Thiết kế - Chế tạo máy cắt cỏ năng suất 0.15 ha 1h

Đây cũng là cơ hội tốt để sinh viên chế tạo máy sắp tốt nghiệp tổng hợp lại tất cả kiến thức đã học ở trường Đại học và làm quen với công việc của một kỹ sư chế tạo trong lĩnh vực thiết

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

= = =  = = =

NGUYỄN PHƯƠNG NAM ĐẶNG VĂN THẮNG

THIẾT KẾ – CHẾ TẠO MÁY CẮT CỎ

NĂNG SUẤT 0,15ha/h

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

KHÁNH HÒA - NĂM 2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

= = =  = = =

NGUYỄN PHƯƠNG NAM ĐẶNG VĂN THẮNG

THIẾT KẾ – CHẾ TẠO MÁY CẮT CỎ

NĂNG SUẤT 0,15ha/h

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

GVHD: ThS TRẦN NGỌC NHUẦN

KHÁNH HÒA - NĂM 2014

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH v

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TRỒNG CỎ TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC 2

1.1 Lịch sử phát triển của máy cắt cỏ 2

1.2 Ở Nước Ngoài 4

1.3 Ở Việt Nam 7

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT, CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 9

2.1 Một số máy cắt cỏ và đặc điểm của chúng 9

2.2 Yêu cầu kỹ thuật của việc trồng và chăm sóc cỏ 9

2.3.Đặc điểm kỹ thuật của máy cắt cỏ 10

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 11

3.1.Phương án 1 11

3.2.Phương án 2 12

3.3.Phương án 3 13

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 15

4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy cắt cỏ: 15

4.1.1.Cấu tạo 15

4.1.2 Nguyên lý hoạt động 16

4.2 Tính chọn bề rộng làm việc của máy 16

4.3 Tính toán các thông số cơ bản của bộ phận cắt 17

4.3.1 Tính chọn vận tốc làm việc của dao 17

4.3.2 Đặc điểm và điều kiện làm việc của dao 19

4.3.3.Yêu cầu đối với vật liệu làm dao 19

4.3.4 Thiết kế dao cắt 19

4.4 Tính toán động lực học cho máy 22

4.4.1 Tính lực cắt: 22

4.4.2 Tính toán động cơ 25

4.5 Thiết kế thân máy 26

4.5.1 Đặc điểm và điều kiện làm việc của thân máy 26

4.5.2 Yêu cầu đối với vật liệu làm thân máy 27

4.5.3 Thiết kế thân máy 27

4.6.Thiết kế trục 29

4.6.1 Chọn vật liệu chế tạo trục 29

4.6.2 Tính sơ bộ trục 29

4.6.3 Tính toán nối trục 30

4.6.4 Tính toán kiểm nghiệm trục 30

4.7 thiết kế bộ phận điều chỉnh chiều cao 33

4.7.1 Phương án 1: 33

4.7.2 Phương án 2: 33

4.7.3 Tính toán và thiết kế 34

4.8 Thiết kế mâm cắt 38

4.8.1 Đặc điểm và điều kiện làm việc của mâm cắt 38

4.8.2 Yêu cầu đối với vật liệu làm mâm cắt 38

4.8.3 thiết kế mâm cắt 38

4.9 Thiết kế bộ phận dẫn cỏ 39

4.10 Thiết kế thanh đẩy 39

4.11 Thiết kế cặp bánh răng côn 42

4.11.1 Tính toán bộ truyền bánh răng côn thẳng 42

4.11.2 Xác định ứng suất cho phép 42

4.11.3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng 44

4.11.4 Xác định khoảng cách trục A hoặc chiều dài nón L 44

4.11.5 Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng 45

4.11.6 Xác định chính xác khoảng cách trục A hoặc chiều dài nón L 45

4.11.7 Xác định moodun, số răng, chiều rộng, góc nghiêng răng của bánh 45

4.11.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 46

4.11.9 Kiểm tra bánh răng theo quá tải đột ngột 46

4.11.10 Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 48

CHƯƠNG 5 LẶP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 50

5.1 Phân tích chi tiết gia công 50

5.1.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết gia công 50

5.1.2 Chức năng của chi tiết 50

5.1.3 Điều kiện làm việc của chi tiết 50

5.2.Phân tích yêu cầu kỹ thuật và định ra phương pháp gia công tinh lần cuối 51

5.2.1 Phân tích yêu cầu kỹ thuật 51

5.2 Xác định dạng sản xuất 51

5.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 51

5.4 Phân tích việc lựa chọn chuẩn định vị 51

5.4.1 Những yêu cầu chung khi chọn chuẩn 51

5.4.2 Những lời khuyên chung khi chọn chuẩn 52

5.4.3 Chọn chuẩn tinh 52

5.4.3.1 Những yêu cầu khi chọn chuẩn tinh 52

