động.
Hình 4.81 : Hệ số an toàn đối với trục vít
Tính và chọn hộp đảo chiều
Máy gieo hạt cần có khả năng di chuyển lùi trong một số trường hợp vận hành Tốc độ di chuyển lùi được chọn bằng 2,5 km/h, tương đương với tốc độ tiến Để đảm bảo hiệu quả hoạt động, hộp đảo chiều quay được lựa chọn với tỷ số truyền i = 1:1.
Tính công suất trên các trục hộp đảo chiều:
Gọi n 1 , n 2, n 3 và N 1 , N 2, N 3 lần lượt là số vòng quay trong một phút và công suất của các trục: trục 1, trục 2 và trục 3
Dựa vào sơ đồ động bên dưới ta tính được công suất và số vòng quay các trục như sau:
Trục 3: trục 3 truyền động cho trục vít với tỉ số truyền i 3 = 1 : 1 , theo kết quả tính trong phần trên, trục vít có công suất là N tv = 5 , 39 kW và số vòng quay trục vít là n tv = 1800 vong / p Do đó trục 3 có công suất và số vòng quay là: p vong n n 3 = tv = 1800 / , N 3 = N tv h xich = 5 , 39 / 98 % = 5 , 5 kW
Trục 2: trục 2 là trục trung gian để lắp bánh răng trung gian , tỉ số truyền giữa trục 2 và trục 3 là i 2 , 3 = 3 : 2 Do đó số vòng quay và công suất trên trục 2 là: p vong i n n 2700 /
Trục 1: tỉ số truyền trục 1 và trục 2 là i 1 , 2 = 2 : 3 , ta tính được số vòng quay và công suất của trục 1 là : p vong i n n 1800 /
Chúng ta lựa chọn hộp đảo chiều với công suất trục vào là N = 5,73 kW và vận tốc quay n = 1800 vòng/phút Công suất ở trục ra là N = 5,39 kW, với vận tốc quay cũng là n = 1800 vòng/phút.
Chọn động cơ
Dựa vào công suất tính được ở hộp đảo chiều ta chọn loại động cơ là động cơ diezen có công suất N đc = 9 HP = 6 , 84 kW
Chọn li hợp từ động cơ đến hộp đảo chiều
Dựa vào đặc điểm làm việc không yêu cầu bôi trơn, chúng tôi đã chọn kiểu li hợp ma sát khô Li hợp được thiết kế để truyền công suất cho trục với công suất N = 4,69 kW và số vòng quay n = 1800 vòng/phút Do kết cấu li hợp phức tạp, bản vẽ chỉ thể hiện hình khối.
Chọn cơ cấu lái
Cơ cấu lái kiểu vô-lăng sử dụng hộp trục vít để truyền động cho các thanh lái tới trục bánh xe, mang lại lợi ích về lực lái nhẹ và khả năng tự hãm khi không có lực từ người điều khiển Hình 95 minh họa hình dáng bên ngoài của cụm cơ cấu lái.
Chọn li hợp cho bánh xe
Máy gieo thường hoạt động trên các đoạn đường thẳng, giúp việc điều khiển xe trở nên dễ dàng Tuy nhiên, khi cần quay đầu ở cuối đoạn đường gieo, nếu không có bộ phận li hợp, bánh xe có thể trượt Vì vậy, việc thiết kế bộ phận li hợp cho bánh xe là rất cần thiết.
Kết cấu li hợp được thể hiện trên bản vẽ lắp
Hình 4.83 : Hình dáng bộ phận lái
Kiểm nghiệm bền cho trục bánh xe sau
Trục bánh xe chịu tải trọng phía sau của xe và lực tác dụng từ bộ truyền xích Đĩa xích được lắp trên trục có khả năng xoay tròn, do đó trục không chịu mô-men xoắn mà chỉ chịu lực cắt.
Gọi F là lực do trọng lượng xe tác dụng lên trục, ta ước lượng F = 1500 N , lực này được chia thành hai lực nhỏ F F 750 N
1 = = = tác dụng lên trục tại vị trí lắp ổ bi đỡ.
