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
GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của máy móc trong ngành công nghiệp đã tạo ra nhiều thiết bị phục vụ cho các nhà máy và nhu cầu đời sống Tuy nhiên, trong lĩnh vực nông nghiệp, nhiều vùng vẫn duy trì lao động truyền thống và chưa áp dụng công nghệ máy móc, dẫn đến năng suất canh tác chưa được cải thiện.
Ngành nông nghiệp hiện đại đã phát triển nhiều máy móc hỗ trợ quá trình sản xuất của nông dân Việc sử dụng máy móc trong lao động nông nghiệp giúp nâng cao năng suất đáng kể so với phương pháp truyền thống.
Ô nhiễm môi trường hiện nay là một vấn đề nghiêm trọng, chủ yếu do khói bụi và khí thải từ các nhà máy và máy móc Trong nông nghiệp, việc áp dụng công nghệ và máy móc giúp nông dân tiết kiệm thời gian và tối ưu hóa năng suất Tuy nhiên, cần đảm bảo rằng các biện pháp này không gây hại cho môi trường và không làm giảm chất lượng cũng như an toàn thực phẩm.
Trong lĩnh vực nông nghiệp, thiết bị được chia thành hai loại chính: máy móc phục vụ cho thu hoạch và thiết bị hỗ trợ canh tác, bón thúc Nhóm nghiên cứu sẽ tập trung vào thiết bị sử dụng trong quá trình canh tác và bón thúc.
Phân bón là nguyên liệu thiết yếu trong canh tác nông nghiệp, với nhiều dạng như hạt và bột Phân bón hữu cơ cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, giúp tăng trưởng và năng suất, trong khi phân bón vô cơ giàu chất dinh dưỡng hỗ trợ sự phát triển của rễ, tạo nền tảng vững chắc cho cây hấp thụ dinh dưỡng và chống chọi với các yếu tố môi trường như mưa và 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 bón phù hợp, năng năng suất cao.
Các thành phần hoá học trong phân bón có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ của người lao động nông nghiệp khi tiếp xúc lâu dài Do đó, việc phát triển các thiết bị nông nghiệp để tự động hoá quá trình bón thúc và rải phân bón là rất cần thiết Những thiết bị này không chỉ tiết kiệm thời gian và công sức cho người lao động mà còn nâng cao năng suất cây trồng.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Các thiết bị rải phân bón hiện nay rất đa dạng và tiện lợi, bao gồm máy bay và xe rải phân bón, như mô tả trong Hình 1.3 và Hình 1.4 Những thiết bị này mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm tiết kiệm thời gian và chi phí, tăng năng suất và chất lượng cây trồng, giảm thiểu sự mất mát phân bón, hạn chế ô nhiễm môi trường, và giảm bớt sức lao động cho người nông dân.
Máy bay rải phân nông nghiệp, như hình 1.3, được thiết kế đặc biệt để phun và rải phân bón cùng hóa chất lên cây trồng và mặt đất Thiết bị này thường được sử dụng để áp dụng các loại phân bón hữu cơ và hóa học, nhằm cải thiện độ phì nhiêu của đất Hơn nữa, việc phun phân trực tiếp lên lá cây giúp cây trồng hấp thu dinh dưỡng một cách nhanh chóng, giảm thiểu tổn thất và lãng phí.
Hình 1.3: Máy bay rải phân nông nghiệp[2]
Máy rải phân bón vô cơ và hữu cơ dạng viên, bột, vôi bột có phễu chứa dung tích 800 lít, giúp rải đều phân bón trên mặt ruộng Thiết bị này phù hợp cho các vùng chuyên canh rau màu, cây ăn quả, cây công nghiệp và trồng rừng.
Hình 1.4: Xe rải phân cầm tay[3]
Tại một số vùng nông thôn, nông dân gặp khó khăn trong việc tiếp cận thiết bị hiện đại, dẫn đến việc sử dụng máy bay rải phân bón trở nên khó khăn và tốn thời gian, mặc dù chúng có thể mang lại năng suất cao Do đó, hầu hết nông dân vẫn ưu tiên lựa chọn các thiết bị rải phân dưới mặt đất và sử dụng sức đẩy để thực hiện công việc này.
Cuộc thi Creative Science Contest 2024 đã nêu bật vai trò quan trọng của công nghệ nông nghiệp, đặc biệt là các máy móc như xe rải phân và máy bay rải phân, trong việc nâng cao năng suất và giảm thiểu tác động của tình trạng thiếu lao động Những quy trình cơ giới hóa giúp tối ưu hóa hoạt động bón phân, trồng trọt, thu hoạch và sau thu hoạch, từ đó làm cho sản xuất lúa gạo trở nên hiệu quả hơn và ít phụ thuộc vào lao động thủ công Tuy nhiên, bài báo cũng chỉ ra những nhược điểm của máy bay rải phân, như chi phí đầu tư cao và chi phí cho mỗi chuyến bay, cùng với sự phức tạp trong hoạt động của máy bay không người lái, khả năng tải trọng hạn chế và thời gian vận hành ngắn (khoảng 10 phút), dẫn đến việc vẫn cần thực hiện một số hoạt động gieo hạt và bón phân bằng tay.
Nhóm chúng em nhận thấy những hạn chế của máy bay rải phân trong nông nghiệp, vì vậy quyết định thiết kế một thiết bị rải phân không cần động cơ, chỉ sử dụng cơ cấu cơ khí kết hợp với sức người Thiết bị này sẽ nhỏ gọn, thuận tiện và thân thiện với môi trường, nhằm cải thiện quy trình làm việc trong nông nghiệp Do đó, chúng em đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị rải phân bón gieo hạt” làm đề tài tốt nghiệp.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế thiết bị rải phân tự động, thay thế phương pháp rải phân thủ công, đồng thời tích hợp các bộ truyền cơ khí để nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong quá trình rải phân.
- 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 điểm trước 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 cánh đồng.
+ 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 cần đảm bảo việc rải phân dạng hạt được thực hiện một cách đồng đều và không bị nát nhuyễn Các thiết bị và cơ cấu được thiết kế và che chắn hợp lý nhằm tạo sự thẩm mỹ cũng như đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
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.
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 trường nông nghiệp.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài gồm:
- Phạm vi về vật liệu:
Nghiên cứu tập trung vào các vật liệu như:
Thép SUS304 là một loại thép không gỉ nổi bật với độ cứng và độ bền cao, thường được ứng dụng trong các chi tiết máy yêu cầu khả năng chống mài mòn tốt.
Thép S45C, còn được biết đến là thép SC45, là loại thép cacbon trung bình với độ bền cao và chất lượng tốt Nhờ vào các đặc tính vượt trội như độ bền, độ cứng và độ dẻo, thép S45C được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống và công trình, đặc biệt trong gia công cơ khí và 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.
Bố cục của đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương theo sau:
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
Kết luận
Bài viết này nhấn mạnh tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học của việc thiết kế và chế tạo xe rải phân, nhằm thay thế lao động phổ thông trong quá trình rải phân Mục tiêu của đề tài là tiết kiệm thời gian và nâng cao năng suất canh tác, đồng thời cung cấp cho người đọc cái nhìn tổng quan về nghiên cứu này.
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Tìm hiểu về môi trường làm việc của thiết bị
Môi trường nông nghiệp ở Việt Nam hiện nay đang đối mặt với những thách thức từ thời tiết khó lường và điều kiện khắc nghiệt Hiệu ứng nhà kính cũng góp phần làm cho công việc canh tác và vận hành máy móc trở nên vất vả hơn cho nông dân.
Thời tiết khắc nghiệt ở Việt Nam, đặc biệt trong nông nghiệp, đang trở thành vấn đề ngày càng nghiêm trọng Hạn hán kéo dài với cường độ mạnh mẽ làm giảm mực nước nội đồng, dẫn đến tình trạng khô hạn Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp tại các vùng ngọt trong tỉnh.
Nắng nóng và hạn hán không chỉ ảnh hưởng đến môi trường nông nghiệp mà còn tác động trực tiếp đến các loại máy móc nông nghiệp Các máy này thường được thiết kế với vật liệu chỉ chịu được trong một ngưỡng môi trường nhất định Tuy nhiên, với những điều kiện khắc nghiệt hiện nay, máy móc nông nghiệp phải đối mặt với nhiều thách thức, dẫn đến giảm tuổi thọ và hiệu suất hoạt động của chúng.
Ngập úng là một vấn đề nghiêm trọng đối với nông nghiệp, thường xảy ra do mưa lớn kéo dài, dẫn đến cây rau bị bệnh như vàng lá và nổ lá, làm tăng chi phí từ 20-30% Ngoài ra, trong trường hợp có gió hoặc bão, cây trồng có thể bị cuốn đi hoặc đổ gãy, gây thiệt hại lớn cho nông dân về tài sản và thời gian.