5.4.3.2 Các lời khuyên khi chọn chuẩn tinh 52

5.4.3.3 các phương án chọn chuẩn tinh như sau 53

5.4.4 Chọn chuẩn thô 54

5.4.4.1 Những yêu cầu khi chọn chuẩn thô 54

5.4.4.2 Những lời khuyên khi chọn chuẩn thô 54

5.5.Thiết kế quy trình công nghệ 55

5.5.1 Lập trình tự công nghệ 55

5.5.2 Tính lượng dư cho các bề mặt 56

5.6 Tính và tra chế độ cắt 59

5.6.1 Phay mặt đầu 59

5.6.2 khoan lỗ tâm 62

5.6.3: TRA CHẾ ĐỘ CẮT CHO CÁC NGUYÊN CÔNG CÒN LẠI 63

CHƯƠNG 6 HOÀN THIỆN VÀ THỬ NGHIỆM 65

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 69

6.1 Kết Luận 69

6.2 Đề Xuất Ý Kiến 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1 Các thông số của dao 22

Bảng 4.2 Các thông số của thép 36

Bảng 5.1 Thành phần hóa học của thép 40X 50

Bảng 5.2 Các bước nguyên công 56

Bảng 5.3 Bảng thông số của dao 60

Bảng 5.4 Bảng thông số mũi khoan tâm 62

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Máy cắt cỏ năm 1888 2

Hình 1.2 Máy cắt cỏ thương mại sử dụng tháng 4 1930 tại Berlin 3

Hình 1.3 Bằng sáng chế của máy cắt cỏ sản xuất năm 1879 4

Hình 1.4 Một tòa nhà trong trường ĐH ở Singapore 5

Hình 1.5 Học viện khoa học California 6

Hình 1.6 Hình ảnh các em nhỏ đang chăm sóc cỏ 8

Hình 1.7 Máy cắt cỏ bằng tay 8

Hình 3.1 Sơ đồ điều chỉnh chiều cao cắt cảu dao thông qua trục dao và dao 11

Hình 3.2 Sơ đồ điều chỉnh chiều cắt của dao thông qua cụm động cơ 12

Hình 3.3 Sơ đồ điều chỉnh chiều cao dao cắt thông qua 4 bánh xe 13

Hình 4.1 Sơ đồ động của máy cắt và thu cỏ 15

4.2 Hình dạng và kích thước dao 21

Hình 4.3 Sơ đồ lực tác dụng lên dao 23

Hình 4.4 Kết cấu của trục 29

Hình 4.5 Kết cất của ống nối 30

Hình 4.6 Sơ đồ tác dụng của lực 34

Hình 4.7 Biểu đồ mômen lực 35

Hình 4.8 Kết cấu của thép 36

Hình 4.9 Bộ phận điều chỉnh chiều cao cắt 37

Hình 4.10 Các nấc điều chỉnh 37

Hình 4.11 Kết cấu của mâm cắt 38

Hình 4.12 Kết cấu của bộ phận dẫn cỏ 39

Hình 4.13 Kết cấu của thanh đẩy 39

Hình 4.36: Ổ trượt 41

Hình 4.14 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe 49

Hình 5.1 Sơ đồ đánh số 55

Hình 5.2 Dao tiện ngoài thân cong 60

Hình 5.3 Mũi khoan tâm 62

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại nền kinh tế phát triển việc đòi hỏi hay nhu cầu của con người ngày càng tăng theo đặc biệt là trong lĩnh vực giáo dục Xanh, sạch, đẹp và an toàncho học sinh là những yêu cầu quan trọng của một môi trường thân thiện trong trường học ngày nay

Nhằm giáo dục bảo vệ môi trường, ngành giáo dục đề ra mục tiêu thiết lập hệ sinh thái trong nhà trường Tuy nhiên, đầu tư số lượng cây xanh,thảm cỏ ngày càng nhiều nhưng hầu như các trường chưa đáp ứng tiêu chí về mảng xanh theo quy định của bộ Giáo dục và đào tạo Trong đó có việc chăm sóc, bảo vệ và phát triển các thảm cỏ

Trước tình hình đó Khoa Cơ khí trường Đại học Nha Trang, củ thể là bộ môn Chế tạo máy đã đưa ra một số đề tài yêu cầu thiết kế và chế tạo một số máy công tác phục vụ trong trường học Đây cũng là cơ hội tốt để sinh viên chế tạo máy sắp tốt nghiệp tổng hợp lại tất cả kiến thức đã học ở trường Đại học và làm quen với công việc của một kỹ sư chế tạo trong lĩnh vực thiết kế chế tạo

Chúng tôi được Bộ môn Chế tạo máy – Khoa Cơ khí –Trường Đại học Nha Trang giao phó thực hện Đề tài tốt nghiệp “Thiết kế và chế tạo máy cắt cỏ và thu cỏ” Đề tài gồm các nội dung sau:

1 Tổng quan về việc trồng cỏ trong nước và ngoài nước

2 Đặc điểm, tính chất và các yêu cầu kỹ thuật

3 Lựa chọn phương án thiết kế

4 Tính toán thiết kế

5 Lập quy trình chế tạo chi tiết điển hình

6 Hoàn thiện và thử nghiệm

7 Kết luận và đề suất

Do thời gian và trình độ hiểu biết còn hạn chế nên đề tài của em tuy có cố gắng nhưng không tránh khỏi những thiếu xót Chúng Em rất mong nhận được sự góp ý kiến của thầy, cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Ngọc Nhuần đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình để chúng em hoàn thành xong đồ án này

