Nghiên cứu thiết kế cơ cấu dẫn động cho bộ phận công tác của liên hợp máy xới xung quanh gốc cây cà phê

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  DƯƠNG VĂN THÁI NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CƠ CẤU DẪN ðỘNG CHO BỘ PHẬN CÔNG TÁC CỦA LIÊN HỢP MÁY XỚI XUNG QUANH GỐC CÂY CÀ PHÊ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá Nông - Lâm nghiệp Mã ngành: 60 52 14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NÔNG VĂN VÌN HÀ NỘI - 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… i LỜI CAM ðOAN - Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Dương Văn Thái Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn sâu sắc PGS.TS. NÔNG VĂN VÌN người ñã trực tiếp hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn của mình. Xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Cơ khí ñộng lực, khoa Cơ ðiện, các thầy giáo, cô giáo Viện ñào tạo sau ñại học trường ðHNN Hà Nội ñã hướng dẫn và giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Xin trân trọng cảm ơn bạn bè, ñồng nghiệp, Trung tâm TƯDCNM và LðSX, BGH Trường Cao ñẳng nghề Việt Xô số 1 ñã tạo ñiều kiện trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Hà nội, ngày 20 tháng 8 năm 2012 Tác giả Dương Văn Thái Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ðẦU 1 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1. Tình hình sản xuất cà phê ở Việt Nam và trên thế giới 3 1.2. Tồng quan về Kỹ thuật trồng và chăm sóc cây cà phê 7 1.2.1. Kỹ thuật trồng cây cà phê: 7 1.2.2. Kỹ thuật chăm sóc cây cà phê: 9 1.3. Tình hình cơ giới hóa khâu chăm sóc cây cà phê ở Việt Nam và trên thế giới 11 1.3.1. ðiều kiện làm việc của các liên hợp máy chăm sóc cây cà phê 12 1.3.2. Một số loại máy chăm sóc cây các phê 13 1.4. Kết luận chương 1 15 Chương 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ðỘNG HỌC CƠ CẤU DẪN ðỘNG CHO BỘ PHẬN CÔNG TÁC CHUYỂN ðỘNG QUANH GỐC CÂY CÀ PHÊ 16 2.1. Lựa chọn sơ ñồ ñộng của cơ cấu dẫn ñộng máy công tác chuyển ñộng quanh gốc cây 16 2.1.1. Yêu cầu kỹ thuật chăm sóc cây cà phê 16 2.1.2. Lựa chọn nguyên lý làm việc của cơ cấu dẫn ñộng máy công tác chuyển ñộng vòng quanh gốc cây cà phê 18 2.1.3. Lựa chọn phương án thiết kế cam 21 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iv 2.2. Tính toán các thông số cơ bản của cơ cấu dẫn ñộng máy công tác sử dụng một cam Elip 21 2.2.1. Xác ñịnh các thông số cơ bản của cam Elip 23 2.2.2. Xác ñịnh gốc tọa ñộ và hành trình của piston 24 2.2.3. Kiểm tra khoảng cách an toàn bảo vệ cây 24 2.2.4. Kiểm tra ñiều kiện tự hãm của cơ cấu cam Elip 25 2.2.5. Xác ñịnh quĩ ñạo của của máy công tác 27 2.3. Tính toán các thông số cơ bản của cơ cấu dẫn ñộng máy công tác sử dụng hai cam elip 30 2.3.1. Xác ñịnh các thông