Mưa bão và ngập úng không chỉ ảnh hưởng đến cây trồng mà còn tác động trực tiếp đến các máy móc nông nghiệp Các thiết bị thông minh như máy bay rải phân và các hệ thống điều khiển trong nông nghiệp thường không thể hoạt động hoặc khó điều khiển trong điều kiện bão lũ Đối với máy móc chạy động cơ, tình trạng chết máy thường xảy ra, gây thiệt hại lớn cho nông dân.
Xâm nhập mặn là một vấn đề nghiêm trọng, khi đất bị nhiễm mặn do nước biển tràn vào, đặc biệt trong các hiện tượng triều cường và nước biển dâng Nước biển mang theo muối hòa tan, tích tụ trong đất và gây ra tình trạng mặn Biến đổi khí hậu do nóng lên toàn cầu cũng góp phần làm gia tăng tình trạng này, với sự thay đổi về lượng mưa và nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ bổ sung nước ngầm cho các hệ thống tầng ngậm nước.
Khi thiết kế và chế tạo thiết bị phục vụ nông nghiệp, việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng bộ phận hoạt động là ưu tiên hàng đầu Điều này đảm bảo thiết bị có thể chịu đựng các tác động từ môi trường làm việc, bao gồm nắng nóng, tiếp xúc với nước và ăn mòn hóa học.
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]:
Thép inox SUS304, hay còn gọi là SS304 hoặc AISI 304, là loại thép không gỉ phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày và trong ngành công nghiệp Đây là tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản và nổi bật với khả năng giữ độ bền và chịu nhiệt tốt trong cả môi trường nhiệt độ cao và thấp Ở nhiệt độ phòng, SUS304 có khả năng chống ăn mòn, hàn dễ dàng, gia công lạnh hiệu quả và các đặc tính cơ học xuất sắc, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng khác nhau.
SUS304 là loại thép không gỉ có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời Với chi phí sản xuất cao và thời gian gia công lâu, vật liệu này thường được sử dụng cho các sản phẩm cao cấp và đắt tiền Do đó, SUS304 thường được lựa chọn làm chi tiết máy và đồ gá trong các ứng dụng yêu cầu chất lượng và độ bền tối ưu.
Khả năng hàn tốt, chống ăn mòn hiệu quả, chịu nhiệt cao và độ bền ở nhiệt độ thấp là những đặc tính nổi bật của vật liệu này Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong quá trình dập và uốn mà không bị cứng khi xử lý nhiệt.
Khả năng chịu nhiệt của thép inox SUS304:
Nhiệt độ giới hạn an toàn cho ứng dụng chi tiết máy nằm trong khoảng 450 °C đến 600 °C Tuy nhiên, cần lưu ý rằng độ bền của vật liệu sẽ giảm khi nhiệt độ tăng cao.
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 hiệu quả trong hầu hết các môi trường oxi hóa, nhưng cần lưu ý hiện tượng nứt ăn mòn ứng suất có thể xảy ra dưới tải trọng thấp trong môi trường ăn mòn Ngoài việc sử dụng ở nhiệt độ cao, cần thận trọng khi hàn, vì vật liệu hàn có thể tạo ra các vùng yếu.
2.2.2 Giới thiệu về thép S45C và các đặc tính nổi bật
Vật liệu S45C, hay còn gọi là thép SC45, là một loại thép cacbon trung bình với độ bền cao và chất lượng tốt Được đặt tên theo tiêu chuẩn JIS (Japan Industrial Standard), thép S45C giúp phân biệt với các loại thép khác Với độ cứng HRC từ 35-45, S45C có độ cứng cao hơn thép C45 nhưng giá thành lại thấp hơn, là lựa chọn kinh tế cho nhiều ứng dụng công nghiệp.
Kết cấu và ứng dụng của thép S45C:
Thép S45C có hàm lượng cacbon lên tới 0.48%, cùng với các hợp chất khác như silic 0.25%, lưu huỳnh 0.035%, photpho 0.02%, mangan và crom Nhờ vào hàm lượng cacbon cao, thép S45C sở hữu độ cứng tốt, tuy nhiên, khả năng mềm dẻo lại không cao.
Vật liệu thép S45C hiện đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống và công trình nhờ vào độ bền, độ cứng và độ dẻo của nó Thép S45C thường được sử dụng trong gia công cơ khí, chế tạo chi tiết máy, xây dựng cầu đường, và sản xuất các bộ phận như bánh răng, trục, liềm và khoan gốc làm việc Những đặc điểm nổi bật của thép S45C khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng công nghiệp.
+ Có khả năng hàn và gia công lớn, tốt khi hàn Hydro và hàn hồ quang.
Độ cứng lý tưởng của thép cacbon trung bình (C% = 0.42 ~ 0.50) cho thấy tính năng vượt trội sau khi được chuẩn hóa và cán nóng, với độ bền kéo tối đa đạt 690 N/mm² và giới hạn chảy tối đa 490 N/mm² Thép này có độ cứng trong khoảng 35 – 45 HRC Nhiệt độ ủ tối đa là 600 độ C, trong khi nhiệt độ tôi tối đa lên đến 850 độ C và nhiệt độ ram tối đa là 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 lực tàn 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.
Hệ thống gia công cơ khí được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm sản xuất và chế tạo các loại trục, bản mã, dao, cũng như trong xây dựng cầu đường.
Phân loại thép S45C và các ứng dụng cụ thể:
Thép tấm S45C có độ dày từ 8 đến 300mm, chiều rộng 2000mm và chiều dài 6000mm, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, cơ khí, ô tô, xe lửa, đóng tàu, hóa dầu, máy móc, năng lượng điện và không gian xây dựng Thép này thường được sử dụng để chế tạo các công cụ chính xác cao như đầu đục, công cụ cán ren, cũng như các thiết bị như cắt phay, khoan bit, vít vòi và cưa vòng, hoặc làm khuôn đúc S45C là một trong những loại thép carbon cao được ứng dụng phổ biến nhất.
Thép S45C dạng cây thép tròn đặc có đường kính từ 12-450mm và chiều dài 6000mm, được rèn ở nhiệt độ tối đa 1200 độ C và làm cứng trong khoảng 820 – 860 độ C bằng dầu hoặc nước Loại thép này được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp yêu cầu sức bền kéo cao và khả năng chịu mài mòn, chống oxi hóa tốt hơn so với thép carbon thấp Cụ thể, S45C thường được sử dụng để chế tạo bánh răng, bu lông, trục khuỷu, thanh xoắn, thanh điều hướng, trục chuyển động, ốc vít, các sản phẩm rèn, lốp bánh xe, liềm, rìu, dao, búa, và máy khoan gỗ.
2.2.3 Giới thiệu về thép SPHC và các đặc tính nổi bật
Giới thiệu về thép SPHC [7]:
Thép tấm SPHC, được sản xuất theo tiêu chuẩn JIS-G3131 của Nhật Bản, là loại thép lá cán nóng với đặc tính nổi bật là khả năng tạo hình dễ dàng và hàn tốt.
Thép tấm SPHC có độ mềm dẻo và khả năng uốn cong, xoắn linh hoạt, cho phép điều chỉnh hình dạng và kích thước theo yêu cầu sản xuất Độ dày của thép tấm SPHC dao động từ 1,2mm đến 14mm, phù hợp với các tiêu chuẩn quy định, trong khi độ rộng tối đa là 2000mm Những ưu điểm nổi bật này khiến thép SPHC trở thành lựa chọn lý tưởng trong nhiều ứng dụng.
Thép SPHC có khả năng chống ăn mòn và tác động từ môi trường khắc nghiệt như oxi hóa, ẩm ướt và hóa chất Điều này giúp việc bảo quản và lưu trữ thép SPHC trở nên dễ dàng, giảm thiểu các vấn đề nghiêm trọng do yếu tố môi trường.
Tìm hiểu các kết cấu của các thiết bị trên thị trường
2.3.1.Thiết bị rải phân gieo hạt Minato MBC-20A
Thiết bị rải phân gieo hạt Minato MBC-20A là một giải pháp hiệu quả cho việc rải phân bón cầm tay với dung tích 20L Sản phẩm này có khả năng phun đa dạng các loại chất như phân bón hạt (1 đến 5 mm), chất làm tan tuyết và hạt giống, giúp tiết kiệm thời gian và công sức so với thiết bị ba lô Thiết kế thông minh với phễu khuấy trộn trong quá trình phun đảm bảo phân bón không bị đông cứng hay tắc nghẽn, mang lại hiệu quả tối ưu cho người sử dụng.
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:
+ 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
Sơ đồ động của thiết bị Minato MBC-20A bao gồm hai bánh xe được kết nối với trục gắn hộp bánh răng côn Trục bánh răng dẫn động cánh quạt rải phân hoạt động theo chuyển động quay của bánh răng Phễu chứa phân được thiết kế để phân rơi xuống bộ phận cánh quạt, tạo điều kiện cho quá trình rải phân hiệu quả.