Nha Trang, tháng 6, năm 2014

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn phương Nam Đặng Văn Thắng Lớp: 52CKCT

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TRỒNG CỎ TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC

Trong thời buổi công nghiệp hóa hiện đại hóa, cùng với sự phát triển của kinh tế của công nghệ kỹ thuật và các ngành công nghiệp…làm ảnh hưởng rất lớn tới môi trường sinh sống của chúng ta Một Trong những giãi pháp hiệu quả nhằm giảm thiếu ô nhiễm môi trường là trồng cỏ, cây xanh tạo cảnh quan môi trường xanh sạch đẹp, không khí trong lành

Biết được ảnh hưởng tích cực của việc tạo ra môi trường xanh sạch đẹp Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng việc trồng cây, thảm cỏ nhằm tạo ra một màu xanh cho môi trường rất được chú trọng

1.1 Lịch sử phát triển của máy cắt cỏ

Máy cắt cỏ đầu tiên được phát minh bởi Edwin vào năm 1827 Máy cắt này được thiết kế chủ yếu để cắt các bãi cỏ thể thao cơ sở và khu vườn rộng, và được cấp một bằng sáng chế Anh vào ngày 31 tháng 8 năm 1830

Máy đầu tiên được sản xuất rộng 19 inch với một khung làm bằng sắt Máy cắt được đẩy từ phía sau với sức mạnh động cơ đến từ các con lăn đất phía sau mà lái bánh răng để chuyển ổ đĩa dao vào xi lanh cắt

Đầu các máy này đều được làm bằng gang và đặc trưng một con lăn lớn phía sau với một xi lanh cắt (một "reel") ở phía trước Bánh xe truyền sức mạnh từ các con lăn phía sau xi lanh cắt Nhìn chung, các máy này là tương tự như máy cắt hiện đại

Hình 1.1 máy cắt cỏ năm 1888

Trong giữa thập kỷ này, Thomas Green và Con Leeds giới thiệu một máy cắt được gọi là Messor Silens (có nghĩa là cắt im lặng), sử dụng một chuỗi để truyền tải điện năng từ các con lăn phía sau để các xi lanh cắt Những máy này nhẹ hơn và êm hơn so với các máy móc thiết bị điều khiển trước chúng, mặc dù chúng hơi đắt hơn

Hình 1.2.Máy cắt cỏ thương mại sử dụng tháng 4 1930 tại Berlin

Hoa Kỳ đầu tiên đã được cấp bằng sáng chế cho một máy cắt cỏ reel Hills Amariah ngày 12 tháng 1 năm 1868

Năm 1870, Elwood McGuire của Richmond, Indiana thiết kế một máy cắt cỏ đẩy, nó rất nhẹ và một thành công thương mại

James Sumner của được cấp bằng sáng chế đầu tiên máy cắt cỏ hơi nước vào năm 1893 Đây là những máy móc nặng mất vài giờ để làm ấm lên đến áp suất vận hành

John Burr, một người Mỹ gốc Phi, được cấp bằng sáng chế một máy cắt cỏ lưỡi quay được cải thiện trong năm 1899

Năm 1902, Ransomes sản xuất máy cắt thương mại đầu tiên được sử dụng bởi một động cơ xăng đốt trong Tại Hoa Kỳ, xăng dầu máy cắt cỏ chạy lần đầu tiên được sản xuất vào năm 1919 do đại tá Edwin George

Hình 1.3 Bằng sáng chế của máy cắt cỏ sản xuất năm 1879

Một số giống cỏ được nhiều trường học ở các nước ngoài trồng như: Cỏ nhung, cỏ nhật, cỏ lá tre, cỏ lá gừng, cỏ xuyến chi…

Nhằm tận dụng tối đa diện tích cũng như kết cấu hạ tần trường học, việc trồng cỏ còn được thực hiện trên cả mái nhà hay sân thượng Việc trồng cỏ trên mái nhà có lẽ là một hành động kỳ quặc đối với mọi người tuy nhiên việc làm này đã

chứng minh được nhiều lợi điểm và ngày càng được áp dụng ở nhiều nơi trên thế giới Việc làm này đem lại một số lợi ích như:

- Tấm bọt biến giữ lại các chất ô nhiễm trong đất và cỏ sẽ hấp thụ chúng dần dần

- Tăng không gian xanh Đặc biệt đối với vùng thành thị, nơi không gian xanh khan hiếm

- Thanh lọc không khí do cỏ hút cacbonic và chất có hại cho con người

- Là một thảm cách nhiệt tuyệt vời có thể ngăn hơi nóng, lạnh, các tia bức xạ

và giữ ẩm rất tốt

- Cách âm làm giảm tiếng ồn từ bên ngoài

- Và một lợi ích không thể không kể đến là tính thẩm mỹ Không gian xanh vốn là nguồn sống của con người, ở bên không gian xanh giúp tâm lý thoải mái, giảm căng thẳng, tâp trung tốt cho việc học và giảng dạy và đạt hiệu quả tốt nhất