số của cơ cấu 2 cam elip 30 2.3.2. Xác ñịnh gốc tọa ñộ và hành trình của piston 32 2.3.3. Kiểm tra ñiều kiện tự hãm của cơ cấu cam Elip 32 2.3.4. Xác ñịnh quĩ ñạo của của máy công tác 34 2.4. Tính toán các thông số cơ bản của cơ cấu dẫn ñộng máy công tác sử dụng cam chép hình 35 2.4.1. Xác ñịnh các hệ tọa ñộ 36 2.4.2. Xác ñinh biên dạng cam 37 2.4.3. Xác ñịnh quĩ ñạo chuyển ñộng của máy công tác 39 2.5. Lựa chọn chiều chuyển ñộng của máy công tác 40 2.6. Phương án giảm hành trình piston băng cơ cấu ñòn gánh-con trượt 41 2.7. Kết luận chương 2 42 Chương 3. MỘT SỐ KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN. CỦA CƠ CẤU DẪN ðỘNG MÁY CÔNG TÁC 43 3.1. Mục ñích và phương pháp khảo sát 43 3.2. Khảo sát các thông số cơ bản của cơ cấu sử dụng một cam elip 43 3.2.1. Lựa chọn các tham số ñầu vào và thông số khảo sát 43 3.2.2. Thuật toán và chương trình khảo sát 44 3.2.3. Một số kết quả khảo sát cơ cấu dẫn ñộng sử dụng một cam elip 46 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… v 3.3. Khảo sát các thông số cơ bản của cơ cấu sử dụng hai cam elip 48 3.3.1. Lựa chọn các tham số ñầu vào và thông số khảo sát 48 3.2.2. Thuật toán và chương trình khảo sát cơ cấu sử dụng 2 cam elip 49 3.3.3. Một số kết quả khảo sát cơ cấu dẫn ñộng sử dụng hai cam elip 50 3.4. Khảo sát các thông số cơ bản của cơ cấu sử dụng hai cam chép hình 53 3.4.1. Lựa chọn các tham số ñầu vào và thông số khảo sát 53 3.4.2. Thuật toán và chương trình khảo sát cơ cấu sử dụng chép hình 53 3.4.3. Một số kết quả khảo sát cơ cấu dẫn ñộng sử dụng cam chép hình 55 3.5. Kết luận chương 3 58 Chương 4. MÔ PHỎNG CƠ CẤU DẪN ðỘNG MÁY CÔNG TÁC CHUYỂN ðỘNG VÒNG QUANH GỐC CÂY BẰNG PHẦN MỀM INVENTOR 59 4.1. Mục ñích và phương pháp nghiên cứu 59 4.2 . Lựa chọn các phương án thiết kế và mô phỏng 61 4.3. Trình tự thết kế và mô phỏng 61 4.4. Một số kết quả thiết kế và mô phỏng 62 4.4.1. Thiết kế cơ cấu dẫn ñộng cam elip-ñòn gánh 62 4.4.2. Thiết kế cơ cấu dẫn ñộng cho liên hợp máy phay ñất trục ñứng 64 4.4.3. Khảo sát sơ bộ về ñộ phay ñồng ñều của máy phay ñất trục ñứng 65 4.5. Kết luận chương 4 66 KẾT LUẬN CHUNG VÀ ðỀ NGHỊ 68 Kết luận: 68 Kiến nghị: 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vi DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1. Sai số bán kính tính toán R t so với bán kính yêu cầu R 48 Bảng 3.2. Sai số bán kính tính toán R t so với bán kính yêu cầu R 51 Bảng 3.3. Sai số bán kính tính toán R t so với bán kính yêu cầu R600 52 Bảng 3.4. Bảng các tọa ñộ của biên dạng cam chép hình 56 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Diện tích gieo trồng và sản lượng cà phê Việt Nam 4 Hình 1.2. Sản lượng cà phê Việt Nam theo tỉnh thành mùa vụ 2011-2012 5 Hình 1.3. Sản lượng cà phê Việt Nam từ mùa vụ 2001/2002 ñến mùa vụ 2011/2012 5 Hình 1.4. Sức tiêu thụ cà phê trên ñầu người tại một số quốc gia trong giai ñoạn năm 2000 ñến năm 2010 7 Hình 1.5. Làm cỏ xung quanh gốc cây cà phê 9 Hình 1.6. Máy ñào bồn ña năng 12 Hình 1.7. Hình ảnh ñiều khiển máy xới quanh gốc cà phê khi tán cây rộng, thấp nguy cơ gây mất an toàn lao ñộng cho người ñiều khiển. 