Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị rải phân bón gieo hạt

Nội dung chính của đồ án: - Thiết kế, lập các bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp của thiết bị - Tìm hiểu ứng dụng của các bộ truyền trong chi tiết thiết bị - Tính ứng dụng của thiết bị vào mô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

GVHD: TS ĐÀO THANH PHONG

GVC TS ĐẶNG MINH PHỤNG SVTH: NGUYỄN HỮU LỘC

LÊ MẠNH TUẤN ĐÀO QUANG VŨNGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ

RẢI PHÂN BÓN GIEO HẠT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS ĐÀO THANH PHONG

GVC.TS ĐẶNG MINH PHỤNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU LỘC MSSV: 20143226

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: TS ĐÀO THANH PHONG

GVC.TS ĐẶNG MINH PHỤNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU LỘC MSSV: 20143226

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Lê Mạnh Tuấn MSSV: 20143275 Điện thoại: 0327741846Đào Quang Vũ MSSV: 20143409 Điện thoại: 0969463298

1 Mã số đề tài: CKM-12

– Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị rải phân bón gieo hạt

2 Các số liệu, yêu cầu thiết kế ban đầu:

- Dung tích phễu chứa khoảng 31 lít

- Chiều dài tấm dẫn phân bón có thể điều chỉnh từ 15cm - 26cm

- Số vòng quay của cánh quạt phẫy bằng số vòng quay của trục bánh răng bị dẫn

- Cửa rơi phân đóng/mở tuần tự khi di chuyển

- Sai lệch tỉ số truyền hệ thống ≤ 6%

- Tổng khối lượng thiết bị lắp ráp < 18kg

3 Nội dung chính của đồ án:

- Thiết kế, lập các bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp của thiết bị

- Tìm hiểu ứng dụng của các bộ truyền trong chi tiết thiết bị

- Tính ứng dụng của thiết bị vào môi trường nông nghiệp

- Tìm hiểu vật liệu thích hợp cho các bộ truyền để tối ưu khả năng làm việc trong môitrường nông nghiệp

- Tính toán truyền động và kiểm bền

- Phân tích chức năng và lựa chọn phương án thiết kế phù hợp

- Thiết kế và gia công các chi tiết, bộ truyền của thiết bị và lắp ráp hoàn chỉnh

4 Các sản phẩm dự kiến

7 Ngôn ngữ trình bày:

Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

Được phép bảo vệ:……….

(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

LỜI CAM KẾT

- Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị rải phân bón gieo hạt

Giảng viên hướng dẫn: TS Đào Thanh Phong

GVC.TS Đặng Minh PhụngSinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Lộc MSSV: 20143226 Điện thoại: 0353025359

Lê Mạnh Tuấn MSSV: 20143275 Điện thoại: 0327741846Đào Quang Vũ MSSV: 20143409 Điện thoại: 0969463298

- Lớp: 20143CLN

- Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 01/07/2024

- Lời cam kết: Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chínhtôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã đượccông bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kì một sự vi phạm nào, tôi xinchịu hoàn toàn trách nhiệm

Tp Hồ Chí Minh, Ngày 1 tháng 7 Năm 2024

Ký tên

Nguyễn Hữu Lộc

Lê Mạnh TuấnĐào Quang Vũ

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình 4 năm học học tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM,khoa Cơ khí Chế tạo máy Đồ án Tốt nghiệp thực chất là phần thử thách cuối cùng màngười sinh viên cần phải chứng minh mình đã đủ kiến thức sau những năm học hành,trau dồi ở môi trường Đại học Đồ án Tốt nghiệp mang tính tổng hợp các kiến thức đãhọc có liên quan tới các môn như Công Nghệ Chế Tạo Máy (môn học Cơ Sở CôngNghệ Chế Tạo Máy, Thiết kế Máy, Công Nghệ Kim Loại,…) Đây thực sự là thử tháchlớn khi vận dụng những kiến thức mà bản thân học hỏi được sau những năm tháng học

và nhận được sự giúp đỡ từ các thầy cô

Để thực hiện được Đồ án chúng em đã phải thực hiện các công việc tính toán thiết

kế các bộ truyền, chi tiết thiết bị rất nhiều và phức tạp, quá trình gia công khó khăn.Nhưng dưới sự hướng dẫn tận tình của 2 thầy Đặng Minh Phụng và Đào Thanh Phong đã luôn giải đáp và hướng chúng em chọn được những ý tưởng tốt nhất trong

quá trình thực hiện đồ án Tốt nghiệp Nhưng do đây là lần đầu thực hiện rất nhiều khốilượng tính toán, theo đó là 4 năm học còn ngắn ngủi nên chưa có kinh nghiệm tính toáncũng như kiến thức thực sự đầy đủ nên đồ án Tốt nghiệp không thể tránh khỏi nhiều saisót Chúng em mong nhận được sự góp ý của quý thầy, cô để chúng em có thể tích luỹthêm kiến thức sau khi hoàn thành đồ án Tốt nghiệp

Lời cuối cùng nhóm em xin cảm ơn các thầy, cô Khoa Cơ khí Chế Tạo Máy, trườngĐại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất trong việc chọn cácgiảng viên hướng dẫn và thời gian hợp lý để thực hiện Đồ án Tốt nghiệp Và nhóm emxin chân thành cảm ơn 2 thầy Đặng Minh Phụng và thầy Đào Thanh Phong đã nhận

hướng dẫn và giúp chúng em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hữu Lộc

Lê Mạnh TuấnĐào Quang Vũ

TÓM TẮT

Đề tài này nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị rải phân bón gieo hạt do xác địnhđược nhu cầu của người nông dân trong việc canh tác, bón thúc cho cây trồng là mongmuốn giảm thiểu thời gian canh tác nhưng cây trồng vẫn đạt được năng suất cao Để từ

đó hình thành được ý tưởng thiết kế về loại thiết bị rải phân cơ cấu đẩy tay đơn giản vớihai bộ truyền nhưng hoạt động tốt và lâu dài, thay thế quá trình rải phân thủ công củanông dân Với các phương pháp nghiên cứu luận như phân tích và tổng hợp lý thuyết,

mô hình hoá và phương pháp nghiên cứu thực tiễn như nghiên cứu sản phẫm thực tiễn.Lấy làm cơ sở để tính toán thiết kế bộ truyền tăng tốc, bộ truyền xích dẫn, thiết kế các

cơ cấu liên kết nhằm tối ưu các quá trình làm việc cũng như tuổi thọ của thiết bị