Phân tích nguyên lí hoạt động của thiết bị [9]
+ Đổ phân rải vào phễu chứa như Hình 2.3:
Để mở lỗ chặn cho phân rơi xuống bộ phận cánh quạt, bạn chỉ cần gạt tay kéo Khi thực hiện thao tác này, lỗ chặn sẽ mở ra như hình 2.5a và sẽ tự động đóng lại 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 dẫn truyền động cho cánh quạt, giúp quay phân tán phân Tốc độ đẩy ảnh hưởng đến tốc độ quay của cánh quạt, có thể nhanh hoặc chậm, như thể hiện trong Hình 2.6.
Thiết bị rải phân Minato-20A có nhiều ưu điểm như giá thành rẻ, cơ cấu đơn giản, khả năng phân bố hạt rải đều và rộng, cùng với dung tích phễu chứa lớn và chất liệu phễu bằng nhựa chống rỉ sét Tuy nhiên, thiết bị cũng tồn tại một số nhược điểm như chỉ rải được trong phạm vi hình tròn, không phù hợp với môi trường luống thẳng, và không thể điều chỉnh góc phẩy cũng như lượng phẩy Những nhược điểm này là cơ sở để đề xuất phát triển một thiết bị rải phân kiểu mới.
2.3.2 Thiết bị rải phân gieo hạt Minoru Sangyo AN-21B
Thiết bị rải phân Minoru AN-21B được thiết kế với một phễu chứa phân, hai ống rải phân bên hông luống, một dây bóp để điều chỉnh cửa chặn phân và một bánh xe để đẩy tay.
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:
+ Tải tích lũy tối đa: khoảng 18kg
+ Khoảng xa rải phân: 100~300mm (Điều chỉnh góc ống rải)
+ Phạm vi rải: Dạng 2 hàng
+ Kích thước tổng quan của thiết bị: D1315×R570×C950mm
+ Trọng lượng thân thiết bị: Khoảng 11.5kg
+ Nước sản xuất: Nhật Bản
+ Dung tích chứa phân rải: 18L
+ Đường kớnh bỏnh xe ỉ50x4cm
- Sơ đồ động của thiết bị Minoru Sangyo AN-21B (Hình 2.8) theo sau.
- Chú thích các số kí hiệu:
- 2: Cặp ống dẫn rải phân vào luống
- 3: Cơ cấu đóng/mở phân rơi vào ống dẫn
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:
Bánh xe được gắn vào khung thiết bị, trên đó có phễu chứa phân rải Phễu này được trang bị hai dây bóp ở cửa rơi để điều khiển việc mở hoặc chặn phân chảy xuống cặp ống dẫn ở hai bên.
- 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 được trang bị một dây bóp giúp mở cổng rơi phân khi di chuyển Khi không bóp dây, cổng rơi phân sẽ tự động đóng lại Do đó, để đảm bảo hạt rơi vào ống dẫn như mô tả trong Hình 2.10, người sử dụng cần bóp dây trong quá trình di chuyển.
+ Có thể di chuyển các nấc để điều chỉnh góc rải của ống dẫn, phụ thuộc vào luống xa hay 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:
Bóp dây tay cầm để mở cửa rơi phân, cho phân rơi vào ống rải phân Để ngừng rải phân, chỉ cần thả dây bóp, cửa rơi phân sẽ đóng lại và ngăn không cho phân rơi vào ống.
Thiết bị rải phân Minoru Sangyo AN-21B có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm khả năng gieo hạt trên 2 hàng trong một lần di chuyển, dung tích chứa hạt lớn, cấu trúc đơn giản và khả năng phân bố hạt đều và rộng Ngoài ra, phễu chứa hạt lớn cho phép rải phân bón chỉ bằng cách đẩy, và thiết bị dễ dàng di chuyển và bẻ lái.
Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số nhược điểm cần khắc phục, bao gồm việc thiếu gạt đất khiến đất bám vào và gây khó khăn trong việc di chuyển, thậm chí có thể dẫn đến tình trạng đổ xe Ngoài ra, thiết bị cũng chưa được trang bị cánh phẩy hạt để điều chỉnh số lượng hạt được phẩy ra, và chưa có cơ cấu để tăng giảm lượng hạt rơi từ phễu chứa.
Dựa trên các ưu nhược điểm của hai thiết bị phân tích Minato-20A và Minoru Sangyo AN-21B, chúng tôi đã tổng hợp thành bảng tóm tắt để làm cơ sở phát triển 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]
+ 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
+ Chỉ rải được phạm vi hình tròn, không thể dùng trong môi trường luống thẳng
+ Không có dè chắn và gạt đất nên lâu dài dẫn đến đất bám bánh xe gây khó di chuyển, nặng hơn khi đẩy xe.
+ Gieo hạt trên 2 hàng trong 1 lần di chuyển. + Dung tích chứa lượng hạt đủ lớn.
+ Có thể rải phân bón chỉ bằng cách đẩy phân mà không cần phải cõng trên lưng. + Dễ dàng di chuyển bẻ lái.
Không có dè chắn và gạt đất, đất sẽ bám vào xe, gây khó khăn trong việc di chuyển và có thể dẫn đến đổ xe Ngoài ra, việc thiếu cánh phẩy hạt cũng ảnh hưởng đến khả năng điều chỉnh số lượng hạt được phẩy ra.
+ Chưa có cơ cấu tăng giảm lượng hạt rơi khỏi phễu chứa.
Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến đề tài
Bắt đầu nghiên cứu và thiết kế sản phẩm, đặc biệt là thiết bị rải phân, cần thiết phải tìm hiểu các bài báo nghiên cứu liên quan Điều này không chỉ giúp tạo ra những ý tưởng đột phá mà còn thúc đẩy các cải tiến sáng tạo cho dự án.
2.4.1 Các nghiên cứu trong nước
PGS TS Vũ Ngọc Ánh (2023) đã giới thiệu máy gieo hạt, phun thuốc và bón phân cho cây lúa sử dụng đa chong chóng đẩy, đánh dấu sự ra đời của một thế hệ mới trong lĩnh vực nông nghiệp với trọng lượng siêu nhẹ Phiên bản đầu tiên của thiết bị này cho thấy hiệu quả vượt trội trong việc điều hướng cánh đồng lúa, đặc biệt là trong các nhiệm vụ phun thuốc và bón phân, vượt qua cả máy bay không người lái thông thường.
Hình 2.14:Máy gieo hạt sử dụng đa chong chóng đẩy [4]
Qua khảo sát các nghiên cứu trong nước, chưa có bài nào trùng với đề tài mà nhóm tác giả đang thực hiện Tuy nhiên, nhóm sẽ ghi nhận và áp dụng những ý tưởng và ưu điểm tích cực từ các nghiên cứu đã triển khai vào thiết bị mà nhóm thiết kế.
2.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước
Nghiên cứu không chỉ giới hạn trong nước mà còn mở rộng ra quốc tế, nơi có nhiều bài nghiên cứu và sáng kiến đột phá đang được thực hiện Những nghiên cứu này nhằm nâng cao vị thế của nông nghiệp cơ giới hóa, giúp cải thiện hiệu quả sản xuất và phát triển bền vững trong lĩnh vực nông nghiệp.
Mundhe (2023) đã thực hiện thiết kế và chế tạo thiết bị rải phân bón, dựa trên cấu trúc của thiết bị Minato MBC-20A, như thể hiện trong Hình 2.15 Sản phẩm hoàn thiện này mang lại hiệu quả cao trong việc phân phối phân bón.
Hình 2.15: Sản phẩm thiết bị rải phân nhóm tác giả Mundhe [18]
Birajdar và cộng sự (2018) đã thiết kế và chế tạo thành công một thiết bị rải phân bón hoàn chỉnh, như mô tả trong Hình 2.16 Thiết bị này có cơ cấu rải vào các luống và thực hiện việc rải phân khi di chuyển, tương tự như thiết bị Minoru Sangyo AN-21B, nhưng khung được thiết kế lớn hơn và phễu cũng có kích thước lớn hơn.
Hình 2.16:Xe rải phân nhóm tác giả Birajdar [17]
Nghiên cứu quốc tế đã chỉ ra rằng nhiều nhóm tác giả nước ngoài đã thực hiện các đề tài liên quan đến lĩnh vực này Dựa trên các sản phẩm cụ thể từ các đề tài đó, nhóm sẽ tiến hành phân tích và giữ gìn các lợi ích, đồng thời tiếp tục cải tiến thiết bị thiết kế.
Kết luận
Trong chương này, nhóm đã cung cấp cái nhìn tổng quan về môi trường làm việc của thiết bị rải phân, các vật liệu tiêu biểu trong nông nghiệp, và cơ cấu các loại thiết bị cùng chức năng hiện có trên thị trường Bên cạnh đó, nhóm cũng đã tham khảo các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến xe rải phân, cho thấy đề tài này đang thu hút sự chú ý và phát triển nghiên cứu trên nhiều phương diện Đây là nền tảng cho nghiên cứu và chế tạo mà nhóm đang tiến hành.