13 Hình 1.8. Máy ñào bồn ña năng (phiên bản cũ- trái, phiên bản mới - phải) 13 Hình 1.9. Máy ñào bồn cà phê 14 Hình 1.10. Máy xới ñất ña năng 15 Hình 2.1. Sơ ñồ xác ñịnh các kích thước vùng làm ñất chăm sóc cây cà phê 1 Hình 2.2. Sơ ñồ cơ cấu biên-tay quay lệch tâm 1 Hình 2.3. Sơ ñồ cơ cấu cam – ñòn gánh 1 Hình 2.4. Sơ ñồ cơ cấu dẫn ñộng máy công tác chuyển ñộng quanh gốc cây sử dụng 2 cam 1 Hình 2.5. Sơ ñồ cơ cấu dẫn ñộng máy công tác chuyển ñộng quanh gốc cây sử dụng 1 cam 1 Hình 2.6. Sơ ñồ xác ñịnh các thông số cơ bản của cơ cấu cam Elip 1 Hình 2.7. Kiểm tra an toàn bảo vệ cây 1 Hình 2.8. Kiểm tra ñiều kiện tự hãm của cơ cấu cam Elip 1 Hình 2.9. Xác ñịnh quĩ ñạo của tâm máy công tác khi sử dụng cơ cấu một cam Elip 1 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… viii Hình 2.10. Sơ ñồ ñộng học cơ cấu dẫn ñộng máy công tác chuyển ñộng vòng quanh gốc cây 1 Hình 2.11. Sơ ñồ xác ñịnh các thông số cơ bản của cơ cấu dẫn ñộng máy công tác khi sử dụng 2 cam elip 1 Hình 2.12. Kiểm tra ñiều kiện tự hãm của cơ cấu cam Elip 1 Hình 2.13. Xác ñịnh quĩ ñạo của tâm máy công tác khi sử dụng cơ cấu hai cam Elip 1 Hình 2.14. Xác ñịnh các hệ tọa ñộ của cơ cấu 1 Hình 2.15. Sơ ñồ xác ñịnh biên ñộ cam bằng phương pháp số 1 Hình 2.16. Biên dạng cam thiết kế theo phương pháp số 1 Hình 2.17. Sơ ñồ cơ cấu dẫn ñộng 2 máy công tác quay ngược chiều 1 Hình 2.18. Sơ ñồ cơ cấu dẫn ñộng 2 máy công tác quay cùng chiều 1 Hình 2.19. Sơ ñồ xác ñịnh hành trình piston 1 Hình 3.1. Sơ ñồ cơ cấu dẫn ñộng sử dụng một cam Elip 1 Hình 3.2. Cơ cấu dẫn ñộng máy công tác kiểu cam-ñòn gánh khi sử dụng một cam elip, ñộ lệch tâm e=0 1 Hình 3.3. Cơ cấu dẫn ñộng máy công tác kiểu cam-ñòn gánh khi sử dụng một cam elip, ñộ lệch tâm e=150 1 Hình 3.4. Sơ ñồ xác ñịnh các thông số cơ bản của cơ cấu dẫn ñộng máy công tác khi sử dụng 2 cam elip 1 Hình 3.5. Cơ cấu dẫn ñộng máy công tác kiểu cam-ñòn gánh khi sử dụng hai cam elip, ñộ lệch tâm e=150; u=75 1 Hình 3.6. Cơ cấu dẫn ñộng máy công tác kiểu cam-ñòn gánh khi sử dụng hai cam elip, ñộ lệch tâm e=150; u=75 1 Hình 3.7. Sơ ñồ cơ cấu dẫn ñộng sử dụng cam chép hình 1 Hình 3.8a. Xác ñịnh các thông số cơ bản của cơ cấu dẫn ñộng sử dụng cam chép hình 1 Hình 3.8b. Xác ñịnh trắc diện cam chép hình bằng tính toán rời rạc 1 Hình 3.8c. Biên dạng cam sau khi ñược min hóa bằng hàm Spline 1 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ix