Hình 1.4 Một tòa nhà trong trường ĐH ở Singapore

Hình 1.5 Học viện khoa học California

Nhóm của Getter đã khảo sát 12 mái nhà xanh hiện có trong khu vực và xây dựng một mái nhà xanh của riêng họ họ thấy rằng, những mái nhà có thể thụ tới 375gr carbon trên mỗi m2 trong hai năm

Nghe có vẻ không nhiều, nhưng đó thật sự là một con số ý nghĩa Nếu toàn

bộ công trình xây dựng của một thành phố có số dân khoảng một triệu được phủ mái nhà xanh, nó sẽ loại bỏ một lượng carbon được thải ra từ 10.000 xe tải hạng trung trong một năm

Ngoài ra, cỏ nhân tạo được sử dụng bởi một số lượng ngày càng tăng trong các trường học như: khu ngoài trời, sân thể thao, các cơ sở trong nhà Nhiều trường học đã được cài đặc nhiều khu vực trò chơi với một bề mặt cỏ nhân tạo

Ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết chi phí bảo quản giảm còn 1/10 so với cỏ

tự nhiên, sử dụng được với tần suất vượt trội và rất nhiều lợi ích tính năng của thể thao cao là những lý do khiến cho cỏ nhân tạo mặt dù xuất hiện chưa lâu trên thị trường, song sản phẩm nhanh chóng được coi là thay thế tuyệt vời cho bãi cỏ truyền thống (bãi cỏ tự nhiên), một sự phát triển sang tạo, sử dụng cỏ nhân tạo hiện nay đã trở thành một trào lưu thịnh hành trong nhiều trường học

1.3 Ở Việt Nam

Ở Viêt Nam việc tạo ra một môi trường xanh được nhà nước và xã hội rất chú trọng Cụthể như Chính Phủ đưa ra các muc tiêu cụ thể cùng vơi đó là các chính sách chủ trương trong việc phát triển và bảo vệ môi trường đặc biệt là bảo vệ màu xanh cho môi trường sống

Đặc biệt trong trường học việc tạo một môi trường xanh sạch đẹp là rất cần thiết, nó không chỉ tạo màu xanh trong khuôn viên của trường học mà còn tạo ra một môi trường lành mạnh và an toàn cho mọi người khi tham gia học tập hay giảng dạy Việc làm này được đông đảo các bộ nhân viên và học sinh sinh viên hưởng ứng mạnh mẽ

Đa số các trường học ở nước ta đã tạo ra môi trường học tập, sinh hoạt, vui chơi an toàn, thú vị, hấp dẫn đối với học sinh và giúp các em càng thêm yêu trường lớp, thầy cô, bạn bè Nhiều ngôi trường đã để lại những dấu ấn và kỷ niệm đẹp trong lòng học sinh bởi những lối đi dưới hang cây râm mát,thảm cỏ xanh tươi Trường học còn có ý nghĩa thiết thực trong việc giáo giục học sinh có ý thức có thói quen trong việc giáo dục học sinh có ý thức thói quen giữ gìn bảo vệ môi trường và tạo sự lan tỏa đến môi trường, cộng đồng các em đang sống, đồng thời góp phần hình thành mầm mống nhân cách tốt đẹp và lối sống văn minh, văn hóa cho thế hệ trẽ ngay từ tuổi học đường

Hình 1.6 Hình ảnh các em nhỏ đang chăm sóc cỏ

Việt Nam là một nước đang phát triển nên viêc áp dụng khoa học kỹ thuật hiện đại vào việc trồng, chăm sóc và bảo vệ cỏ còn khá nhiều hạn chế Các công việc này chủ yếu bằng thủ công Tuy nhiên ở một số trường có điều kiện thì vẫn có

áp dụng một số tiết bị hiện đại trong việc chăm sóc cỏ như dùng máy cắt cỏ cằm tay trong việc cắt cỏ…

Hình 1.7 Máy cắt cỏ bằng tay

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM, TÍNH CHẤT, CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 2.1 Một số máy cắt cỏ và đặc điểm của chúng

Về cơ bản ta có hai loại máy cắt cỏ:

- Máy cắt cỏ reel: Các máy cắt cỏ reel mang một lưỡi cắt cố định nằm ngang

ở độ cao mong muốn cắt và xung quanh gồm nhiều lưỡi cắt xoắn ốc gồm từ (3-7) được gắn vào trục quay, các cánh quạt quay tao ra một chuyển động như hình cái kéo Kết cấu khung chính của máy được gắn vào đó các bộ phận khác của máy Được điều khiển bằng tay và có hai bánh xe việc cắt được thực hiện dứt điểm, cắt sạch Thúc đẩy sự phát triển cho cỏ Sự phát triển của vật liệu và kỹ thuật dẫn đến những máy rất nhẹ, dễ dàng hoạt động và cơ động hơn khi sử dụng