“Nghiên cứu và chế tạo thiết bị rải phân gieo hạt”.
CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan bộ truyền xích
3.1.1 Khái niệm về bộ truyền xích
Truyền động bằng xích là một phương pháp di chuyển cơ năng hiệu quả, thường được sử dụng để truyền lực đến bánh xe trong các phương tiện như xe đạp và xe máy Phương thức này cũng phổ biến trong nhiều loại máy móc khác nhau, giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của hệ thống truyền động.
Và bộ truyền xích có các đặc điểm như:
+ Bộ truyền xích truyền chuyển động và momen xoắn giữa 2 trục khá xa nhau, làm việc theo nguyên lý ăn khớp
Xích là thành phần quan trọng trong việc truyền tốc độ và công suất giữa các trục, đặc biệt khi khoảng cách giữa chúng ngắn Nó thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng như xe đạp, xe máy, máy móc nông nghiệp, băng tải, máy cán và xe lu.
Bộ truyền xích được mô tả trong Hình 3.1 bao gồm hai đĩa xích kết nối với nhau qua dây xích và các mắt xích Khi bánh xích lớn truyền động cho bánh xích nhỏ, hệ thống hoạt động theo cơ chế xích tốc độ Ngược lại, nếu bánh xích nhỏ truyền động cho bánh xích lớn, thì đây là cơ chế giảm tốc.
Hình 3.1: Hình ảnh bộ truyền xích [11]
3.1.2 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng Ưu điểm:
+ Trong bộ truyền động xích, dung sai giữa các khoảng cách tâm trục được giới hạn chính xác.
Kích thước chính xác của các nhóm bánh răng giúp đảm bảo hoạt động êm ái và hiệu quả cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau.
+ Cài đặt ổ đĩa xích khá dễ dàng Đây là sự lựa chọn tốt nhất cho những người không muốn các kỹ thuật cài đặt phức tạp.
+ Dễ dàng hơn nhiều so với khả năng thiết kế lại và cấu hình các ổ đĩa xích cho những người khác.
Bộ truyền động xích mang lại hiệu suất vượt trội, đặc biệt trong các điều kiện tải sốc Nó hoạt động hiệu quả khi truyền tải với nhiều răng, giúp duy trì tốc độ ổn định trong quá trình vận hành So với các loại ổ đĩa khác, bộ truyền động xích cho thấy sự thuận lợi rõ rệt.
+ Tải trọng vòng bi giảm đáng kể vì các bộ truyền động xích này không bắt buộc lực căng 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 hệ thống truyền động khác.
+ Với bộ truyền động xích, chúng ta có thể đạt được hiệu suất truyền lực tối đa có thể lên đến 98%.
+ Từ đó, chúng ta có thể có được một tỷ số vận tốc tối ưu vì không có sự trượt nào thay thế được.
+ Có khả năng dao động vận tốc khi sử dụng bộ truyền động xích và xích bị kéo căng trong điều kiện khắc nghiệt.
Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng rung quá mức ở các dây xích là do hiệu ứng hợp âm, trong khi chi phí sản xuất bộ truyền động xích lại cao hơn so với các phương án truyền động khác.
+ 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 cấp dầu 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
Xích bao gồm nhiều liên kết cứng được nối với nhau qua các khớp chốt, mang lại khả năng linh hoạt để quấn quanh bánh dẫn động và bánh bị động Do đó, xích được phân loại thành nhiều loại khác nhau.
- Phân loại theo kết cấu:
Xích ống và xích ống con lăn có ưu điểm nổi bật là kỹ thuật truyền năng lượng cơ học đơn giản Chúng có khả năng uốn cong khi hoạt động quanh đĩa xích nhờ vào điểm chịu lực đầu 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:
Trong đó: u là tỉ số truyền bộ truyền xích Đường kính vòng chia của 2 đĩa xích được xác định: d = ρ sin π Z
Trong đó:ρlà số bước xích
Số mắt xích được tính theo công thức:
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
Trong đó:��là số mắt xích chọn lại từ số mắt xích đã tính
Tổng quan bộ truyền bánh răng
3.2.1 Giới thiệu về bộ truyền bánh răng và nguyên lý hoạt động
Bánh răng là một bộ phận quan trọng trong ngành cơ khí, giúp điều khiển và kết nối các thiết bị với nhau Hình dạng của bánh răng là hình trụ lớn với các răng cưa bên ngoài Chúng thường được sử dụng theo cặp, với 2-4 cặp tùy thuộc vào loại động cơ Các bánh răng khớp rãnh với nhau, tạo ra chuyển động ăn ý và phối hợp với tốc độ động cơ Bộ bánh răng bao gồm bánh dẫn và bánh bị dẫn, liên kết chặt chẽ để tạo ra sự chuyển động hài hòa, giúp máy móc hoạt động hiệu quả.
Hình 3.2:Bộ truyền bánh răng [12]
- Những lưu ý bộ truyền máy móc có bánh răng:
+ Thường xuyên bảo dưỡng thiết bị
+ Có che chắn khi hoạt động trong môi trường xấu
+ Hạn chế để bánh răng làm việc vượt năng suất
+ Không để bánh răng hoạt động ngược chiều chuyển động
3.2.2 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng Ưu điểm:
+ Bộ truyền bánh răng có kích thước nhỏ gọn hơn các bộ truyền khác, khi làm việc với công suất, số vòng quay và tỷ số truyền như nhau.
+ Bộ truyền bánh răng có khả năng tải cao hơn so với các bộ truyền khác, khi có cùng kích thước
+ Tỷ số truyền không thay đổi, số vòng quay n2 ổn định.
+ Hiệu suất truyền động cao hơn các bộ truyền khác
+ Làm việc chắc chắn, độ tin cậy có tuổi bền cao.
+ Bộ truyền bánh răng yêu cầu gia công chính xác cao, cần phải có dao chuyên dù Giá thành tương đối đắt.
+ Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao.
+ Khi sử dụng cần phải chắm sóc, bôi trơn đầy đủ.
Phạm vi sử dụng bộ truyền bánh răng:
+ Bộ truyền bánh răng được dùng nhiều nhất so với các bộ truyền khác, nó được dùng
+ Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 7 Tỷ số truyền tối đa cho một bộ truyền thông dụng không nên quá 12.
+ Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,97 đến 0,99.
3.2.4 Các công thức cơ bản của bộ truyền bánh răng
- Khoảng cách của 2 trục bánh răng được xác định theo công thức:
Trong đó: u là tỉ số bộ truyền bánh răng, T1 là momen xoắn của trục, các hệ số còn lại có thể tra bảng phụ thuộc thông số bánh răng
- Tính số bánh răng được tính theo công thức:
Trong đó: m là modul bánh răng.
- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc được xác định bởi: σ H = � � � � � � 2 � (� 1 � � (�+1)
- Kiểm nghiệm độ bền uốn xác định theo công thức:
Tổng quan về cơ cấu CAM
Cơ cấu cam là một loại cơ cấu khớp cao, có khả năng thực hiện các chuyển động phức tạp với độ chính xác cao Nó được sử dụng để truyền chuyển động, cho phép tạo ra chuyển động qua lại theo một quy luật nhất định của khâu bị dẫn, bao gồm cả những lúc dừng lại.
Cam là cơ cấu dẫn, trong khi cần là cơ cấu bị dẫn Khi cam và cần nằm trong cùng một mặt phẳng hoặc trên các mặt phẳng song song, ta có cơ cấu cam phẳng Ngược lại, nếu cam và cần không cùng nằm trên một mặt phẳng hoặc trên hai mặt phẳng không song song, ta có cơ cấu cam không gian Trong cơ cấu cam, cam và cần được kết nối với giá bằng khớp thấp (như khớp trượt, khớp quay) và được nối với nhau bằng khớp cao.
Cam thường được nối với giá bằng khớp quay, nhưng khi cần nối bằng khớp trượt, cơ cấu cam cần đẩy sẽ chuyển động tịnh tiến qua lại Ngược lại, khi nối với giá bằng khớp quay, cơ cấu cam cần lắc sẽ thực hiện chuyển động lắc qua lại Thành phần khớp cao trên cam nối với cần được gọi là biên dạng cam, trong đó khâu dẫn được gọi là cam và khâu bị dẫn là cần.
Hình 3.3 thể hiện kích thước động của khâu 1, với AB là kích thước thay đổi trong quá trình hoạt động Khớp cao giữa khâu 1 và khâu 2 tại điểm B cho phép khâu 1 thực hiện chuyển động quay, trong khi khâu 2 di chuyển tịnh tiến lên xuống.
3.3.2 Kết cấu CAM truyền động
Hình 3.4 minh họa cơ cấu CAM phẳng với các khâu chuyển động trên mặt phẳng hoặc trong các mặt phẳng song song Chuyển động của CAM có thể là quay hoặc tịnh tiến, hoặc theo chuyển động của cần như lắc, tịnh tiến và chuyển động song phẳng Hình dạng đáy của cần có thể là bằng, nhọn, con lăn hoặc bất kỳ biên dạng nào khác.