Lực tác dụng lên trục được tính trong phần thiết kế bộ truyền xích,
Ta tính bền cho trục được kết quả sau:
Maximal Bending Stress σ B 61.336 MPa Maximal Shear Stress τ S 6.268 MPa Maximal Torsional Stress τ 0.000 MPa Maximal Tension Stress σ T 0.000 MPa Maximal Reduced Stress σ red 61.895 MPa Maximal Deflection f max 208.009 microm
Hình 4.84: Sơ đồ phân bố lực
Hình 4.86: Biểu đồ mô-men uốn
Hình 4.88: Biểu đồ chuyển vị đứng
Hình 4.89: Biểu đồ ứng suất uốn
Biểu đồ cho thấy đường kính trục lớn nhất là f 42,8 mm Chúng ta chọn đường kính trục có tiết diện lớn nhất là f 44 mm Tại các vị trí lắp ổ bi, đường kính được chọn là f 30 mm và f 25 mm Ngoài ra, ở đầu trục để gắn nắp chụp cho ổ bi, chúng ta tạo ren ở đoạn ngoài cùng với đường kính f 20 mm.
Kết cấu trục được trình bày trên bản vẽ.
Xuất khẩu gạo và phát triển nông sản đang trở thành nhu cầu cấp thiết trong bối cảnh xã hội phát triển, khi mà nhu cầu hàng hóa nông sản ngày càng tăng cao Điều này đặt ra thách thức lớn cho ngành nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt khi lực lượng lao động trong lĩnh vực này đang giảm do chuyển đổi sang công nghiệp Đồng bằng Sông Cửu Long nổi bật là vựa lúa chính và khu vực sản xuất thực phẩm lớn, với nhiều loại rau màu, trong đó cải củ mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nông dân Tuy nhiên, sản xuất vẫn còn nhiều công đoạn thủ công, đặc biệt trong khâu gieo trồng, dẫn đến năng suất lao động thấp và khó khăn trong chăm sóc, thu hoạch Nhằm cải thiện tình hình này, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Sử dụng phần mềm Inventor tính toán thiết kế và lập quy trình công nghệ gia công một số chi tiết điển hình” để áp dụng kiến thức vào thực tiễn và thiết kế sản phẩm cơ khí.
Vì thời gian và kiến thức còn hạn chế, chúng em không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài Chúng em rất mong nhận được sự góp ý từ quý thầy cô và các bạn để hoàn thiện đề tài này hơn.
Nguyễn Vũ Lâm Nguyễn Đình Khiêm
PHẦN 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 9
1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 9
2 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM INVENTOR 11
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14
VÀ LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 14
3.1 Sơ lược về cây cải củ 15
3.1.1 Nguồn gốc cây cải củ 15
3.1.2 Tình hình gieo trồng cây cải củ: 16
3.1.3 Công dụng cây cải củ 16
3.1.4 Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây cải củ 17
3.1.5 Kỹ thuật gieo trồng và chăm sóc 17
3.2 Sơ lược về các loại máy gieo 19
4.2.2 Yêu cầu kỹ thuật của máy gieo 21
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY GIEO 30
1.1 Chọn hình dáng và kích thước nọc 31
1.3.1 Tính công suất cần thiết để xe di chuyển: 38
1.3.2 Tính toán, thiết kế các bộ truyền cho trục chính 39
2 Bộ phận phân phối tro 68
2.1 Thân ống phân phối tro 68
2.3 Mặt bích ống phân phối tro 71
4.2 Cụm con lăn trong thân ống 80
4.3 Thùng chứa hạt và ống dẫn hạt 81
4.5 Thiết kế bộ truyền cho bộ phận phân phối hạt 82 Điều chỉnh vị trí ống gieo khi lắp bộ truyền xích 84
5 Tính toán thiết kế quạt hút 86
5.1 Nhiệm vụ và yêu cầu quạt hút 86
5.2 Tính toán quạt hút và thiết kế truyền động cho quạt hút 86
5.2.2 Thiết kế bộ truyền cho quạt hút 88
6 Kiểm nghiệm bộ truyền trục vít 89
6.1 Kiểm nghiệm sức bền trục lắp bánh vít: 92
6.2 Kiể m nghiệm trục vít bằng phương pháp phân tích ứng suất 97
7 Tính và chọn hộp đảo chiều 100
9 Chọn li hợp từ động cơ đến hộp đảo chiều 101
11 Chọn li hợp cho bánh xe 101
12 Kiểm nghiệm bền cho trục bánh xe sau 102
13 Kiểm nghiệm bền khung sườn máy gieo 105
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 110
PHẦN 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Việt Nam hiện nay là một nước nông nghiệp đa ngành, với sự chuyển biến trong cơ cấu sản xuất nông nghiệp Trước đây, cây lúa nước là cây trồng chủ yếu, nhưng gần đây, các loại cây công nghiệp ngắn ngày như mía, bắp lai, đậu nành và hoa màu ngày càng phổ biến Đồng Bằng Sông Cửu Long, nổi bật với vai trò là vựa lúa lớn nhất cả nước, đã áp dụng hình thức luân canh tăng vụ, cho thấy hiệu quả kinh tế vượt trội so với chuyên canh cây lúa.