- Máy cắt cỏ rotary: Dao được quay quanh một trục thẳng đứng với tốc độ cao Dao thường được gắn trực tiếp vào trục chính của động cở của nó Lưỡi dao thường cong lên để tao ra một lực hút liên tục Hoạt động bằng động cở xăng hoạt điện và có 4 bánh xe Với kết cấu như vậy việc cắt cỏ dẫn tới lác cắt bị thô và dập

cỏ bị băm nhỏ

- Ngoài ra còn có một số máy cắt cỏ như: Máy sử dụng năng lượng bằng điện, máy sử dụng năng lượng bằng pin, máy cở lớn cho phép người điều khiển ngồi lên, máy cắt cỏ di chuột, máy kéo kéo máy cắt cỏ,hay hiện đại hơn là robot cắt cỏ

2.2 Yêu cầu kỹ thuật của việc trồng và chăm sóc cỏ

Chăm sóc và bảo dưỡng các thảm cỏ là một khâu quan trọng Hiện tại cỏ được trồng chủ yếu trên đất và trên cát do đó yêu cầu kỹ thuật đối với mỗi loại là khác nhau Đối với cỏ trồng trên đất cần chú ý các yêu cầu sau:

-Đất: Đất tiêu chuẩn để chồng cỏ phải tơi xốp màu mỡ, không bị nhiễm mặn nhiễm phền không bị ngập úng

-Nước: Nước rất cần đối với các loại cây trồng nói chung và đối với cỏ nói riêng Tùy theo các loại đất khác nhau, tùy theo từng thời tiết của các vùng miền khác nhau mà cần lượng nước cho các loại cỏ khác nhau nhưng phải đảm bảo lượng nước sau khi tưới nước thấm đạt đến độ sâu 10cm tính từ mặt đất xuống, thời gian

tưới (2-3) ngày tưới một lần nước phải đảm bảo yêu cầu là nước ngọt, nước sạch không mang các mầm bệnh, không nên lấy nước từ các ao hồ kênh rạch để tưới cỏ

vì ở nước này mang nhiều mầm bệnh gây hại cho cỏ phải có hệ thống thoát nước

Sau khi cắt xén cỏ song phải làm sạch mặt cỏ để mầm cỏ nảy tốt

2.3.Đặc điểm kỹ thuật của máy cắt cỏ

Vì máy cắt và thu cỏ hoạt động trong khuôn viên trường học với nhiều thảm

cỏ nhỏ và hẹp Các loại cỏ thường trộng trong khuôn viên trường học dễ chịu ảnh hưởng của việc cắt cỏ không được tốt gây ảnh hưởng tới sự phát triển sau này Nên cần phải có một số yêu cầu sau đây:

-Đạt năng suất cao

-Đơn giản, gọn nhẹ

-Hiệu quả sau khi cắt cao, không gây ảnh hưởng tới sự phát triển của cỏ sau khi cắt -Đơn giản trong việc vận hành và sửa chửa

-Đơn giản trong việc tính toán và thiết kế

-Giá thành của máy không cao

-Thân thiện với môi trường và người sử dụng

-Không gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh

-Không gây nguy hiểm cho người sử dụng

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 3.1.Phương án 1

Dao được gắn với trục động cơ, tạo chuyển động quay tròn cho dao và thực hiện quá trình cắt

Qúa trình cắt cỏ ta có thể điều chỉnh chiều cao cắt của dao đảm bảo chiều cao của cỏ sau khi cắt như mong muốn được điều chỉnh thông qua trục dao và dao cắt

Hình 3.1 sơ đồ điều chỉnh chiều cao cắt cảu dao thông qua trục dao và dao

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ

- Đơn giản cho việc thiết kế, chế tạo

- Tiết kiệm chi phí sản xuất

Nhược điểm:

- Chỉ thay đổi trong phạm vi rất hẹp

- Không đảm bảo khoảng cách giữa dao và mâm cắt như đã yêu cầu

- Khi đang hoạt động nếu cần muốn thay đổi chiều cao cắt thì rất khó khăn

- Khi thay đổi chiều cao cắt bằng phương án này thì không đảm bảo việc thu

cỏ được tốt nhất có thể Vì vị trí giữa dao và bộ phận thu cỏ bị thay đổi

- Dễ dàng sử dụng và đạt hiệu quả cao

- Không làm ảnh hưởng tới khoảng cách giữa dao và mâm cắt

- Đơn giản cho việc vận hành và sửa chửa

- Đạt năng suất cao

Nhược điểm:

- Số lượng cần thiết kế và chế tạo nhiều

- Khó khăn cho việc thiết kế và chế tạo

Kết luận:

Qua 3 phương án trên và qua quá trình phân tích ta thấy phương án 3 khả thi hơn Nổi bật hơn với nhiều ưu điểm và hạn chế được nhiều nhựu điểm hơn Với kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành và sửa chửa vì vậy việc thiết kế và chế tạo dễ dàng hơn Vậy tôi chọn phương án 3 để tính toán và thiết kế

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 4.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy cắt cỏ:

4.1.2 Nguyên lý hoạt động

Dao cắt 3 được gắng với trục thông qua hệ truyền động bánh răng được nối với trục của động cơ 8, khi làm việc ta bật động cơ 8 làm cho dao cắt 3 quay và thực hiện việc cắt cỏ, đồng thời cỏ được đưa vào đường dẫn 9 thông qua đường dẫn đến

bộ phận thu cỏ Người điều khiển đẩy máy cắt cỏ thông qua thanh đẩy 10 và điều khiển chiều cao cắt bằng bộ phận điều chỉnh chiều cao cắt 1

4.2 Tính chọn bề rộng làm việc của máy

Để thiết kế đúng với năng suất mà ta yêu cầu thì ta phải tính chọn bề rộng của máy và vận tốc tiến của máy khi làm việc, tính chọn sao cho phù hợp năng suất

và điều kiện kỹ thuật của máy Với năng suất yêu cầu là 0,15 ha/h ta chọn:

Bề rộng làm việc của máy: B = 0,6(m)

Với bề rộng làm việc là 0,4m yêu cầu dặt ra là phải tính chọn vận tốc tiến của máy, sao cho trong 1h máy phải cắt hết một diện tích 0,1ha

Theo kinh nghiệm thiết kế máy sử dụng sức người để đẩy và điều khiển thì vận tốc tiến của máy khi làm việc phụ thuộc vào người điều khiển, nghĩa là vận tốc tiến của máy bằng với vận tốc của người điều khiển khi làm việc

Để đơn giản cho việc tính toán, ta giả sử máy làm việc ở điều kiện lý tưởng là chỉ làm việc trên đường thẳng, không cua, khi đó ta chọn vận tốc tiến của máy khi làm việc:

0,1728 = 0,15(ha) (4.1)

Qua tính toán cho ta kết quả phù hợp với năng suất thiết kế là 0,15ha/h Vậy ta tính chọn được:

-Bề rộng làm việc của máy:

B = 0,6(m)

-Vận tốc tiến của máy khi làm việc:

V = 2,88km/h = 0,8(m/s)

4.3 Tính toán các thông số cơ bản của bộ phận cắt

4.3.1 Tính chọn vận tốc làm việc của dao

Lực ly tâm là một lực quán tính xuất hiện trên mọi vật nằm yên trong hệ quy chiếu quay so với hệ quy chiếu quán tính Nó là một hệ của trường gia tốc, xuất hiện trong

hệ quy chiếu phi quán tính mà trong trường hợp này là hệ quy chiếu quay Cũng có thể hiểu lực ly tâm là phản lực của lực hướng tâm tác dụng vào vật đang chuyển động theo một đường cong ( thành phần lực vuông góc với vận tốc và làm đổi hướng vận tốc ), để giữ cho vật căng bằng trong hệ quy chiế quay

Hệ quy chiếu quay so với hệ quy chiếu quán tính là một dạng của hệ quy chiếu phi quán tính, vì chuyển động của hệ quy chiếu này không thẳng đều Mọi điểm trong

hệ quy chiếu quay với vận tốc góc không đổi ω quanh một tâm cố định so vơí hệ quy chiếu quán tính Véctơ vận tốc tại điểm cách taamquay bán kính r sẽ luôn tiếp tuyến với quỹ đạo tròn của điểm quanh tâm quay, và hướng theo chiều quay Do sau khi quay hết một gốc 2π, điểm hoàn thành một quỹ đạo là đường tròn có chu vi dài 2πr,

độ lớn không đổi của véc tơ vận tốc là ωr

Như vậy tại một thời điểm bất kỳ, gia tốc của điểm cách tâm r là :

có thể biểu diễn bằng biểu thức ;

ly tâm Như vậy độ lớn của lực ly tâm tỉ lệ thuận với bình phương của vận tốc góc,

và bán kính quay

Cũng có thể liên hệ với tốc độ thẳng thay cho tốc độ góc : |F| = m|v|2 / |r| Như vậy độ lớn của lực ly tâm tỉ lệ thuận với khối lượng của vật chuyển động, với bình phương của tốc độ thẳng, và tỷ lệ nghịch với bán kính của đường cong

 Xác định vận tốc dài của dao cắt:

60

2 R nR

V

R

Trong đó: n Số vòng quay của dao cắt ta chọn theo điều kiện thực tế

n = 3600 (v/ph)

R =0,2(m) Bán kính của dao

Vận tốc dài của dao cắt V = 75,36(m/s)

4.3.2 Đặc điểm và điều kiện làm việc của dao

- Dao cắt là bộ phận làm việc quan trọng của máy cắt cỏ Dao làm việc theo nguyên lí chuyển động quay tròn và có bộ phận giữ cỏ Khi cắt cỏ, sự tác động của dao sẽ làm cho bề mặt cỏ có thể bị dập làm ảnh hưởng tới sự phát triển của cỏ sau này Vì thế khi thiết kế dao cần phải đảm bảo cho bề mặt cỏ tốt nhất không làm ảnh hưởng tới sự phát triển sau này

- Làm việc trong điều kiện tự nhiên, chịu ảnh hưởng của các nhân tố tự nhiên gây ảnh hưởng tới dao như: độ ẩm, nắng, gió…