Hình 3.4:Cơ cấu cam phẳng [13]
Kết luận
Trong chương này, nhóm đã trình bày các cơ sở lý thuyết và phân tích nguyên lý hoạt động, cũng như ưu nhược điểm của các bộ truyền như bánh xích, bánh răng và cơ cấu CAM Bên cạnh đó, nhóm cũng cung cấp các công thức liên quan đến từng loại bộ truyền, hỗ trợ cho quá trình tính toán và thiết kế bộ truyền hiệu quả.
PHƯƠNG HƯỚNG NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THIẾT BỊ RẢI PHÂN
Phương hướng nghiên cứu
4.1.1 So sánh các ưu điểm và nhược điểm của hai đối tượng thiết bị nghiên cứu
Trong bài viết này, chúng tôi so sánh ưu và nhược điểm của hai thiết bị Minato và Minoru Sangyo An-21B Thiết bị Minato MBC-20A nổi bật về tính kinh tế và tuổi thọ sử dụng, nhưng thời gian rải phân của nó lâu hơn do phải di chuyển toàn bộ vùng rải Ngược lại, thiết bị Minoru giúp tiết kiệm thời gian rải phân nhờ chỉ cần di chuyển một lần qua các luống, tuy nhiên, lượng phân rải có thể không đều do tốc độ di chuyển không ổn định, như đã trình bày trong Bảng 4.1.
Bảng 4.1:Bảng so sánh ưu nhược điểm 2 thiết bị trên thị trường
Thiết bị Minato MBC-20A [15] Thiết bị Minoru Sangyo AN-21B [16]
+ 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.
+ Chỉ rải được phạm vi hình tròn, không thể dùng trong môi trường luống thẳng Phải đi nhiều vòng.
+ Không có dè chắn và gạt đất nên lâu dài dẫn đến đất bám bánh xe gây khó di chuyển, nặng hơn khi đẩy xe.
+ Gieo hạt trên 2 hàng trong 1 lần di chuyển. + Dung tích chứa lượng hạt đủ lớn.
+ Có thể rải phân bón chỉ bằng cách đẩy. phân mà không cần phải cõng trên lưng.
+ Dễ dàng di chuyển bẻ lái.
Không có dè chắn gạt đất sẽ khiến đất bám vào xe, gây khó khăn trong việc di chuyển và có thể dẫn đến đổ xe Hiện tại, cũng chưa có cánh phẩy hạt để điều chỉnh số lượng hạt được phẩy ra.
+ Chưa có cơ cấu tăng giảm lượng hạt rơi khỏi phễu chứa.
Sau khi phân tích công dụng cũng như ưu nhược điểm hai thiết bị Minato và
Hướng phát triển cải tiến của đề tài thiết kế
4.2.1 Cải tiến thêm các cơ cấu làm việc thiết bị thiết kế so với đối tượng nghiên cứu
Dựa trên những ưu nhược điểm của hai thiết bị Minato và Minoru được so sánh trong bảng 4.1, nhóm sẽ thiết kế một xe rải phân mới, tích hợp các ưu điểm của cả hai thiết bị và thực hiện các cải tiến để khắc phục những nhược điểm hiện có, như đã trình bày trong bảng 4.2.
Bảng 4.2: Bảng so các hướng cải tiến từ thiết bị tham khảo
Hướng cải tiến của nhóm
So với thiết bị Minato MBC- 20A [9]
So với thiết bị Minoru Sangyo
Sử dụng đường dẫn sang 2 bên và tích hợp thêm cánh quạt tăng lực phẫy phân ở mỗi đường dẫn
Sử dụng hai đường dẫn và cánh quạt giúp cải thiện diện tích rải, vượt trội hơn so với chỉ sử dụng cơ cấu xoay Ngoài ra, thiết kế này còn ngăn ngừa tình trạng nguyên liệu rơi vào và kẹt ở bánh xe cùng các bộ truyền, nâng cao hiệu quả hoạt động.
Cải thiện được tình trạng chỉ rơi
1 chỗ nhờ cánh quạt tích hợp qua đó giúp cho hạt nằm đều hơn dưới những luống cây
Sử dụng các bộ truyền cơ khí như: bộ truyền bánh răng, bộ truyền xích, cơ cấu CAM
Giống nhau ở điểm đều dùng bộ truyền nhưng có tích hợp thêm cơ cấu CAM đóng ngắt hạn chế đi việc bị kẹt hạt ở đường dẫn
Cải thiện được diện tích rải nguyên liệu nhờ vào bộ truyền và cánh quạt
Gắn thêm miếng gạt đất ở bánh
Cải thiện được tình trạng bùn đất bám vào bánh xe, gạt bớt bùn đất.
Hoạt động lâu dài không gây nặng bánh xe cũng như dễ gây lật đổ hay mất quá nhiều sức để đẩy.
Cải thiện tình trạng bùn đất bám vào bánh xe giúp gạt bớt bùn hiệu quả Sản phẩm hoạt động lâu dài mà không làm nặng bánh xe, giảm nguy cơ lật đổ và tiết kiệm sức lực khi di chuyển.
4.2.2 Các đầu vào và đầu ra sơ bộ của thiết bị
Dựa trên thống kê chiều cao trung bình của người lao động nông nghiệp và các kích thước, dung tích của phân bón, nhóm đã xác định các thông số sơ bộ liên quan đến diện tích canh tác và khoảng cách giữa các luống Các thông tin này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất nông nghiệp.
- Các dạng phân bón có thể rải được của thiết bị:
- Rải hạt sử dụng hệ thống truyền động bộ truyền xích, bộ truyền bánh răng tăng tốc.
- Tổng chiều dài x rộng x cao: 1110 x 690 x 960 mm.
- Chiều dài tấm dẫn phân bón từ cửa rơi: 15cm.
- Năng suất 0.3ha/h hay 3000m 2 /h. Đầu ra sơ bộ:
Quá trình di chuyển bánh lớn truyền động vào bộ truyền tăng tốc thông qua xích và bánh răng, sau đó truyền năng lượng đến cánh quạt phẩy hạt, giúp tăng lực phẩy hạt để gieo ra hai hướng.
- Chiều dài băng rơi hạt từ phễu là 15cm và 26cm nếu gắn thêm băng dẫn phụ khi khoảng cách các luống quá xa.
Mô tả sơ đồ động và nguyên lý hoạt động của thiết bị thiết kế cải tiến
4.3.1 Sơ đồ động của thiết bị
Sơ đồ động của thiết bị được mô tả trong Hình 4.1, bao gồm bánh xe (1) và bánh xích dẫn (2) nằm bên trái bánh xe Bánh xích bị dẫn kết nối với trục bánh răng (3), từ đó truyền động đến hai cánh quạt phẫy phân bón (4) Cơ cấu CAM được gắn bên phải bánh xe (1) và kết nối với khớp đóng mở (7), giúp điều chỉnh việc đóng mở cửa rơi phân (5) để kiểm soát lượng phân rơi từ phễu chứa (6).
Hình 4.1: Sơ đồ động của thiết bị thiết kế
Chú thích các số kí hiệu:
3: Bộ truyền bánh răng thẳng
4: Hai cánh quạt phẩy phân bón
6: Phễu chứa phân bón (thép không gỉ)
7: Khớp đóng/mở tại cửa rơi hạt
8: Cơ cấu CAM điều chỉnh lượng mở của cửa rơi hạt
4.3.2 Phân tích nguyên lý hoạt động của thiết bị
Sau khi thiết kế sơ đồ động của thiết bị, nhóm sẽ tiếp tục trình bày nguyên lý hoạt động của thiết bị.
Khi bắt đầu làm việc, người nông dân đổ phân bón vào phễu và điều chỉnh cửa rơi hạt bằng cách gạt dây trái Sau đó, họ đẩy xe, khiến bánh xích dẫn truyền động vào bộ bánh răng tăng tốc Tại trục bánh răng, dây gắn với hai trục cánh quạt quay phẩy hạt, tạo ra tốc độ quay phụ thuộc vào lực đẩy Khi hết phân bón trong phễu hoặc muốn chuyển sang luống khác, người nông dân gạt dây phải để đóng hoàn toàn cửa rơi hạt.
Cần gạt nằm giữa mắc với 2 tấm dẫn phân bón giúp điều chỉnh góc độ của tấm dẫn, cho phép điều chỉnh cao hoặc thấp phù hợp với các luống và độ phẩy xa của cánh quạt.
Có cần gạt ly hợp để ngắt ăn khớp giữa hai bánh răng khi đi lùi tránh nhanh hư mòn bánh răng.
4.4 Tham khảo tính ứng dụng của các bộ truyền, chọn làm bộ truyền cho thiết bị thiết kế
Các bộ truyền trong chi tiết máy hiện nay rất đa dạng và được lựa chọn dựa trên kết cấu của thiết bị Việc tối ưu hiệu suất, thẩm mỹ, hợp lý và giảm thiểu chi phí gia công là mục tiêu hàng đầu Một số bộ truyền tiêu biểu bao gồm bộ truyền đai, bộ truyền trục vít-bánh vít, bộ truyền xích và bộ truyền động bánh răng côn.