Thiết bị có các cải tiến như có thể tự động điều chỉnh lượng phân rơi tuần tự theomỗi vòng bánh xe Cũng có thể điều chỉnh góc độ và chiều dài tấm dẫn cho phù hợp vớimôi trường luống thấp hơn bánh xe hoặc cao hơn bánh xe Có tích hợp cơ cấu ngắttruyền động bánh răng nhằm tránh truyền động ngược chiều làm giảm tuổi thọ thiết bị.Với kết quả dự kiến đạt được là một xe rải phân hoàn chỉnh có thể điều chỉnh góc vàchiều dài rải phân với hai bộ truyền động chính gồm bộ truyền xích và bộ truyền bánhrăng, bộ cánh quạt phẫy phân sẽ nhận truyền động quay từ trục bánh răng bị dẫn, vớihai cơ cấu hỗ trợ đảm nhiệm chức năng ngắt truyền động bánh răng và điều chỉnh tuần

tự được lượng phân rơi

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI CAM KẾT v

LỜI CẢM ƠN vi

TÓM TẮT ĐỒ ÁN vii

MỤC LỤC vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU xi

DANH MỤC HÌNH ẢNH xii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xiv

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 5

1.3.1 Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị 5

1.3.2 Yêu cầu kinh tế và yêu cầu sử dụng của thiết bị 5

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 6

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 6

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 6

1.5 Bố cục của đồ án tốt nghiệp 6

1.6 Kết luận 6

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 8

2.1 Tìm hiểu về môi trường làm việc của thiết bị 8

2.2 Tìm hiểu các loại vật liệu tiêu biểu làm việc trong môi trường nông nghiệp 9

2.2.1 Giới thiệu thép innox SUS304 và các đặc điểm nổi bật 9

2.2.2 Giới thiệu về thép S45C và các đặc tính nổi bật 10

2.2.3 Giới thiệu về thép SPHC và các đặc tính nổi bật 11

2.2.4 Giới thiệu về thép SPCC và các đặc tính nổi bật 11

2.3 Tìm hiểu các kết cấu của các thiết bị trên thị trường 12

2.3.1 Thiết bị rải phân gieo hạt Minato MBC-20A 12

2.3.2 Thiết bị rải phân gieo hạt Minoru Sangyo AN-21B 14

2.4 Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến đề tài 19

2.4.1 Các nghiên cứu trong nước 19

2.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước 20

2.5 Kết luận 21

CHƯƠNG 3: CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT 22

3.1 Tổng quan bộ truyền xích 22

3.1.1 Khái niệm về bộ truyền xích 22

3.1.2 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng 22

3.1.3 Kết cấu xích truyền động 23

3.1.4 Một số công thức cơ bản 23

3.2 Tổng quan bộ truyền bánh răng 24

3.2.1 Giới thiệu về bộ truyền bánh răng và nguyên lý hoạt động 24

3.2.2 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng 25

3.2.4 Các công thức cơ bản của bộ truyền bánh răng 26

3.3 Tổng quan về cơ cấu CAM 26

3.3.1 Khái niệm 26

3.3.2 Kết cấu CAM truyền động 27

3.4 Kết luận 28

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THIẾT BỊ RẢI PHÂN 29

4.1 Phương hướng nghiên cứu 29

4.1.1 So sánh các ưu điểm và nhược điểm của hai đối tượng thiết bị nghiên cứu 29

4.2 Hướng phát triển cải tiến của đề tài thiết kế 30

4.2.1 Cải tiến thêm các cơ cấu làm việc thiết bị thiết kế so với đối tượng nghiên cứu 30 4.2.2 Các đầu vào và đầu ra sơ bộ của thiết bị 31

4.3 Mô tả sơ đồ động và nguyên lý hoạt động của thiết bị thiết kế cải tiến 31

4.3.1 Sơ đồ động của thiết bị 31

4.3.2 Phân tích nguyên lý hoạt động của thiết bị 33

4.4 Tham khảo tính ứng dụng các bộ truyền, chọn làm bộ truyền cho thiết bị thiết kế 33

4.4.1 Đối với bộ truyền bánh răng thẳng, bộ truyền xích 34

4.4.2 Đối với cơ cấu CAM trong thiết bị thiết kế 34

4.5 Các yêu cầu đạt được sơ bộ của thiết thiết kế 34

4.6 Kết luận 35

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ RẢI PHÂN BÓN 36

5.1 Phân phối tỷ số truyền 36

5.1.1 Lập luận 36

5.1.2 Tính toán, lập bảng phân phối tỉ số truyền 36

5.1.3 Tính số vòng quay, momen xoắn và công suất các trục 37

5.2 Tính chọn bộ truyền xích 38

CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT VÀ LẮP RÁP 50

6.1 Cụm chi tiết khung thiết bị 50

6.1.1 Chi tiết khung thiết bị trên thiết kế 50

6.1.2 Lắp ráp thành cụm chi tiết khung thiết bị thực tế 50

6.2 Cụm chi tiết phễu chứa 51

6.2.1 Chi tiết phễu chứa trên thiết kế 51

6.2.2 Cụm chi tiết phễu chứa thực tế 52

6.3 Cụm chi tiết hộp truyền động 52

6.3.1 Tổng hợp các chi tiết hộp truyền động trên thiết kế 52

6.3.2 Lắp ráp thành cụm chi tiết hộp truyền động thực tế 53

6.4 Cụm chi tiết báng dẫn, cánh quạt phẩy 54

6.4.1 Tổng hợp các chi tiết báng dẫn, cánh quạt đã tiết kế 54

6.4.2 Lắp ráp thành cụm chi tiết báng dẫn, cánh quạt phẩy thực tế 54

6.5 Các cụm chi tiết ăn khớp liên kết với nhau 55

6.5.1 CAM 55

6.5.2 Bánh xích 56

6.5.3 Khớp đóng/mở cửa rơi 57

6.6 Tổng hợp các cụm chi tiết và lắp ráp hoàn chỉnh 58

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

KẾT LUẬN 60

KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 : Bảng biểu tóm tắt ưu nhược điểm 2 thiết bị trên thị trường 19