Hình 3.8d. Kiểm tra quĩ ñạo máy công tác khi sử dụng cam ñã ñược mịn hóa bằng hàm Spline 1 Hình 4.1. Xác ñịnh các trục cam elip và các kích thước cơ bản của cơ cấu 1 Hình 4.2. Hình dạng cơ cấu cam-ñòn gánh 1 Hình 4.3. Quỹ ñạo chuyển ñộng tâm trục máy công tác 1 Hình 4.4. ðồ thị vận tốc của ñiểm lắp máy công tác trên thanh truyền 1 Hình 4.5. Hình ảnh ba chiều của liên hợp máy phay ñất trục ñứng 1 Hình 4.6. Hình chiếu bằng của liên hợp máy phay ñất trục ñứng có hai bộ phận phay quay ngược chiều 1 Hình 4.7. Hình chiếu bằng của liên hợp máy phay ñất trục ñứng có hai bộ phận phay chuyển ñộng cùng chiều 1 Hình 4.8. ðồ thị vận tốc tuyệt ñối của tâm trục phay theo quĩ ñạo vòng quanh gốc cây 1 Hình 4.9. Quĩ ñạo chuyển ñộng của lưỡi phay trục ñứng 1 [...]... văn “ Nghiên c u thi t k cơ c u d n ñ ng cho b ph n công tác c a liên h p máy x i xung quanh g c cây cà phê nh m góp ph n phát tri n cơ gi i hóa trong s n xu t cây cà phê nư c ta M c tiêu nghiên c u c a ñ tài: ð xu t ñư c nguyên lý và tính toán ñư c các thông s cơ b n c a cơ c u d n ñ ng cho b ph n công tác chuy n ñ ng xung quanh g c cây cà phê ð i tư ng nghiên c u: Nghiên c u cơ c u d n ñ ng t máy. .. MÔ HÌNH ð NG H C CƠ C U D N ð NG CHO B PH N CÔNG TÁC CHUY N ð NG QUANH G C CÂY CÀ PHÊ 2.1 L a ch n sơ ñ ñ ng c a cơ c u d n ñ ng máy công tác chuy n ñ ng quanh g c cây 2.1.1 Yêu c u k thu t chăm sóc cây cà phê Trong công s n xu t cà phê, khâu chăm sóc cây cà phê có vai trò r t quan tr ng gây nh hư ng ñ n năng su t và ch t lư ng h t cà phê Các công vi c chăm sóc xung quanh g c cây cà phê bao g m: x i... nguy cơ d n ñ n m t an toàn lao ñ ng 3) Lo i máy chăm sóc cây cà phê b ng m t cơ c u ñi u khi n máy công tác ch y xung quanh g c cây cà phê trong khi máy kéo ñ ng yên là chưa th y xu t hi n trên th c t và ngay c trong các tài li u mà chúng tôi tham kh o[1], [2], [4],… Vì v y chúng tôi ñ xu t ý tư ng “ Nghiên c u thi t k cơ c u d n ñ ng cho b ph n công tác c a liên h p máy x i xung quanh g c cây cà phê ... ng máy công tác có th ch n trong kho ng R= 400 ÷ 600 mm 2.1.2 L a ch n nguyên lý làm vi c c a cơ c u d n ñ ng máy công tác chuy n ñ ng vòng quanh g c cây cà phê ð d n ñ ng máy công tác chuy n ñ ng vòng quanh g c cây, có th áp d ng m t vài cơ c u máy khác nhau Trong ñ tài này, chúng tôi d a trên nguyên lý làm vi c c a cơ c u biên-tay quay l ch tâm và c i ti n thành cơ c u cam d n ñ ng th y l c t máy. .. ph n công tác chuy n ñ ng xung quanh g c cây cà phê Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u lý thuy t ñ tìm ra m t nguyên lý k t c u c a cơ c u d n ñ ng cho b ph n công tác chăm sóc cây cà phê Phương pháp nghiên c u: V n d ng lý thuy t ñ ng h c và ñ ng l c h c ñ tìm ra nguyên lý k t c u c a cơ c u d n ñ ng; s d ng