Nhưng sau khi tham khảo các đặc tính cũng như tính ứng dụng của từng bộ truyền nêu trên nhóm phân tích sơ bộ các bộ truyền như sau:
Bộ truyền đai hoạt động êm ái, không gây tiếng ồn, chịu được sốc và không cần bôi trơn, giúp giảm chi phí bảo trì Tuy nhiên, nhược điểm của nó là cần tránh tiếp xúc trực tiếp với môi trường bên ngoài, đặc biệt là khi sử dụng ngoài trời, vì dây đai sẽ nhanh chóng bị hư hỏng.
+ Đối với bộ truyền trục vít bánh vít: kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn, tỷ số truyền không thay đổi.
Bộ truyền xích có khả năng hoạt động hiệu quả dưới tải trọng đột ngột, mang lại hiệu suất cao hơn so với bộ truyền đai Nó không gặp phải hiện tượng trượt và không yêu cầu căng xích, đồng thời lực tác dụng lên ổ xích và trục nhỏ hơn Kích thước của bộ truyền xích cũng nhỏ gọn hơn so với bộ truyền đai khi thực hiện cùng một công suất.
Tham khảo tính ứng dụng các bộ truyền, chọn làm bộ truyền cho thiết bị thiết kế
Nhóm sẽ sử dụng các cơ cấu truyền động cơ khí như bộ truyền bánh răng thẳng, bộ truyền xích và cơ cấu CAM Sự kết hợp giữa bộ truyền bánh răng và bộ truyền xích sẽ tạo thành bộ tăng tốc hiệu quả.
4.4.1 Đối với bộ truyền bánh răng thẳng, bộ truyền xích
Nhóm đã chọn bộ truyền bánh răng thẳng và bộ truyền xích do những ưu điểm nổi bật của chúng Bộ truyền bánh răng thẳng mang lại hiệu suất truyền động cao, khả năng chịu tải tốt và độ chính xác trong việc truyền lực, trong khi bộ truyền xích lại có lợi thế về khả năng truyền động ở khoảng cách xa và tính linh hoạt trong lắp đặt Sự kết hợp giữa hai loại bộ truyền này giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ bền cho hệ thống truyền động.
- Kích thước của bộ truyền bánh răng nhỏ gọn giúp tiết kiệm không gian.
- Dù có kích thước nhỏ nhưng bộ truyền bánh răng có khả năng chịu tải cao, thích hợp cho điều kiện làm việc của thiết bịrải phân.
- Hiệu suất truyền tải tốt: bộ truyền bánh răng có khả năng chuyển động mượt mà và ít mất công suất, đảm bảo hiệu suất truyền tải tối ưu.
Bánh răng được chế tạo từ vật liệu chắc chắn và bền bỉ, đảm bảo độ tin cậy và tuổi thọ cao cho bộ truyền bánh răng Hệ thống ly hợp trong bộ truyền bánh răng hoạt động hiệu quả, ngắt truyền động khi di chuyển lùi, giúp giảm thiểu hao mòn cho bánh răng.
Trong môi trường làm việc với thiết bị chịu tải lớn, việc sử dụng bộ truyền xích là cần thiết do khả năng tải lớn hơn và tỷ số truyền ổn định hơn so với bộ truyền đai Điều này giúp giảm lực tác dụng lên trục, mang lại hiệu quả cao hơn trong quá trình vận hành.
4.4.2 Đối với cơ cấu CAM trong thiết bị thiết kế
Cơ cấu CAM kết hợp với khớp đóng/mở cửa rơi phân có khả năng điều chỉnh linh hoạt, giúp hạn chế tình trạng hạt bị kẹt vào cánh quạt Sự truyền và biến đổi chuyển động của cơ cấu này, cùng với sức đẩy, cho phép tối ưu hóa quá trình vận hành, đảm bảo hiệu suất làm việc cao hơn.
Cầm tay đẩy của thiết bị được trang bị hai dây gạt tích hợp với cơ cấu CAM Dây gạt trái có chức năng kéo đóng hoàn toàn cửa rơi hạt, trong khi dây gạt phải giúp điều chỉnh khoảng tiếp xúc của cơ cấu CAM, cho phép mở hoặc đóng cửa rơi hạt với khoảng cách tùy ý Điều này giúp người sử dụng kiểm soát lượng hạt cần rải theo mong muốn.
4.5 Các yêu cầu đạt được sơ bộ củathiết bịthiết kế
Sau khi phân tích các bộ truyền cho thiết bị thiết kế, các yêu cầu tối thiểu cần đạt được sau khi chế tạo và lắp ráp thiết bị bao gồm: đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định, độ bền cao và khả năng vận hành hiệu quả trong môi trường sử dụng thực tế.
Kết cấu các bộ truyền của xe đẩy được thiết kế đơn giản và hợp lý, với các bộ phận được bố trí ở vị trí thích hợp Điều này giúp tránh tình trạng cồng kềnh do khoảng cách quá xa, đồng thời cũng không gây khó khăn trong quá trình vệ sinh khi các bộ phận quá gần nhau.
+ Hệ thống khung xe đẩy cứng vững nhằm thăng bằng được khối lượng khi đổ hạt vào phễu để làm việc.
+ Hệ thống ly hợp bộ truyền bánh răng có thể ngắt khi xe di chuyển lùi nhằm giảm độ hao mòn của bánh răng.
+ Cặp cánh quạt phẩy hạt đạt được tốc độ làm việc (số vòng quay) thỏa với các tỉ số truyền bộ truyền tăng tốc (bánh răng, xích).
Bộ cam được thiết kế để kết hợp với khớp đóng mở cửa, giúp điều chỉnh độ mở vừa phải khi hoạt động, từ đó hạn chế việc hạt phẩy ra không đồng đều.
4.6 Kết luận Ở chương này, nhóm đã nêu ra sự so sánh ưu nhược của hai loại thiết bị Minato vàMinoru đồng thời đã đưa ra các cải tiến mới nhằm khắc phục lại các nhược điểm vẫn đang tồn tại Cũng đồng thời phân tích các cơ sở lý thuyết hợp lý để chọn các bộ truyền cho thiết bị thiết kế và đề ra được các yêu cầu đạt được sơ bộ khi dùng các bộ truyền đó.
Kết luận
Trong chương này, nhóm đã so sánh ưu và nhược điểm của hai thiết bị Minato và Minoru, đồng thời đề xuất các cải tiến nhằm khắc phục những nhược điểm hiện tại Ngoài ra, nhóm cũng phân tích các cơ sở lý thuyết hợp lý để lựa chọn bộ truyền cho thiết bị thiết kế và xác định các yêu cầu sơ bộ cần đạt được khi sử dụng các bộ truyền này.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ RẢI PHÂN BÓN
Phân phối tỷ số truyền
Chiều rộng của hai luống được thiết lập là 1000mm (1m), với tổng chiều dài của luống là 3000m Do đó, vận tốc của thiết bị đạt 3000m/h, tương đương với 0,83m/s.
Bánh xe có đường kính 185cm, để di chuyển 3000m trong 1 giờ, trục bánh cần quay khoảng 1621,62 vòng Điều này tương đương với 0,5 vòng mỗi giây hoặc khoảng 30 vòng mỗi phút.
5.1.2 Tính toán, phân phối tỉ số truyền
Với phễu chứa được thiết kế bao gồm hình lăng trụ đứng và hình hộp chữ nhật, thể tích được tính với công thức:
Ta tính được chu vi hình lăng trụ đứng:
Tiếp tục tính được thể tích hình lăng trụ đứng và hình hộp chữ nhật:
�� =0,96 - hiệu suất bộ truyền xích (kín)
��� = 0,99 - hiệu suất truyền động 1 cặp ổ lăn
� �� = 0,97 - hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng (kín)
Do đây là bộ truyền bánh răng thẳng tăng tốc nên ta dựa vào [trang 312 (16)] tính được số vòng quay trục làm việcn lv = 27003 v/h = 452.3 v/p.
Tỉ số truyền utcủa hệ dẫn động bộ truyền tăng tốc theo công thức:
ChọnU x = 5(tỉ số truyền xích không cần chọn theo dãy ưu tiên), tính theo công thức:
ChọnU br = 3theo dãy ưu tiên 1 trong bảng tra
5.1.3 Tính số vòng quay, momen xoắn và công suất các trục
Tính được số vòng quay, momen xoắn và công suất trục dựa vào công thức:
Sau khi thực hiện các phép tính liên quan đến công suất, tỉ số truyền, số vòng quay và momen xoắn của từng trục làm việc, chúng tôi đã tổng hợp các số liệu này vào bảng biểu được trình bày trong Bảng 5.1.