Bảng 4.1 : Bảng so sánh ưu nhược điểm 2 thiết bị trên thị trường 29

Bảng 4.2 : Bảng so các hướng cải tiến từ thiết bị tham khảo 30

Bảng 5.1 : Bảng phân phối tỉ số các bộ truyền 37

Bảng 5.2 : Bảng thông số kĩ thuật bộ truyền xích 40

Bảng 5.3 : Bảng thống kê thông số vật liệu đã chọn 41

Bảng 5.4 : Bảng thông số bộ truyền bánh răng 44

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 : Phân bón hữu cơ 2

Hình 1.2 : Phân bón vô cơ 2

Hình 1.3 : Máy bay rải phân nông nghiệp 3

Hình 1.4 : Xe rải phân cầm tay 4

Hình 2.1 : Thiết bị rải phân Minato-20A 12

Hình 2.2 : Sơ đồ động của thiết bị Minato MBC-20A 13

Hình 2.3 : Phễu chứa thiết bị Minato-20A 13

Hình 2.4 : Tay kéo 12

Hình 2.5: Lỗ chặn 12

Hình 2.6 : Quá trình rải phân 13

Hình 2.7 : Thiết bị rải phân Minoru AN-21B 13

Hình 2.8: Sơ đồ động của thiết bị Minoru Sangyo AN-21B 14

Hình 2.9 : Phễu chứa thiết bị Minoru AN-21B 14

Hình 2.10 : Cổng rơi phân 15

Hình 2.11 : Góc rải phân của xe 15

Hình 2.12 : Dây bóp 16

Hình 2.13 : Hạt rơi vào các luống 17

Hình 2.14 : Máy gieo hạt sử dụng đa chong chóng đẩy 20

Hình 2.15 : Sản phẩm thiết bị rải phân nhóm tác giả Mundhe 20

Hình 2.16: Xe rải phân nhóm tác giả Birajdar 21

Hình 3.1 : Hình ảnh bộ truyền xích 22

Hình 3.2 : Bộ truyền bánh răng 25

Hình 3.3 : Cơ cấu cam 27

Hình 3.4 : Cơ cấu cam phẳng 28

Hình 4.1 : Sơ đồ động của thiết bị thiết kế 32

Hình 5.1 : Biểu đồ phân tích nội lực trục 1 46

Hình 5.2 : Biểu đồ phân tích nội lực trục 2 48

Hình 6.1 : Hình ảnh khung thiết bị trên SolidWorks 50

Hình 6.2 : Hình ảnh khung thiết bị thực tế sau gia công 51

Hình 6.3 : Hình ảnh phễu chứa trên SolidWorks 51

Hình 6.4 : Hình ảnh phễu chứa thực tế 52

Hình 6.5 : Hình ảnh hộp truyền động trên SolidWorks 53

Hình 6.6 : Cụm chi tiết bộ truyền bánh răng 54

Hình 6.7 : Chi tiết báng dẫn thiết kế trên SolidWorks 54

Hình 6.8 : Chi tiết báng dẫn thực tế 55

Hình 6.9 : Hình ảnh chi tiết CAM trên SolidWorks 55

Hình 6.10 : Chi tiết CAM sau gia công 56

Hình 6.11 : Hình ảnh bộ truyền xích thiết kế trên SolidWorks 56

Hình 6.12 : Hình ảnh bộ truyền xích đã gia công 57

Hình 6.13 : Cơ cấu khớp đóng mở cửa rơi trên SolidWorks 57

Hình 6.14 : Cơ cấu khớp đóng mở cửa rơi thực tế 58

Hình 6.15 : Xe rải phân lắp ráp hoàn thiện trên SolidWorks 58

Hình 6.16 : Hình ảnh thiết bị rải phân thực tế 59

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Từ viết đầy đủ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay các máy móc đang phát triển mạnh trong các môi trường công nghiệp, rấtnhiều loại máy được tạo ra nhằm phục vụ cho các nhà máy công nghiệp và phục vụ chonhu cầu đời sống con người Nhưng nền nông nghiệp hiện nay ở nước ta vẫn còn nhiềunơi vẫn còn nhiều lao động nông nghiệp truyền thống mà chưa áp dụng các máy mócnhằm nâng cao năng suất cho việc canh tác

Ngành nông nghiệp hiện nay cũng không ít các máy móc được sinh ra nhằm phục

vụ vào quá trình làm nông nghiệp của người nông dân Việc lao động nông nghiệp dùngmáy móc giúp cho người nông dân đạt được năng suất cao hơn so với lao động truyềnthống mang lại

Tuy nhiên, ai cũng biết hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường đang là vấn đề lớn vàchưa thể giải quyết triệt để Phần lớn là do khói bụi, khí thải từ các nhà máy, máy mócthải ra trong quá trình làm việc

Đối với nông nghiệp thì việc áp dụng máy móc, cơ cấu rất là thiết thực cho ngườinông dân, giúp giảm thời gian canh tác cũng như tối ưu được năng suất Nhưng vẫn phảiđặt mục đích là bảo vệ môi trường cũng như tránh các khí thải tác động vào các loạithực phẩm nông nghiệp gây ra vấn đề mất năng suất và an toàn thực phẩm

Nhắc đến các loại thiết bị nông nghiệp thì chúng ta có 2 phân loại dùng trong laođộng nông nghiệp đó chính là: Máy móc dùng cho quá trình thu hoạch và thiết bị dùngcho quá trình canh tác, bón thúc Và theo đề tài mà nhóm nghiên cứu thì nhóm sẽ tậptrung vào loại thiết bị dùng cho quá trình canh tác, bón thúc

Trong quá trình canh tác, bón thúc thì phân bón là nguyên liệu không thể thiếu đốivới các loại cây nông nghiệp, có rất nhiều dạng phân bón như dạng hạt, dạng bột, v.v.Như mô tả ở Hình 1.1 và Hình 1.2 Với phân bón hữu cơ thì chúng giúp cung cấp dinhdưỡng cho cây trồng, đồng thời giúp chúng phát triển mạnh và tăng năng suất Và vớiphân bón vô cơ thì chúng có giàu chất dinh dưỡng thúc đẩy sự phát triển của rễ cây, tạonền móng vững chắc hấp thu dinh dưỡng và giúp cây chống chọi tốt với các tác nhânmôi trường như: hạn chế ngã đổ ngã do mưa, chống chịu hạn hán

Hình 1.1: Phân bón hữu cơ [1]

Hình 1.2: Phân bón vô cơ [1]

Phụ thuộc vào các giống cây mà người canh tác trên cánh đồng chọn loại phân bónphù hợp, năng năng suất cao

Tuy nhiên, các thành phần hoá học chứa trong phân bón thì ảnh hưởng rất nhiềuđến sức khoẻ của người lao động nông nghiệp nếu lao động lâu dài Do đó, yêu cầu cấpthiết hiện nay đặt ra là cần các loại thiết bị nông nghiệp dùng để đảm nhận nhiệm vụbón thúc hay rải phân bón ra đời thay cho các quá trình rải phân thủ công Tiết kiệmđược nhiều thời gian, sức khoẻ người lao động nông nghiệp mà còn mang lại nguồnnăng suất cao hơn

1.2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

+ Các thiết bị dùng cho quá trình rải phân bón hiện rất đa dạng và tiện lợi như cácmẫu máy bay rải phân bón, hay các xe rải phân bón được mô tả ở Hình 1.3 vàHình 1.4 Với những ưu điểm đặc biết mà nó mang lại như: Tiết kiệm thời gian vàchi phí, tăng năng suất và chất lượng cây trồng, giảm sự mất mát phân bón, giảmthiểu tình trạng ô nhiễm môi trường, tiết kiệm thời gian cũng như sức lao độngcủa người nông dân

+ Hình 1.3 là Máy bay rải phân nông nghiệp, là một loại máy bay được thiết kế đểphun, rải phân bón, hóa chất lên cây trồng hoặc mặt đất Máy bay rải phân bónthường được sử dụng để phun các loại phân bón hữu cơ hoặc hóa học lên các loạiđất khác nhau, giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất Bên cạnh đó, máy bay phunphân lên lá cây giúp cho cây trồng hấp thu dinh dưỡng một cách nhanh chóng,không bị mất mát, tổn thất lãng phí

Hình 1.3: Máy bay rải phân nông nghiệp[2]

+ Hình 1.4 Máy sử dụng để rải phân bón vô cơ, phân hữu cơ dạng viên, dạng bột, vôi

bột Phân bón hoặc vôi bột được máy rải đều trên mặt ruộng, phù hợp cho các vùngchuyên canh rau màu, cây ăn quả, cây công nghiệp và trồng rừng Máy có phễuchứa dung tích 800 lít

Hình 1.4: Xe rải phân cầm tay[3]

Tuy nhiên, ở một số vùng nông thôn, do nông dân chưa tiếp cận nhiều với các thiết

bị hiện đại thì việc sử dụng các máy bay rải phân bón thì khá là khó và mất thời gian,kèm theo các quá trình bảo trì phức tạp dù có thể cho năng suất cao Nhưng phần lớncác nhà nông thường vẫn hay chọn các mẫu thiết bị rải phân dưới mặt đất và sử dụngsức đẩy

Ý nghĩa thực tiễn:

+ Theo như bài báo đăng trên trang vnexpress về cuôc thị Creative Science Contest2024[4] Các sản phẩm máy móc áp dụng vào nông nghiệp cho quá trình bón phânnhư xe rải phân hay máy bay rải phân đã giúp ích rất nhiều cho các nhà nông từ thời

gian bỏ ra đến sức lao động cùa người nông dân “ Công nghệ nông nghiệp, bao

gồm máy móc và kỹ thuật canh tác chính xác, đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và giảm thiểu tác động của tình trạng thiếu lao động Các quy trình cơ giới hóa có thể hợp lý hóa các hoạt động bón phân, trồng trọt, thu hoạch

và sau thu hoạch, giúp sản xuất lúa gạo hiệu quả hơn và ít phụ thuộc hơn vào lao động thủ công.” Tuy nhiên, cũng có các nhược điểm ở máy bay rải phân mà bài

báo cũng đã nêu ra “việc sử dụng máy bay không người lái gặp phải những thách

thức cố hữu, chủ yếu là do chi phí máy móc quá cao và chi phí cao cho mỗi chuyến bay.”, “Hơn nữa, sự phức tạp trong hoạt động của máy bay không người lái, cộng với khả năng tải trọng hạn chế và thời gian vận hành rút gọn (khoảng 10 phút), góp phần vào việc phải thực hiện thủ công các hoạt động gieo hạt, bón phân”.