Nông dân ở nhiều vùng ĐBSCL đã tích cực chuyển đổi cơ cấu cây trồng, tạo ra những vùng chuyên canh rau màu nổi tiếng như Vĩnh Châu, An Hiệp (Sóc Trăng), Bình Minh, Long Mỹ, Mang Thít (Vĩnh Long) Các loại cây trồng phổ biến bao gồm rau cải, dưa, đậu phộng và hành tím, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho người dân.
Hình 1.1 : Trồng rau màu trên đất ruộng
Cây củ cải trắng là một trong những loại cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người dân Với đặc tính sinh trưởng ngắn ngày giống như các loại cây họ cải khác, củ cải trắng nổi bật với sản phẩm thu hoạch là phần củ, có khối lượng lớn và năng suất cao Cây cải củ sinh trưởng mạnh mẽ, dễ chăm sóc và quá trình làm sạch sau thu hoạch cũng đơn giản, chính vì vậy nhiều nông dân đã chọn cây này làm đối tượng canh tác chính, và ở một số địa phương, nó được xem là cây trồng chủ lực.
Cây cải củ phát triển tốt trên đất tơi xốp và được trồng nhiều ở vùng đất pha cát, bãi bồi Gần đây, người dân đã mở rộng trồng cải củ trên đất thịt ở Mang Thít, Tam Bình (Vĩnh Long) với diện tích hàng trăm ha, đạt hiệu quả tương đương với đất pha cát Tuy nhiên, canh tác trên đất ruộng đòi hỏi nhiều công lao động hơn trong khâu gieo trồng, làm tăng chi phí sản xuất và giảm hiệu quả kinh tế Do đó, việc chế tạo máy gieo hạt cải củ là cần thiết, giúp giảm công lao động và tạo điều kiện thuận lợi cho chăm sóc và thu hoạch.
Hình 1.2: Trồng củ cải trắng với quy mô lớn
Hiện nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã nâng cao hiệu quả trong công việc tính toán và thiết kế sản phẩm cơ khí, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí chế tạo Các phần mềm như Inventor, Solidworks, và Catia trở nên phổ biến trong ngành này, trong đó Inventor nổi bật với khả năng đáp ứng các yêu cầu thiết kế và tính toán Do đó, chúng tôi đã chọn đề tài “Sử dụng phần mềm Inventor tính toán thiết kế máy gieo hạt cải củ”.
2 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM INVENTOR
Inventor là phần mềm thiết kế sản phẩm cơ khí phổ biến, được nhiều tác giả trong và ngoài nước giới thiệu trong sách và nghiên cứu Dưới đây là những đặc tính chính của Inventor hỗ trợ trực tiếp cho quá trình thiết kế.
Xây dựng mô hình 3D nhanh chóng.
Hệ thống thư viện với nhiều chi tiết theo các tiêu chuẩn Hình 1.4: Xây dựng mô hình 3D của chi tiết
Hình 1.5: Thư viện tiêu chuẩn
Tính toán thiết kế chi tiết máy linh hoạt bằng nhiều công cụ trên các môi trường khác nhau.