Bảng 5.1: Bảng phân phối tỉ số các bộ truyền
Thông số Trục bánh xe Trục 1 Trục 2 Trục công tác
Tính chọn bộ truyền xích
5.2.1 Tính các thông số của bộ truyền xích
Dựa vào bảng 5.4 tài liệu [14], với U x = 5, Chọn số răng đĩa xích bị dẫn Z2= 11. Dựa vào công thức (3.1) tính được số răng đĩa dẫn Z1 = 55 răng
Dựa vào các công thức dưới đây, ta tính được công suất:
Trong bài viết, các yếu tố quan trọng được xác định như sau: k₀ = 1 cho đường tâm nằm ngang với góc nhỏ hơn 400, kₐ = 1 khi chọn a ≤ 25p và a = 30p, kₑₕ = 1 để điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích, kₑ = 1 cho tải trọng tĩnh, kₕ = 1 cho bộ truyền làm việc 1 ca, và kₑₕ = 0,8 do môi trường làm việc có bụi và chất lượng bôi trơn Bộ truyền xích 1 dãy với bước xích p = 9.525 mm đã được chọn, đảm bảo điều kiện bền mòn với Pₜ < [P] = 3.20 kW, đồng thời tính được khoảng cách trục a = 381 mm.
* Tính số mắt xích x dựa vào công thức (3.3):
* Tính chính xác lại khoảng cách trục a theo công thức (3.4): a * = 338.59mm
* Giảm bớt khoảng cách trục , giảm lực căng xích :
=>a = 337.91mm Tính kiểm nghiệm số lần va đập của bản lề xích 1 giây:
=> Thoả điều kiện (i≤[i]; [i] = 30 tra 5.9[14]) Kiểm nghiệm bền theo hệ số an toàn theo các công thức:
- Tính kiểm nghiệm bền ([s] hệ số an toàn tra bảng 5.10[14]) : s = 1.865 > [s] = 1.5
Hệ số an toàn, tra bảng 5.10[14] :[s] = 1.5
Tải trọng phá hỏng bảng 5.2[14]:Q = 9100N
Hệ số tải trọng động :k đ = 1
Hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và bố trí bộ truyền: k f =4
Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động:F 0 = 5.966N
Lực căng do lực ly tâm gây ra:F v = 0.123N
Xác định các thông số đĩa xích và lực tác dụng lên trục dựa theo công thức (3.2): + Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn:
+ Đường kính vòng chia đĩa xích dẫn d2:
Lực tác dụng lên trục Fr (với kxlà 1,15 do nghiêng Thoả điều kiện
+� � =1,595: Hệ số trùng khớp ngang
+ Với độ bền tiếp uốn sử dụng công thức (3.9):
��1=185,773MPa ≤205.71MPa => Thoả điều kiện
� �2 =157.897MPa ≤190,285 Mpa => Thoả điều kiện
• KFɑ= 1do bánh răng thẳng
Tính các lực tác dụng khi ăn khớp sử dụng công thức:
+ Lực vòng sử dụng công thức (5.25) tính được:
+ Lực hướng tâm sử dụng công thức (5.26):
Đường kính vòng đỉnh của bánh nhỏ và bánh lớn lần lượt được tính theo công thức (5.29) với giá trị d a1 = 17mm và d a2 = 47mm Đối với đường kính vòng đáy, theo công thức (5.30), bánh nhỏ có đường kính d f1 = 12.5mm và bánh lớn có đường kính d f2 = 42.5mm.
Bảng 5.4: Bảng thông số bộ truyền bánh răng
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Công suất trục bánh răng dẫn P2 1.10 -3 kW
Tốc độ quay của trục dẫn N2 150 Vòng/phút
Mô men xoắn trên trục dẫn T 64 N.mm
Khoảng cách trục aw 30 mm
Chiều rộng vành răng bw 9,45 mm
Góc nghiêng (BRRT không có) β 0 Độ
Góc ăn khớp αtw 20 Độ
Số răng bánh nhỏ Z1 15 Răng
Bánh răng lớn Z2 có 45 răng, với đường kính vòng lăn bánh nhỏ là 15 mm và đường kính vòng lăn bánh lớn là 45 mm Đường kính vòng đỉnh của bánh nhỏ là 17 mm, trong khi đường kính vòng đỉnh của bánh lớn là 47 mm Đường kính vòng đáy nhỏ đạt 12,5 mm và đường kính vòng đáy lớn là 42,5 mm.
Lực dọc trục (BTRT không có) Fa 0 N
Bảng 5.4 cung cấp các thông số cần thiết để lựa chọn các thông số hình học của bộ truyền bánh răng, bao gồm tỉ số truyền, khoảng cách trục và kiểm nghiệm độ bền cho bánh răng.
Và sau khi tính toán kiểm nghiệm từ các công thức kiểm nghiệm có trong bộ truyền bánh
5.4 Tính lực tác dụng lên trục
Với các thông số đầu vào:
+ Lực tác dụng từ bộ truyền bánh răng:
+ Lực tác dụng từ bộ truyền xích:
F ry = F r Sin(30) = 2801.4N Chọn vật liệu: Thép SS41
Trong việc lựa chọn sơ bộ đường kính trục, do cơ cấu làm việc đẩy tay và tốc độ chậm, nên cần chọn đường kính trục nhỏ nhằm tiết kiệm chi phí gia công và giảm kích thước cồng kềnh Do đó, lựa chọn d1 ≥ 8 mm, và quyết định chọn d1 = 8 mm.
+ Tính các chiều dài mayo bánh răng dẫn, bị dẫn: lm13= (1,2…1,5).d1 = (30…37,5) mm Chọnl m13 = 12mm lm22 = (1,2…1,5).d2 = (42…52,5) mm Chọnl m22 = 11,1mm
+ Tính khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực:
Theo bảng 10.3, các khoảng cách quan trọng được xác định như sau: k1 = 20, là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp; k2 = 29, là khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp; k3 = 10, là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ; và h_n = 8,9, là chiều cao nắp ổ và đầu bulong.
+ Tính khoảng cách trục 1, bánh răng trụ răng thẳng dựa vào các công thức:
� 13 = 0,5 � 13 + � 01 + � 1 + � 2 (5.32) l c12 = 24.5mm l 13 = 56.5mm + Tính khoảng cách trục 2, bánh răng trụ răng thẳng:
Chọn khoảng cách trục 2 tương tự như trục 1: 56.5 mm
+ Tính khoảng cách giữa các gối đỡ trục 1: l 11 = 43mm
+ Tính khoảng cách giữa các gối đỡ trục 2: l 21 = 43mm;l 22 = 13.5mm
+ Xác định biểu đồ nội lực trục 1:
Hình 5.1: Biểu đồ phân tích nội lực trục 1
Biểu đồ nội lực trục 1 của bộ truyền bánh răng được thể hiện trong Hình 5.1, đã được tính toán thủ công và vẽ trên phần mềm PowerPoint, với các phản lực được đặt theo vị trí Kết quả tính toán cho thấy mặt phẳng Mx có điểm nhô cao nhất tại vị trí gắn bánh răng, trong khi mặt phẳng My có điểm nhô cao nhất tại điểm A, nơi gắn ống lót Đồng thời, mặt phẳng Mz thể hiện momen xoắn T1 từ điểm C đến điểm D.
- Xác định phản lực tại các gối đỡ
Dựa vào sơ đồ giải phóng liên kết ở Hình 5.1, lập được các phương trình cân bằng và tính như sau:
+ Phương trình cân bằng momen tại B theo y: ΣMy(B)= -Fry 81 + Ft1.13.5 – FyA 56.5 = 0
+ Phương trình cân bằng lực tại B theo y: ΣF y(B) = -F ry - F yA + F t1 - F yB = 0
+ Phương trình cân bằng momen tại B theo x: ΣM x(B) =-F rx 81 - F xA 56,5+ F r1 13,5=0
+ Phương trình cân bằng lực tại B theo x: ΣF x(B) = -F rx +F r1 - F xA +F xB = 0
- Momen tại các tiết diện nguy hiểm dựa vào công thức (5.33):
- Momen tương đương tại các tiết diện nguy hiểm dựa vào công thức (5.34):
- Tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm theo công thức (5.35):
Trong đó: [σ] =67 là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, bảng 10.5[14]
Hình 5.2:Biểu đồ phân tích nội lực trục 2
Biểu đồ nội lực trục 2 của bộ truyền bánh răng được thể hiện trong Hình 5.2 sau khi thực hiện tính toán thủ công và vẽ trên phần mềm PowerPoint, với các phản lực được đặt theo vị trí tương ứng Kết quả tính toán cho thấy mặt phẳng Mx đạt độ cao tối đa tại điểm gắn bánh răng, trong khi mặt phẳng My cũng có điểm nhô cao nhất tại điểm C Đồng thời, mặt phẳng Mz thể hiện momen xoắn T2 từ điểm A đến điểm B.