Nhận thấy được những khuyết điểm còn hạn chế mà máy bay rải phân chưa thểkhắc phục vào quá trình làm nông Trên tinh thần đó, nhóm chúng em muốn làm 1 thiết

bị rải phân mà không sử dụng động cơ mà chỉ dùng cơ cấu về cơ khí kết hợp với sứcngười để áp dụng vào nông nghiệp, vừa nhỏ gọn vừa thuận tiện cho quá trình làm việc,

thân thiện với môi trường Do đó, nhóm em đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế

tạo thiết bị rải phân bón gieo hạt” làm đề tài tốt nghiệp cho nhóm.

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu nghiên cứu này là thiết kế thiết bị rải phân thực hiện nhiệm vụ rải phânthay thế cho việc cầm tay rải, tích hợp được các bộ truyền cơ khí Cụ thể, nghiên cứu sẽ:

- Tìm hiểu, phân tích chức năng các loại thiết bị rải phân trên thị trường

- Xác định các ưu nhược điểm và tiến hành cải tiến trên sản phẩm thiết kế

- Gia công và lắp ráp hoàn thiện sản phẩm đã cải tiến, khắc phục các nhược điểmtrước đó của các thiết bị rải phân trên thị trường

1.3.1 Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị

Đảm bảo việc rải phân đều và đúng yêu cầu kỹ thuật cho việc bón phân trên cánhđồng

+ Rải được các dạng phân bón dạng bột và dạng hạt với lượng phân bố đều

+ Có thể rải được tối thiểu 2 luống thẳng song song

+ Có thể điều chỉnh góc phẩy phân bón

+ Kích thước chiều dài của thiết bị không quá 1.2m

+ Kích thước chiều rộng của thiết bị không quá 0.7m

+ Kích thước chiều cao của thiết bị không quá 1m

+ Trọng lượng của thiết bị nhỏ hơn 20kg

Bộ phận phẩy phân phải đảm bảo việc rải phân dạng hạt không bị nát nhuyễn.Các cơ cấu thiết bị được đặt và che chắn tạo sự thẩm mĩ và an toàn cho người sửdụng

1.3.2 Yêu cầu kinh tế và yêu cầu sử dụng của thiết bị

- Năng suất thiết bị là 0.83 ha/giờ.

- Thiết bị được thiết kế cho các vùng đất canh tác nông nghiệp.

- Giá thành thiết bị dưới 10 triệu.

- Thiết bị được thiết kế đơn giản, dễ sử dụng và vận hành với người sử dụng là nông

dân

- Có hướng dẫn sử dụng và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xe đẩy rải phân bón làm việc trong môi trườngnông nghiệp

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài gồm:

- Phạm vi về vật liệu:

Nghiên cứu tập trung vào các vật liệu như:

+ Thép SUS304 một loại thép không gỉ có độ cứng và độ bền cao, thường được sửdụng trong các chi tiết máy đòi hỏi độ bền và khả năng chống mài mòn cao

+ Thép S45C hay còn gọi là thép SC45 là một loại thép Cacbon trung bình có độbền cao, chất lượng tốt Được ứng dụng trong rất nhiều hệ thống, công trình nhờcác đặc tính về độ bền, độ cứng, độ dẻo Có thể kể đến như trong gia công cơ khí,chế tạo chi tiết máy

- Phạm vi về loại thiết bị:

Nghiên cứu tập trung vào hai loại thiết bị cụ thể trên thị trường:

+ Thiết bị rải phân gieo hạt Minato MBC-20A

+ Thiết bị rải phân Minoru AN-21B

- Phạm vi về lĩnh vực sử dụng:

Nghiên cứu tập trung vào lĩnh vực sử dụng là trong môi trường nông nghiệp ViệtNam, đặc biệt là môi trường canh tác theo luống

1.5 Bố cục của đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương theo sau:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 4: Phương hướng nghiên cứu cải tiến xe rải phân

Chương 5: Tính toán và thiết kế chế tạo các bộ truyền

Chương 6: Chế tạo các chi tiết và lắp ráp

Kết luận và kiến nghị

1.6 Kết luận

Với tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học và thực tiễn, mục tiêu, đối tượng và phạm vinghiên cứu và kết cấu của đề tài đã nêu ở trên cho thấy được mục tiêu của đề tài muốnhướng đến là thiết kế và chế tạo ra xe rải phân nhằm thay thế lao động phổ thông trong

việc rải phân, tiết kiệm được thời gian và tăng năng suất canh tác cũng như muốn ngườiđọc có cái nhìn khái quát về đề tài này.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

2.1 Tìm hiểu về môi trường làm việc của thiết bị

Môi trường làm nông nghiệp hiện nay ở nước ta luôn phải đối mặt với các ảnhhưởng khó lường của thời tiết cũng như môi sự khắc nghiệt của nó mang lại Kèm theo

đó là ảnh hưởng từ hiệu ứng nhà kính, khiến cho các máy móc cũng như con người laođộng nông nghiệp rất là vất vả trong việc canh tác cũng như là vận hành máy móc nôngnghiệp trong thời tiết khắc nghiệt

Các thời tiết khắc nghiệt thường thấy ở nước ta nói chung và môi trường nôngnghiệp nói riêng vẫn đang là vấn đề nan giải qua từng năm Đầu tiên đó chính là hạn hán,với các đợt hạn hán kéo dài với mức độ gay gắt làm cho mực nước nội đồng giảm nhanh

và dẫn đến tình trạng khô hạn, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp tạicác vùng ngọt trong tỉnh

Bên cạnh đó, nắng nóng hạn hán không chỉ tác động vào môi trường nông nghiệp

mà nó còn tác động trức tiếp tới một số loại máy làm việc nông nghiệp, cụ thể các loạimáy với các vật liệu thiết kế chỉ chịu ảnh hưởng từ môi trường trong một ngưỡng thông

số nhất định mà loại vật liệu đó cho phép, nhưng đối với các tình hình khắc nghiệt ngàynay của thiên nhiên thì các máy móc chịu ảnh hưởng cũng không ít thậm chí giảm tuổithọ của các loại máy nông nghiệp

Vấn đề thứ hai đối ngược với hán, đó chính là ngập úng Mưa to kéo dài gây ngậpúng, cây rau sẽ bị bệnh như: vàng lá, nổ lá, chi phí phát sinh thêm từ 20-30% Đối vớinhững trường hợp có gió hay bão thì cây trồng nông nghiệp sẽ bị cuốn đi, đổ gãy gâyrất nhiều thiệt hại cho người làm nông cũng như tài sản và thời gian