Lắp ráp, mô phỏng động học trực quan
Thiết kế hệ thống đường ống
Hình 1.6: Tính toán thiết kế chi tiết máy
Hình 1.7: Môi trường lắp ráp
Xuất bản vẽ nhanh chóng và chính xác, có khả năng xuất sang các dạng file khác như: dwg, bmp, pnj, pdf…
Chương II MỤC TIÊU ĐỀ TÀI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
VÀ LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
Mục tiêu chung: tính toán thiết kế máy gieo hạt cải củ bằng phần mềm Inventor.
Mục tiêu cụ thể: sử dụng phần mềm Inventor để tính toán, thiết kế và mô phỏng hoạt động của máy.
Giới hạn đề tài: thực hiện tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo trên máy tính.
Dựa trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm kết hợp với sử dụng phần mềm Inventor để tính toán thiết kế.
Hình 1.9: Xuất bản vẽ trong Inventor
3.1 Sơ lược về cây cải củ
So với các loại rau ăn lá và quả như hành, cải xanh, cải ngọt, cà chua và dưa leo, số lượng và chủng loại cây ăn củ rất hạn chế Theo tài liệu “sổ tay người trồng rau”, các loại cây ăn củ bao gồm những thực vật khác nhau, trong đó có những cây trồng phổ biến như cải củ, cà rốt, củ đậu và các loại khoai.
.trong đó cây cải củ là một đối tượng được trồng phổ biến ở nhiều vùng.
3.1.1 Nguồn gốc cây cải củ
Cải củ, hay còn gọi là White Radish hoặc Turnip, là một loại cây thuộc họ thập tự (Cruciferae) Họ thực vật này bao gồm nhiều loại rau quan trọng như cải xanh, cải ngọt và bắp cải, cung cấp nguồn thực phẩm đa dạng trên toàn cầu Một số loài trong họ này, như cải bắp, cải bông xanh, cải xoăn và cải brussels, có giá trị kinh tế lớn.
Hình 2.1: Cải củ và một số loại cải khác
Hình 2.1a: cải củ, hình 2.1b: cải xanh, hình 2.1c: súp lơ, hình 2.1d: cải bắp a b c d
3.1.2 Tình hình gieo trồng cây cải củ:
Cây cải củ hiện nay được trồng rộng rãi trên toàn quốc, đặc biệt tập trung ở những vùng đất phù sa và đất pha cát như An Hiệp, Vĩnh Châu (Sóc Trăng) cùng một số khu vực đất thịt như Măng Thít, Tam Bình (Vĩnh Long), với diện tích canh tác lên đến hàng trăm ha.
Vào ngày 10 tháng 5 năm 2010, việc canh tác loại cây trồng này đã chứng minh hiệu quả kinh tế cao cho người dân, dẫn đến xu hướng gia tăng mạnh mẽ diện tích trồng loại hoa màu này trong tương lai.
3.1.3 Công dụng cây cải củ
Củ cải trắng, thuộc cây cải củ, không chỉ được sử dụng làm thức ăn mà còn có thể chế biến từ lá như luộc hoặc muối dưa Củ cải có thể được chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn như thái mỏng muối dưa, luộc, kho với thịt, xào với trứng hoặc thịt, nấu canh, làm gỏi, và ngâm nước mắm thành món dưa ngâm Ngoài việc là thực phẩm cho con người, củ cải trắng còn là nguồn thức ăn bổ dưỡng cho gia súc và gia cầm.
Cây cải củ không chỉ là thực phẩm cho con người và động vật mà còn có nhiều ứng dụng trong y học Theo Đông y, củ cải tươi sống có vị cay và tính mát, trong khi củ cải nấu chín lại có vị ngọt và tính bình Nhờ vào những đặc tính này, củ cải được sử dụng để chữa trị nhiều loại bệnh khác nhau.
Nhóm bệnh chủ yếu bao gồm các vấn đề về hô hấp như ho, hen suyễn, tức ngực, khản tiếng, và ho ra máu, cũng như các bệnh liên quan đến hệ tiêu hóa như đau vùng thượng vị, ợ chua, nôn, ăn không tiêu, chướng bụng và táo bón.