- Xác định phản lực tại các gối đỡ:
Dựa vào sơ đồ giải phóng liên kết ở Hình 5.2, lập được các phương trình cân bằng và tính như sau:
+ Phương trình cân bằng momen tại A theo y: ΣM y(A) = -F yB 56,5 + F t1 43 = 0
+ Phương trình cân bằng lực tại A theo y: ΣF y(A) = F yA - F t1 + F yB = 0
+ Phương trình cân bằng momen tại A theo x: ΣMx(A)=- F xB 56,5+ F r2 43= 0
+ Phương trình cân bằng lực tại A theo x: ΣF x(A) = F r2 -F xA - F xB = 0
- Momen tại các tiết diện nguy hiểm dựa vào công thức (5.33):
- Momen tương đương tại các tiết diện nguy hiểm dựa vào công thức (5.34):
- Tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm theo công thức (5.35):
Sau khi áp dụng lực, nhóm đã xác định phản lực tại các gối đỡ và tính toán đường kính trục ở các tiết diện nguy hiểm Đường kính các trục chịu tải đã được xác định, và nhóm sẽ tiến hành lập bản vẽ cũng như gia công cho đường kính trục.
5.5 Kết luận Ở chương này đã tiến hành tính toán, thiết kế các bộ truyền gồm: bộ truyền xích, bộ truyền bánh răng Bên cạnh đó còn tính toán thể tích của phễu từ các kích thước phễu chứa đã thiết kế với dung tích đạt được 30.9 ≈ 31 lít thoã yêu cầu đặt ra Và sai lệch tỉ số truyền hệ thống là -0.5% < so với 6% của đề bài.
CHẾ TẠO CÁC CHI TIẾT VÀ LẮP RÁP
Cụm chi tiết khung thiết bị
6.1.1 Chi tiết khung thiết bị trên thiết kế
Hình 6.1 trình bày thiết kế 3D của cụm chi tiết khung thiết bị trong ứng dụng SolidWorks 2018, bao gồm hai tay nắm, chân chống và khung để gắn phễu chứa.
Chú thích chi tiết (1): Khung thiết bị.
Hình 6.1: Hình ảnh khung thiết bị trên SolidWorks
6.1.2 Lắp ráp thành cụm chi tiết khung thiết bị thực tế
Sau khi đã có cụm khung thiết bị và dựa vào thiết kế 3D của cụm mà tiến hành lắp ráp thực tế.
Sản phẩm cụm chi tiết khung thiết bị đã được lắp ráp thực tế dựa trên thiết kế 3D Hình 6.2 dưới đây minh họa cụm chi tiết đã được gia công, đi kèm với lớp sơn tĩnh điện nhằm ngăn chặn hiện tượng oxi hoá, giữ gìn thẩm mỹ cho sản phẩm.
Hình 6.2: Hình ảnh khung thiết bị thực tế sau gia công
Cụm chi tiết phễu chứa
6.2.1 Chi tiết phễu chứa trên thiết kế
Hình 6.3 trình bày chi tiết thiết kế 3D của cụm phễu chứa trong ứng dụng SolidWorks 2018, với các phần thân xung quanh đã được lắp ráp hoàn chỉnh.
Chú thích chi tiết (1): Phễu chứa.
6.2.2 Cụm chi tiết phễu chứa thực tế
Sau khi có cụm phễu chứa và dựa vào thiết kế 3D của cụm mà tiến hành lắp ráp thực tế.
Sản phẩm cụm chi tiết phễu chứa đã được lắp ráp dựa trên thiết kế 3D Hình 6.4 minh họa cụm chi tiết đã gia công từ các bản vẽ, với góc nhìn từ hai hướng khác nhau Cụm chi tiết này được hàn bấm và sử dụng thép inox không gỉ SUS304.
Hình 6.4: Hình ảnh phễu chứa: (a) Nhìn từ trái; (b) nhìn từ phải
Cụm chi tiết hộp truyền động
6.3.1 Tổng hợp các chi tiết của hộp truyền động đã thiết kế
Hình 6.5 mô tả thiết kế 3D hộp truyền động bánh răng trên ứng dụng thiết kếSolidWorks 2018 Gồm 1 cặp bánh răng và cơ cấu ngắt ăn khớp bánh răng.
Hình 6.5: Hình ảnh hộp truyền động trên SolidWorks
Chú thích các chi tiết:
(4) Cơ cấu ngắt truyền động
Mô tả cách thức hoạt động của hình 6.3: Ở bánh răng bị dẫn (2) được gắn 1 lò xo
Trong trạng thái bình thường, bánh răng bị dẫn (2) sẽ được đẩy qua trái để khớp với truyền động Khi gạt cơ cấu ngắt truyền động (4) qua trái, đáy bánh răng bị dẫn (2) sẽ bị tác động, ép lò xo (3) vào trạng thái nén và kéo bánh răng bị dẫn (2) ra khỏi vị trí khớp, từ đó ngắt truyền động.
6.3.2 Lắp ráp thành cụm chi tiết hộp truyền động thực tế
Sau khi tổng hợp đủ các chi tiết của cụm hộp truyền động và dựa vào thiết kế 3D của cụm mà tiến hành lắp ráp thực tế
Và Hình 6.6 là sản phẩm cụm chi tiết hộp truyền động đã lắp ráp thực tế sau khi dựa vào thiết kế 3D.
Hình 6.6: Chi tiết bộ truyền bánh răng
Cụm chi tiết báng dẫn, cánh quạt phẩy
6.4.1 Tổng hợp các chi tiết báng dẫn, cánh quạt phẫy đã thiết kế
Hình 6.7 trình bày thiết kế 3D của cụm chi tiết báng dẫn và cánh quạt phẩy, được thực hiện trên ứng dụng SolidWorks 2018 Thiết kế này bao gồm hai báng dẫn, có chức năng dẫn phân từ phễu xuống, giúp phân rơi vào cánh quạt phẩy để rải hạt ra luống.
(1): Báng dẫn và cánh quạt trái.
(2): Báng dẫn và cánh quạt phải.
Hình 6.7: Báng dẫn cánh quạt: (a) Bên trái và bên phải; (b) trên SolidWorks
6.4.2 Lắp ráp thành cụm chi tiết báng dẫn, cánh quạt phẩy thực tế
Sau khi tổng hợp đầy đủ các chi tiết của cụm báng dẫn, cánh quạt và bộ chỉnh góc, nhóm đã tiến hành lắp ráp thực tế dựa trên thiết kế 3D của cụm.
Sản phẩm cụm chi tiết của cụm báng dẫn, cánh quạt và bộ chỉnh góc đã được lắp ráp thực tế dựa trên thiết kế 3D Hai báng dẫn có rãnh để vặn trượt ốc và có khả năng kéo dài xuống tấm báng dẫn lên đến 26cm, đáp ứng yêu cầu thiết bị Báng dẫn mặc định trong Hình 6.8 đã được kéo lên tối đa là 15cm.
Hình 6.8: (a) Chi tiết báng dẫn trái và (b) báng dẫn phải
Các cụm chi tiết ăn khớp liên kết với nhau
Hình 6.9 mô tả thiết kế 3D chi tiết CAM trên ứng dụng thiết kế SolidWorks 2018. Dùng để gắn vào bên bánh xe để chuyển động đóng/mở cửa rơi phân.
(1): Chi tiết CAM lắp trên bánh xe
Hình 6.10: Chi tiết CAM sau gia công
Hình 6.11 minh họa thiết kế 3D chi tiết cặp bánh xích trong ứng dụng SolidWorks 2018 Bánh xích dẫn được lắp đặt bên cạnh bánh xe, trong khi bánh bị dẫn được gắn vào trục bánh răng để thực hiện quá trình truyền động.
Hình 6.11: Hình ảnh bánh xích dẫn(trái), bánh xích bị dẫn(phải) trên SolidWorks
Hình 6.12 dưới đây là chi tiết đã gia công dựa trên các bản vẽ:
Hình 6.12: Hình ảnh bánh xích dẫn(trái), bánh xích bị dẫn(phải) trên SolidWorks
6.5.3 Khớp đóng/mở cửa rơi
Hình 6.13 cho thấy ch tiết thiết kế 3D cụm cơ cấu khớp đóng mở cửa rơi trên ứng dụng SolidWorks 2018 của chi tiết.
(1) Khớp nối cửa đóng mở.
(3) Con lăn chạm bánh CAM.
Hình 6.13 mô tả cơ cấu hoạt động của bánh CAM khi di chuyển Bánh CAM quay theo bánh xe, và mỗi phần nhọn của CAM tiếp xúc với con lăn ở đầu đỉnh Khi chạm, phần khớp mắc ở cửa rơi sẽ bị đẩy lên để đóng lại, trong khi khi qua phần nhọn, khớp mắc không bị đẩy và cửa rơi mở ra Quá trình này lặp đi lặp lại trong khoảng 2 giây theo yêu cầu đề bài.
Hình 6.14 là cơ cấu khớp đóng mở của rơi dựa trên thiết kế và mô tả hoạt động trên Hình 6.13.
Hình 6.14: Hình ảnh cơ cấu khớp đóng mở cửa rơi thực tế