Và cũng giống như hạn hán thì ngập úng, mưa bão cũng ảnh hưởng trực tiếp khôngchỉ các loài cây canh tác mà còn nhắm vào các máy móc hoạt động nông nghiệp Đốivới các máy móc thông minh, như máy bay rải phân hay các thiết bị điều khiển trongmôi trường nông nghiệp, thì khi bão và lụt xảy ra thì không thể sử dụng được hoặc khó

để điều khiển Với các máy chạy động cơ thì thường sẽ chết máy Thiệt hại mang đếncác nhà nông là không hề nhỏ

Và vấn đề thứ ba đó chỉnh là xâm nhập mặn, đất bị nhiễm mặn với hàm lượngnồng độ muối vượt mức cho phép do nước biển xâm nhập trực tiếp vào đất liền khi xảy

ra triều cường, nước biển dâng hoặc cạn kiệt nguồn nước ngọt Nước biển mang theolượng muối hòa tan và bị kết cấu của đất giữ lại, tích tụ và gây mặn Do nóng lên toàncầu tác động tiêu cực đến biến đổi khí hậu Hiện nay, làm nước biển dâng, tăng nhiệt độ.Lượng mưa và nhiệt độ làm thay đổi đáng kể tốc độ bổ sung nước ngầm cho các hệthống tầng ngậm nước, gây ra quá trình xâm nhập mặn

Bởi lẽ đó, khi thiết kế chế tạo 1 loại thiết bị phục vụ cho môi trường nông nghiệp,thì một trong các vấn đề ưu tiên hàng đầu đó là lựa chọn đúng các vật liệu phù hợp vàotừng cụm bộ phận hoạt động của thiết bị trong môi trường làm việc với các ảnh hưởng

mà cụm bộ phận đó chịu ảnh hưởng Bao gồm cả các tác động xấu bên ngoài môitrường như nắng nóng, tiếp xúc nước cũng như ăn mòn hoá học

2.2 Tìm hiểu các loại vật liệu tiêu biểu làm việc trong môi trường nông nghiệp

2.2.1 Giới thiệu thép inox SUS304 và các đặc điểm nổi bật

Giới thiệu thép inox SUS304 [5]:

+ Với thép inox SUS304 được biết đến là loại thép không gỉ phổ biến nhất và được sửdụng rộng rải trong cuộc sống hàng ngày và công nghiệp Bắt nguồn từ tên tiếng Nhậtcho thép không gỉ SS304 hoặc AISI 304 Là tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản và là mộttrong những loại thép không gỉ được sử dụng thường xuyên nhất Trong môi trườngnhiệt độ cao và nhiệt độ thấp, nó có thể giữ được độ bền và khả năng chịu nhiệt tuyệtvời Ở nhiệt độ phòng, nó cũng có khả năng chống ăn mòn, khả năng hàn, khả nănggia công lạnh và các đặc tính cơ học tuyệt vời

Ứng dụng của thép inox SUS304:

+ SUS304 có độ bền tương đương và khả năng chống gỉ cực tốt Nó được sử dụng chocác sản phẩm tương đối cao cấp và đắt tiền vì nó đắt và mất thời gian gia công Chính

vì thế, nó thường được lựa chọn làm chi tiết máy hay đồ gá…

+ Khả năng hàn, khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt, độ bền nhiệt độ thấp và các đặctính cơ học Đồng thời nó cũng được sử dụng để dập hay uốn, không bị cứng khi xử

lý nhiệt

Khả năng chịu nhiệt của thép inox SUS304:

+ Nhiệt độ giới hạn trên có thể được sử dụng an toàn khi ứng dụng làm chi tiết máykhoảng 450 ° C đến 600 ° C Tuy nhiên, độ bền của nó sẽ giảm khi nhiệt độ tăng Ở

750 ° C, độ bền của nó bằng khoảng 1/3 nhiệt độ bình thường Nó có thể bị biến dạng

và ảnh hưởng tới việc sản xuất

Khả năng chống ăn mòn của thép inox SUS304:

+ Chống ăn mòn rất tốt trong hầu hết các môi trường oxi hóa Cần chú ý hiện tượng nứt

ăn mòn ứng suất xảy ra với tải trọng thấp trong môi trường ăn mòn Ngoài việc sửdụng ở nhiệt độ cao như trên, cần thận trọng khi hàn Vật liệu hàn có thể có các vùng

2.2.2 Giới thiệu về thép S45C và các đặc tính nổi bật

Giới thiệu thép S45C [6]:

+ Vật liệu S45C hay còn gọi là thép SC45 là một loại thép Cacbon trung bình có độ bềncao, chất lượng tốt Tên thép S45C được đặt theo tiêu chuẩn JIS (Japan IndustrialStandard– Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản) nhằm phân biệt với những loại thépkhác Với độ cứng HRC trong khoảng 35-45 cao hơn vật liệu thép C45 nhưng giáthành lại thấp hơn

Kết cấu và ứng dụng của thép S45C:

+ Thép S45C sở hữu hàm lượng cacbon lên đến 0.48%, ngoài ra còn có nhiều hợp chấtkhác như Silic chiếm 0.25%, lưu huỳnh chiếm 0.035%, photpho chiếm 0.02%,mangan, crom…Nhờ hàm lượng carbon cao nên độ cứng tốt nhưng khả năng mềmdẻo lại thấp

+ Hiện nay, vật liệu thép S45C được ứng dụng trong rất nhiều hệ thống, công trình nhờcác đặc tính về độ bền, độ cứng, độ dẻo Có thể kể đến như trong gia công cơ khí, chếtạo chi tiết máy, xây dựng cầu đường, chế tạo bánh răng, trục, liềm, khoan gốc làmviệc…

Đặc điểm nổi bật của vật liệu thép S45C:

+ Có khả năng hàn và gia công lớn, tốt khi hàn Hydro và hàn hồ quang

+ Độ cứng tương đối lý tưởng trong nhóm thép Cacbon trung bình (C% = 0.42 ~ 0.50).+ Sau khi được chuẩn hóa và cán nóng sẽ có được các đặc tính cường độ và tác độngcao

+ Độ bền kéo max 690 N/mm2; giới hạn chát max 490 N/mm2; độ cứng 35 – 45HRC.+ Nhiệt độ ủ tối đa 600 độ C; tôi max 850 độ C; ram max 200 độ C

+ Có sự cân bằng giữa độ mềm và độ bền và có khả chống bào mòn tốt

+ Chịu được tải trọng cao, có tính đàn hồi tốt, chịu được những va đập mạnh và ứng lựctàn dư nhỏ

+ Sức bền kéo trung bình, tốt cho chế tạo và tăng cường các tính chất cơ lý riêng

+ Dễ nhiệt luyện, độ cứng cao, giá thành rẻ

+ Được ứng dụng rộng rải trong nhiều lĩnh vực, hệ thống như gia công cơ khí, sản xuấtchế tạo các loại trục, bản mã, dao, xây dựng cầu đường…

Phân loại thép S45C và các ứng dụng cụ thể:

+ Thép tấm S45C: Được chế tạo độ dày khoảng 8 – 300mm, rộng 2000mm, dài6000mm nên được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực như xây dựng, cơ khí, ô tô, xelửa, đóng tàu, hóa dầu, máy móc, năng lượng điện, không gian xây dựng… Cụ thể làchế tạo đầu đục và công cụ cán ren có độ chính xác cao, độ bền cao hoặc sản xuất cácthiết bị như cắt phay, khoan bit, vít vòi, cưa vòng… Hoặc làm khuôn đúc Đây là mộttrong những dòng thép được ứng dụng nhiều nhất của thép carbon cao