ph n m m Matlab ñ tính toán và ph n m m Inventor ñ mô ph ng s ho t ñ ng c a cơ c u trên máy tính... ph i che túp cho cà phê s m Khi th i ti t n ng h n ho c rét, nh t là có sương mu i c n che túp cho cà phê Túp che kín hư ng gió ðông b c, ñ h 1/4 phía Tây nam, túp ph i ch c ch n, cao cách ñ nh cà phê 10-15cm, không ñ túp ñè lên cây cà phê * T o hình, t a cành: Khâu t o hình, s a cành cho cây cà phê là m t trong nh ng bi n pháp k thu t h t s c quan tr ng, bao g m hai bư c là t o hình cơ b n và t o... ði u ki n làm vi c c a các liên h p máy chăm sóc cây cà phê Các liên h p máy chăm sóc cây cà phê trên th trư ng hi n nay có ñ c ñi m chung trong quá trình máy làm vi c là yêu c u ngư i lao ñ ng ph i tr c ti p ñi u khi n b ng tay thông qua càng lái Khi cây còn nh và tán lá h p thì vi c ñi u khi n máy di chuy n vòng quanh g c cây d dàng, nhưng khi tán cây r ng và th p thì công vi c này g p r t nhi u... Hình 1.9 Máy ñào b n cà phê Tình hình cơ gi i hóa trong khâu chăm sóc cây cà phê trên th gi i: Trên th gi i ñã xu t hi n m t s m u máy chăm sóc cây cà phê như máy x i ñ t ña năng do Nh t B n s n xu t có kích th c nh g n, tr ng lư ng máy t 12kg -37kg tùy theo t ng ch ng lo i Máy có ch c năng ñ c i t o vư n cà phê ñã già c i lâu năm, x i ñ o ñ t c t r cũ tái t o b r m i, làm ñ t tơi x p giúp cà phê tăng... v cây ð an toàn cho cây không b máy công tác ho c cơ c u d n ñ ng làm hư h ng (thân cây ho c r cây) , c n ph i thi t k các cơ c u luôn cách mô kho ng cách nào ñó theo yêu c u nông h c Trên hình 2.1 mô ph ng vùng an toàn b o v cây có bán kính là R0 ð máy công tác chuy n ñ ng tròn quanh g c cây, c n ph i ñưa tâm cam ñ n v trí cách g c cây m t ño n LB Khi ñó ñi m ngoài cùng c a cam có th ch m vào g c cây, ... gi a 2 g c cà phê ho c tr ng thành băng gi a 2 hàng cà phê b ng các cây phân xanh có thân ñ ng cao như mu ng hoa vàng, c t khí, ñ u săng ð i v i cây che bóng lâu dài: Tr ng cây keo d u hay g i là cây Xina, kho ng cách tr ng 5m x 6m Sau khi cây Xina l n thì t a d n và c ñ nh m t ñ 10 x 12m (c 2 cây t a ñi 1 cây) Chú ý cây bóng mát tr ng vào gi a v trí c a 2 cây cà phê trong th i kỳ cà phê thu ho ch . luận văn “ Nghiên cứu thiết kế cơ cấu dẫn ñộng cho bộ phận công tác của liên hợp máy xới xung quanh gốc cây cà phê nhằm góp phần phát triển cơ giới hóa trong sản xuất cây cà phê ở nước ta Nghiên cứu cơ cấu dẫn ñộng từ máy kéo ñể ñiều khiển bộ phận công tác chuyển ñộng xung quanh gốc cây cà phê. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết ñể tìm ra một nguyên lý kết cấu của cơ cấu dẫn. tiêu nghiên cứu của ñề tài: ðề xuất ñược nguyên lý và tính toán ñược các thông số cơ bản của cơ cấu dẫn ñộng cho bộ phận công tác chuyển ñộng xung quanh gốc cây cà phê. ðối tượng nghiên cứu: Nghiên