+ Thép S45C dạng cây thép tròn đặc: Được thiết kế dạng hình trụ tròn, đặc hoàn toànphi 12-450mm; dài 6000mm Với các đặc tính nhiệt độ rèn thép tối đa 1200 độ C, làmcứng từ nhiệt độ 820 – 860 độ C trong dầu hoặc nước Hiện nay được ứng dụng rộngrải trong tất cả các ngành công nghiệp sử dụng đòi hỏi nhiều sức bền kéo và chịu màimòn, chống oxi hóa hơn so với thép nhẹ carbon thấp Cụ thể được sử dụng để chế tạovật liệu làm bánh răng cho các trục, bu lông, trục khuỷu, thanh xoắn, thanh điềuhướng, trục chuyển động, ốc vít, rèn, lốp bánh xe, trục, liềm, rìu, dao, búa, máy khoangỗ…

2.2.3 Giới thiệu về thép SPHC và các đặc tính nổi bật

Giới thiệu về thép SPHC [7]:

+ Là một loại thép tấm được chế tạo theo tiêu chuẩn JIS-G3131 của Nhật Bản, trong đónguyên liệu chính để sản xuất thép lá cán nóng Đặc trưng chủ yếu của thép tấmSPHC là khả năng tạo hình dễ dàng và khả năng hàn tốt

+ Có độ mềm dẻo hơn, khả năng uốn cong và xoắn linh hoạt hơn, dễ dàng điều chỉnhhình dạng và kích thước theo yêu cầu cụ thể của quá trình sản xuất Về kích thước,thép tấm SPHC được sản xuất với độ dày từ 1,2mm đến 14mm, tuân theo các tiêuchuẩn đã đặt ra Tuy nhiên, độ rộng chỉ trong khoảng 2000mm

Ưu điểm nổi bật của thép SPHC:

+ Thép SPHC có khả năng chống lại ăn mòn và tác động của môi trường khắc nghiệtnhư oxi hóa, ẩm ướt và hóa chất Giúp bảo quản và lưu trữ thép SPHC dễ dàng màkhông gặp vấn đề nghiêm trọng do yếu tố môi trường

+ Với kết cấu dẻo dai, thép cán nóng SPHC dễ dàng uốn cong và tạo hình theo ý muốn.Cho phép người sử dụng linh hoạt điều chỉnh kích thước và hình dạng của tấm thép

+ Trong ngành xây dựng, thép SPHC được sử dụng để xây dựng kết cấu nhà xưởng vàcác công trình nhà dân dụng

+ Sắt SPHC được dùng để chế tạo bồn chứa chất lỏng như xăng dầu, hồi hơi trongngành công nghiệp hóa chất

+ Sản phẩm còn được sử dụng để sản xuất các linh kiện và bộ phận cơ khí trong cácmáy móc công nghiệp

2.2.4 Giới thiệu về thép SPCC và các đặc tính nổi bật

Giới thiệu về thép SPCC [8]:

+ Vật liệu SPCC là vật liệu thép cán nguội theo tiêu chuẩn JIS G-314 của Nhật Bản,chữ SPCC được viết đầy đủ là Steel Plate Cold Rolled Carbon Tức là quá trình cánmỏng thép diễn ra trong nhiệt độ “nguội”, thường là nhiệt độ môi trường xung quanh– gọi là nhiệt độ phòng

+ Dạng cuộn hoặc dạng tấm phẳng, bề mặt mịn, bóng, không bám bụi, được xếp vàoloại thép carbon nhẹ

+ Độ dày của vật liệu SPCC thông thường từ 0.25 – 2.5 mm, chiều rộng trung bình từ1200mm – 2000mm Ứng dụng chủ yếu cho mục đích tạo hình, cắt tấm kim loại trong

+ Có khả năng oxi hóa và gỉ sét cao nếu bảo quản không đúng cách và để ánh nắng mặttrời chiếu thẳng trực tiếp.

+ Kích thước đa dạng, luôn giữ được bề mặt và độ phẳng hoàn hảo dưới tác động vật lýthông thường

+ Độ sáng bóng, độ bền cao, tuổi thọ cao, hạn chế được tình trạng gỉ sét

+ So với vật liệu SPHC thì SPCC có nhiều đặc tính tốt hơn, kích thước đa dạng hơn.+ Được ứng dụng rộng rải, phổ biến trong xây dựng, công nghiệp, sản xuất, chế tạo ô tô,

bộ phận máy móc, v.v

Ứng dụng của vật liệu SPCC:

+ Trong xây dựng được sử dụng để làm sàn, trần, nhà, cầu thang…

+ Trong cơ khí, kỹ thuật xây dựng được dùng để sản xuất các bộ phận máy móc, chế tạopin năng lượng mặt trời, kết cấu thép…

+ Trong ngành sản xuất thiết bị điện hoặc các loại hộp đựng…

+ Trong công nghiệp ô tô có ứng dụng làm sàn ô tô, sàn xe cơ khí và các thiết bị, phụtùng khác…

2.3 Tìm hiểu các kết cấu của các thiết bị thị trường

2.3.1.Thiết bị rải phân gieo hạt Minato MBC-20A

Thiết bị rải phân gieo hạt Minato MBC-20A là thiết bị rải phân bón cầm tay códung tích 20L Nó có thể phun nhiều loại chất như phân bón (hạt 1 đến 5 mm), chất làmtan tuyết và hạt giống, đồng thời có thể lan rộng trên một khu vực rộng hơn dễ dàng hơn

so với loại ba lô Bên trong phễu được khuấy trộn trong quá trình phun, giúp phân bónkhông bị đông cứng và tắc nghẽn như mô tả Hình 2.1

Hình 2.1: Thiết bị rải phân Minato-20A [9]

- Thông tin cơ bản của thiết bị Minato MBC-20A

Theo tài liệu [9], thông số kỹ thuật của thiết bị gồm:

+ Loại đẩy tay

+ Tải tích lũy tối đa: khoảng 16kg

+ Chiều cao cổng phun: 235mm

+ Kích thước tổng quan của thiết bị: D520×R490×C940mm

+ Trọng lượng thân thiết bị: Khoảng 7kg

+ Phân bón rải dạng hạt và dạng bột

+ Nước sản xuất: Trung Quốc

+ Dung tích chứa phân rải: 15L

- Sơ đồ động của thiết bị Minato MBC-20A

Hình 2.2: Sơ đồ động của thiết bị Minato MBC-20A

Mô tả sơ đồ động của thiết bị Minato MBC-20A gồm: 2 bánh xe (1), được mắc vớitrục gắn hộp bánh răng côn (2), và trục bánh răng bị dẫn mắc cánh quạt rải phân theochuyển động quay của bánh răng (3) và (4) là phễu chứa phân để rơi xuống bộ phậncánh quạt, dựa vào tài liệu [9]

Phân tích nguyên lí hoạt động của thiết bị [9]

+ Đổ phân rải vào phễu chứa như Hình 2.3:

+ Gạt tay kéo để mở lỗ chặn cho phân rơi xuống bộ phận cánh quạt quay rải phânnhư Hình 2.4 và lỗ chặn sẽ mở như Hình 2.5a và đóng như Hình 2.5b

Hình 2.4: Tay kéo [9] Hình 2.5: Lỗ chặn [9]: (a) Đóng, (b) Mở

+ Tiến hành đẩy để bắt đầu phải phân với cơ cấu gồm:

+ Bánh xe truyền động vào bánh dẫn bánh răng tăng tốc

+ Bánh răng bị dẫn sẽ truyển vào cánh quạt để làm quay phân tán phân Tuỳ thuộcvào tốc độ đẩy mà cánh quạt có thể quay nhanh hoặc chậm như Hình 2.6

Hình 2.6: Quá trình rải phân [9]

Ưu nhược điểm của thiết bị rải phân Minato-20A sau khi phân tích kết cấu làm việc,thấy được những ưu điểm như: Giá thành rẻ, cơ cấu đơn giản, lượng hạt rải phân bốđều và rộng, dung tích phễu chứa hạt lớn, phễu chứa bằng nhựa không bị rỉ sét,…Nhưng cũng có các nhược điểm cần khắc phục như: Chỉ rải được phạm vi hình tròn,không thể dùng trong môi trường luống thẳng, không điều chỉnh được góc phẫy vàlượng phẩy Từ những nhược điểm đó, làm cơ sở đề xuất phát triển thiết bị rải phân kiểumới

2.3.2 Thiết bị rải phân gieo hạt Minoru Sangyo AN-21B

Thiết bị rải phân Minoru AN-21B có cấu tạo gồm 1 phễu chứa phân, có hai ống rảiphân sang hai bên luống, 1 dây bóp để đóng mở cửa chặn phân rơi và 1 bánh xe dùng cơcấu đẩy tay như hình vẽ miêu tả ở Hình 2.7

Hình 2.7: Thiết bị rải phân Minoru AN-21B [10]

- Thông tin cơ bản của thiết bị Minoru Sangyo AN-21B

Theo tài liệu [10], thông số kỹ thuật của thiết bị gồm:

+ Loại đẩy tay

+ Tải tích lũy tối đa: khoảng 18kg

+ Khoảng xa rải phân: 100~300mm (Điều chỉnh góc ống rải)

+ Dạng hạt: 1~8mm

+ Phạm vi rải: Dạng 2 hàng

+ Kích thước tổng quan của thiết bị: D1315×R570×C950mm

+ Trọng lượng thân thiết bị: Khoảng 11.5kg

- 2: Cặp ống dẫn rải phân vào luống

- 3: Cơ cấu đóng/mở phân rơi vào ống dẫn

- 4: Phễu chứa phân rải

Hình 2.8: Sơ đồ động của thiết bị Minoru Sangyo AN-21B

Dựa vào tài liệu [10], mô tả sơ đồ động của thiết bị Minoru Sangyo AN-21B gồm:

1 bánh xe (1), được gắn vào khung thiết bị Và trên khung thiết bị gắn 1 phễu chứa phânrải (4), phễu chứa có gắn 2 dây bóp ở cửa rơi (3) nhằm mở/chặn phân dẫn từ phễuxuống cặp ống dẫn ở 2 bên (2)

- Phân tích nguyên lí hoạt động của thiết bị

Dựa vào tài liệu [10], ta phân tích được nguyên lý hoạt động của thiết bị như sau:+ Đổ phân rải vào phễu chứa phân rải như Hình 2.9

Hình 2.9: Phễu chứa thiết bị Minoru AN-21B [10]

+ Tay đẩy có 1 dây bóp để mở cổng rơi phân khi di chuyển (Khi không bóp dây là cổngrơi phân sẽ đóng lại) Vì vậy, khi di chuyển, bóp dây để cổng rơi hạt và rơi vào ốngdẫn như miêu tả Hình 2.10.

Hình 2.10: Cổng rơi phân [10]

+ Có thể di chuyển các nấc để điều chỉnh góc rải của ống dẫn, phụ thuộc vào luống xahay gần như miêu tả Hình 2.11

Hình 2.11: Góc rải phân của xe [10]

+ Dựa vào Hình 2.12 và Hình 2.13, tiến hành đẩy để bắt đầu rải phân với cơ cấu gồm:

* Bánh xe

* Bóp dây tay cầm để mở cửa rơi phân cho phân rơi vào ống rải phân Khi muốnngừng rải thì thả dây bóp là cửa rơi phân đóng ngăn phân rơi vào ống rải phân

Hình 2.12: Dây bóp [10] Hình 2.13: Hạt rơi vào các luống [10]

Ưu nhược điểm của thiết bị rải phân Minoru Sangyo AN-21B sau khi phân tích kếtcấu làm việc, thấy được những ưu điểm như: Gieo hạt trên 2 hàng trong 1 lần di chuyển,dung tích chứa lượng hạt đủ lớn, cấu đơn giản, lượng hạt rải phân bố đều và rộng, dungtích phễu chứa hạt lớn,có thể rải phân bón chỉ bằng cách đẩy và phân sẽ rơi vào luống,

dễ dàng di chuyển bẻ lái, v.v

Nhưng cũng có các nhược điểm cần khắc phục như: Không có gạt đất thì dần đất sẽbám và khó di chuyển thậm chí gây đổ xe., Chưa có cánh phẩy hạt nhằm tăng/giảm sốlượng hạt được phẩy ra, chưa có cơ cấu tăng giảm lượng hạt rơi khỏi phễu chứa

Từ các ưu nhược điểm của 2 loại thiết bị phân tích là Minato-20A và MinoruSangyo AN-21B, ta lập được 1 bảng biểu tóm tắt các ưu nhược điểm của 2 loại thiết bị

Để làm cơ sở phát triển kiểu thiết bị gieo hạt mới (Bảng 2.1)

Bảng 2.1: Bảng biểu tóm tắt ưu nhược điểm 2 thiết bị trên thị trường

Thiết bị Minato MBC-20A [9] Thiết bị Minoru Sangyo AN-21B [10]

- Ưu điểm:

+ Giá thành rẻ, cơ cấu đơn giản

+ Lượng hạt rải phân bố đều và rộng

+ Dung tích phễu chứa hạt lớn

+ Phễu chứa bằng nhựa không bị rỉ sét

- Nhược điểm:

+ Không có dè chắn và gạt đất thì dần đất sẽbám và khó di chuyển thậm chí gây đổ xe.+ Chưa có cánh phẩy hạt nhằm tăng/giảm sốlượng hạt được phẩy ra

+ Chưa có cơ cấu tăng giảm lượng hạt rơikhỏi phễu chứa

2.4 Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến đề tài

Việc bắt đầu nghiên cứu, thiết kế một sản phẩm nói chung hay thiết bị rải phân nóiriêng thì tìm hiểu các bài báo nghiên cứu liên quan đến đề tài thực hiện là một bướcđệm không nhỏ dẫn tới các ý tưởng đột phá cũng như các cải tiến sáng tạo cho đề tài

2.4.1 Các nghiên cứu trong nước

PGS TS Vũ Ngọc Ánh (2023): Máy gieo hạt, phun thuốc, bón phân cho cây lúa

sử dụng đa chong chóng đẩy Kết quả đạt được cho thấy máy là một thế hệ mới của xenông nghiệp có trọng lượng siêu nhẹ Phiên bản đầu tiên của phương tiện tiên phongnày tự hào có hiệu quả vượt trội trong việc điều hướng cánh đồng lúa, vượt trội so vớimáy bay không người lái thông thường trong các nhiệm vụ như phun thuốc, bón phân

và gieo hạt như Hình 2.14.[4]

Hình 2.14: Máy gieo hạt sử dụng đa chong chóng đẩy [4]

Qua việc khảo sát nghiên cứu liên quan trong nước, vẫn chưa có bài nghiên cứu làmtrùng đề tài mà nhóm tác giả đang thực hiện Tuy nhiên, từ những ý tưởng mà các tácgiả của các bài nghiên cứu đã triển khai Nhóm sẽ ghi nhận những ưu điểm tích cực và

áp dụng vào thiết bị nhóm thiết kế

2.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước

Không chỉ tìm hiểu các nghiên cứu trong nước, mà bên ngoài nước ta vẫn đang córất nhiều bài nghiên cứu hay với những sáng kiến đột phá nhằm nâng vị trí nên nôngnghiệp sử dụng máy móc lên một bậc cao hơn

Mundhe (2023): Thiết kế, chế tạo thiết bị rải phân bón Sản phẩm thiết bị hoàn

thiện được dựa trên cấu trúc của thiết bị thị trường Minato MBC-20A như Hình 2.15.[18]

Hình 2.15: Sản phẩm thiết bị rải phân nhóm tác giả Mundhe [18]

Birajdar và cộng sự (2018): Thiết kế và chế tạo thiết bị rải phân bón Kết quả đạt

được là một thiết bị rải phân hoàn chỉnh như mô tả Hình 2.16 Với cơ cấu rải vào cácluống và rải phân khi di chuyển, có nét kết cấu như thiết bị Minoru Sangyo AN-21Bnhưng phần khung được thiết kế to hơn và phễu lớn hơn.[17]

Hình 2.16: Xe rải phân nhóm tác giả Birajdar [17]

Qua việc khảo sát nghiên cứu liên quan ngoài nước, đã có nhiểu nhóm tác giả ngoàinước đã thực hiện đề tài này Dựa vào các đề tài mà tác giả ngoài nước đã thực hiện vàtạo ra các sản phẩm cụ thể, nhóm sẽ tiến hành phân tích các lợi ích, giữ các lợi ích vàtiếp tục cải tiến thiết bị thiết kế

2.5 Kết luận

Ở chương này, nhóm đã giới thiệu tổng quan những thông tin về giới thiệu về đề tàinày như môi trường làm việc của thiết bị rải phân, các vật liệu tiêu biểu hoạt động trongmôi trường nông nghiệp hay tìm hiểu cơ cấu các loại thiết bị cùng chức năng đã có trênthị trường cùng với các bài báo nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến xe rảiphân cho thấy đề tài nghiên cứu này đang được chú ý phát triển nghiên cứu trên nhiềuphương diện, ở đó có để tài này của nhóm đang tiến hành nghiên cứu và chế tạo đó là

“ Nghiên cứu và chế tạo thiết bị rải phân gieo hạt”.

CHƯƠNG 3: CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 Tổng quan bộ truyền xích

3.1.1 Khái niệm về bộ truyền xích

Truyền động bằng xích là phương thức di chuyển cơ năng từ vị trí này đến vị tríkhác Truyền động xích thường được sử dụng để truyền lực đến các bánh xe trong cácphương tiện như xe đạp và xe máy Nó cũng được tìm thấy trong nhiều loại máy móc

Và bộ truyền xích có các đặc điểm như:

+ Bộ truyền xích truyền chuyển động và momen xoắn giữa 2 trục khá xa nhau, làmviệc theo nguyên lý ăn khớp

+ Xích được chủ yếu để truyền tốc độ và công suất từ trục này sang trục khác khikhoảng cách tâm giữa các trục của chúng ngắn như xe đạp, xe máy, máy móc nôngnghiệp, băng tải, máy cán, xe lu,…

Hình 3.1 mô tả ta thấy bộ truyền xích cấu tạo gồm 2 đĩa xích, truyền động với nhaubởi dây xích qua các mắt xích Nếu từ bánh xích lớn truyền qua bánh xích nhỏ thì làxích tốc độ và ngược lại xích nhỏ truyền động qua xích lớn là giảm tốc

+ Dễ dàng hơn nhiều so với khả năng thiết kế lại và cấu hình các ổ đĩa xích cho nhữngngười khác.

+ Hiệu suất truyền động xích hiệu quả và tốt hơn các truyền động khác Điều kiện tải sốc.+ Bộ truyền động xích có hiệu quả đối với tốc độ trôi chảy khi tải vận hành được truyềnNhiều răng Nó là khá thuận lợi so với các loại ổ đĩa khác

+ Tải trọng vòng bi giảm đáng kể vì các bộ truyền động xích này không bắt buộc lựccăng ở mặt chùng, nằm trong bộ truyền động đai

+ Chi phí sản xuất và bảo trì của bộ truyền động xích thấp hơn nhiều so với các hệthống truyền động khác

+ Với bộ truyền động xích, chúng ta có thể đạt được hiệu suất truyền lực tối đa có thểlên đến 98%

+ Từ đó, chúng ta có thể có được một tỷ số vận tốc tối ưu vì không có sự trượt nào thaythế được

+ Khi lắp bộ truyền động xích là một việc khá quan trọng

+ Yêu cầu bảo dưỡng đối với bộ truyền động xích cũng cao vì người ta phải cung cấpdầu bôi trơn liên tục và điều chỉnh độ chùng

+ Nếu không có sự bôi trơn thích hợp, những sợi xích này dễ bị mòn và rách hơn

3.1.3 Kết cấu xích truyền động

Bản thân xích bao gồm một loạt các liên kết cứng được kết nối với nhau bằng cáckhớp chốt, cho phép sự linh hoạt cần thiết để quấn quanh cả bánh dẫn động và bánh bịđộng Do đó, xích có các phân loại gồm:

- Phân loại theo kết cấu:

+ Xích ống, xích ống con lăn: có ưu điểm là kỹ thuật truyền năng lượng cơ học

tương đối đơn giản Có thể uốn cong khi chạy quanh đĩa xích nhờ điểm chịu lựcđầu tiên, nằm giữa chốt và ống lót

+ Xích răng: Xích răng làm việc êm, ít ồn, truyền lực tải trọng cao hơn.

- Phân loại theo số dãy xích:

+ Loại xích 1 dãy.

+ Loại xích nhiều dãy

Trong đó: u là tỉ số truyền bộ truyền xích

Đường kính vòng chia của 2 đĩa xích được xác định:

Trong đó: a là khoảng cách của 2 trục gắn xích

Khoảng cách của hai trục gắn xích được xác định:

a∗= 0.25p ��− 0.5 �1+ �2 + ��− 0.5 �1 + �2 2 − 2 �2−�� 1 2 (3.4)

Trong đó: ��là số mắt xích chọn lại từ số mắt xích đã tính

3.2 Tổng quan bộ truyền bánh răng

3.2.1 Giới thiệu về bộ truyền bánh răng và nguyên lý hoạt động

Giới thiệu:

Bánh răng là là bộ phận trong ngành cơ khí được xem là quan trọng vì nó có thểgiúp điều khiển và là sự gắn kết giữa các thiết bị khác với nhau Hình dạng của bánhrăng là hình trụ có bán kính lớn và có các chiếc răng cưa được bao bọc bên ngoài Bánhrăng thường được sử đụng theo cặp, người dùng có thế sử dụng 2-3-4 cặp tùy ý và tùyvào động cơ họ cần sử dụng Chúng có các khớp rãnh lại với nhau và tạo lên mộtchuyến động ăn ý và phối hợp với tốc độ của động cơ

Đối với bộ bánh răng, thiết bị này gồm 2 bộ phận đó là bánh dẫn và bánh bị dẫn.Hai bộ này được liên kết với nhau cách chặt chẽ để tạo ra sự chuyến động hài hòa vàlàm thiết bị máy móc hoạt động như mô tả ở Hình 3.2