- Chịu va đập và mài mòn như việc lưỡi dao có thể tiếp xúc với đất, đá dẫn đến lưỡi dao bị bễ, cùng rất nhanh và điều này sẽ làm tăng lực cắt của dao

- Dao làm việc với vận tốc lớn điều này rất nguy hiểm nếu như dao xảy ra

sự cố như: lưỡi dao bị bễ hoặc gãy do va vào thứ gì đó

4.3.3.Yêu cầu đối với vật liệu làm dao

- Vật liệu có độ cứng cao, khối lượng nhỏ

- Vật liệu phải có độ bền và độ dẻo cần thiết

- Vật liệu chế tạo phải có khả năng chịu mài mòn lớn

- Vật liệu phải có tính công nghệ tốt, tính kinh tế cao Nghĩa là vật liệu làm dao phải được gia công dễ dàng dễ kiếm và giá thành không cao

Ưu điểm:

- Sản phẩm có sẵn trên thị trường

- Quá trình cắt và thu cỏ thuận tiện, dễ dàng hơn

- Quá trình cắt đạt năng suất cao

- Kết cấu đơn giản, gọn gàng,

- Trong quá trình cắt việc thu gom cỏ khó khăn

Phương án 3: sử dụng dao cắt cỏ dùng bằng dây cước

Ưu điểm:

- Giá thành rẻ, hiệu quả kinh tế

Nhược điểm:

- Trong quá trình cắt dây dễ bị đứt làm dán đoạn quá trình cắt

- Quá trình thu gom cỏ khó khăn

Kết luận:

Qua 3 phương án trên và qua quá trình phân tích ta thấy phương án 1 khả thi hơn Nổi bật hơn với nhiều ưu điểm và hạn chế được nhiều nhược điểm với kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ dàng thay thế và sử chữa vì vậy chúng tôi chọn phương án 1

để tính toán thiết kế

Đối với phương án 1 sử dụng dao cắt Gardena 04080-20 ta có:

4.2 Hình dạng và kích thước dao Qua các yêu cầu về vật liệu làm dao nói trên ta chọn vật liệu làm dao là thép gió Với việc thực hiện đồng thời ba chức năng cùng một lúc là: cắt, giữ và đưa

cỏ vào thùng chứa, thì việc thiết kế có hình chữ nhật là hợp lý nhất

Vì có ít tài liệu nói về loại dao này, nhưng qua các tài liệu liên quan cũng như kết quả thực nghiệm từ một số loại dao cắt tương tự như dao cắt của máy cắt cỏ

đeo vai được sử dụng khá phổ biến hiện nay Ta tính và chọn được các thông số cơ bản của dao

Hai cạnh bên được mài sắc, bề dày cạnh sắc phải đạt từ 515m Khi chiều dày tăng lên 5055µm thì phải mài lại Góc γ có ảnh hưởng rất lớn đến lực cắt trong quá trình cắt Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng nếu giảm góc γ thì lực cắt cũng giảm theo và ngược lại nếu tăng góc γ thì lực cắt cũng tăng, và nếu tăng đến một giới hạn nào đó thì việc cắt cỏ sẽ gặp khó khăn như: Cỏ bị tuột khỏi dao dẫn đến không bị đứt, bề mặt cỏ bị dập dẫn đến hư hại Theo [5, trang 15, bảng 1.2] ta chọn γ = 190, e

rau, cỏ với một thiết diện cho trước

Vì vậy để tìm ra được số liệu cụ thể về lực cắt ta sẽ tiến hành một thí nghiệm thực tế như sau:

Thí nghiệm xác định lực cắt:

Dụng cụ:

 Vật thử: một bãi cỏ trong khuôn viên trường học

 Xét cho một người đứng máy

 Lưỡi dao quay một vòng

 Lượng cỏ cắt được là 0.2kg

 Tính toán lực cắt thí nghiệm:

Trong qua trình làm việc dao chịu tác dụng của lực như sau:

s – Là quãng đường mà dao đã di chuyển lượng cỏ cắt được (m)

Lấy điểm mốc là điểm mà cỏ tiếp xúc với dao, cỏ có khối lượng m=0,3kg, thùng cỏ cách mặt cỏ vừa cắt là 0.2m, thì:

Trước khi rơi vào thùng chứa thì:

+Động năng: Wđ=1

2mv2(J) (4.6) Sau khi rơi vào thùng chứa thì:

U = ±M d J max = ± M d 2.r, [3, trang 189, công thức(III-76)] (4.11)

M d = G 0 l(kg): Khối lƣợng của dao

G 0 =(1,9-2,3)kg: Khối lƣợng của một mét dao

U = ±M d J max = ± M d 2.r = ±0,8.6,282.0,2=6,3 (N)

Vậy tổng lực tác dụng lên dao:

R =0,6 + 6,3 = 6,9 (N)

Công suất cần thiết cho dao làm việc:

Tuy nhiên thực tế thì lưỡi dao sau khi một thời gian làm việc sẽ bị mòn làm cho lựt cắt tăng lên Mặt khác, tuỳ theo từng loại cỏ hay mặt độ phân bố không đều làm cho lực cắt cũng tăng lên Như vậy, trong thực tế lực cắt sẽ lớn hơn nhiều so với lực cắt lý thuyết Nên khi tính toán thực tế ta phải nhân lực cắt lý thuyết với hệ

số làm tăng lực:

Trong đó:

K=K1.K2 -Hệ số tăng lực

Với: K1- Hệ số tăng lực khi lưỡi dao bị mòn (K1=1,2 – 1,4)

K2- Hệ số tăng lực khi gặp các loại cỏ khác nhau có độ sơ cứng bất thường (K2=1,1 – 1,4)

Trong đó: Nlv- Công suất làm việc của dao cắt (KW)

- Hiệu suất của bộ truyền

V - Vận tốc dài của lưỡi dao (m/s)

Công suất làm việc của dao cắt:

Nlv= 1,29,108.75, 36

1000 =0,81(kw) Thế vào (4.4) ta được công suất cần thiết của động cơ

Kiểu bình xăng con Cánh bướm, Giclơ thông thường

Kiểu lọc gióLọc khô, lọc ướt

Kiểu điều tốcKiểu cơ khí

Hệ thống bôi trơnTát nhớt cưỡng bức

Dung tích nhớt bôi trơn0.56 lít

Hệ thống khởi độngBằng tay (tự hồi)

Loại nhiên liệuXăng không chì có chỉ số octan 92 trở lên

Dung tích bình nhiên liệu 2.0 lít

4.5 Thiết kế thân máy

4.5.1 Đặc điểm và điều kiện làm việc của thân máy

- Chịu trọng lượng của động cơ

- Làm việc với cường độ cao

- Chịu sự va đập và mài mòn khá cao

- Tác dụng của các yếu tố tự nhiên

4.5.2 Yêu cầu đối với vật liệu làm thân máy

- Vật liệu có độ cứng cao, khối lượng nhỏ

- Vật liệu phải có độ bền và độ dẻo cần thiết

- Vật liệu chế tạo phải có khả năng chịu mài mòn lớn

- Vật liệu phải có tính công nghệ tốt, tính kinh tế cao Nghĩa là vật liệu làm dao phải được gia công dễ dàng dễ kiếm và giá thành không cao

4.5.3 Thiết kế thân máy

Với sơ đồ nguyên lý cũng như nguyên lý hoạt động đã được nêu ở trên Ta thiết kê phần thân máy có dạng thành mỏng, với độ dày cần thiết sao cho vẫn đảm bảo độ cứng vững cho toàn bộ phận của máy, mà đạt khối lượng nhỏ nhất Cũng như đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc như đã nêu ở trên

Khoảng cách theo chiều ngang và chiều đứng giữa dao và mâm cắt cũng như với thân máy phải đảm bảo khoảng cách cần thiết

Khoảng cách này được chọn dựa theo kinh nghiệm thực tế Căn cứ vào điều kiện thực tế như các loại cỏ thường được trồng, kích thước của chúng Từ đó ta chọn được:

Khoảng cách theo chiều ngang giữa dao và mâm cắt ta chon là 10(mm) Khoảng cách theo chiều đứng giữa dao và thân máy ta chọn là 10(mm) Khoảng cách theo chiều đứng giữa dao và mặt dưới của mâm cắt ta chon là 20(mm)

Điều ta cần tính toán và xác định là loại vật liệu, chiều dày cũng như hình dạng và kích thước của chúng

Xác định áp xuất tính toán ở phần dưới của động cơ theo công thức:

5

1 P H g P

Trong đó:

Pm- Áp suất làm việc của máy Pm = 0,3( N/mm2)

g gia tốc trọng trường

P1 khối lượng riêng của vật liệu

H chiều cao của thân máy



 2

0, 49( ) 2.170.0, 95

Ca Hệ số bổ sung do ăn mòn hoá học của môi trường lấy = 0

Cb Hệ số bổ sung do sai lệch chế tạo, chọn Cb = 1

C0 Hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, chọn C0 = 1,08

Vậy ta có: S = 0,49+1+1,08 = 2,57(mm)

Chọn S = 3mm

4.6.Thiết kế trục

Trong thực tế thì trục động cơ khồng đảm bảo được yêu cầu về kích thước như: Đường kính, chiều dài hay các yêu cầu về vật liệu Để có thể sử dụng như đã thiết kế và để phù hợp với đặc tính của máy ta cần cải tiến trục động cở cho thích hợp bằng cách nối trục

Ta thiết kế trục có dạng bậc đảm nhận vai trò trung gian giữa dao và trục động cở Ngoài ra trục nối còn đảm nhận vai trò hết sức quan trọng là truyền mômen quay cho dao

x sb

τ0,2

4.6.3 Tính toán nối trục

Do đặc điểm trục có đường kính nhỏ d =15(mm), tải trọng tác dụng nhỏ, số vòng quay lớn, các đường tâm nằm trên cùng một đường thẳng và không chuyển động tương đối với nhau nên ta chọn phương pháp nối trục ống dùng chốt

Nối trục ống có kết cấu đơn giảng, rẽ tiền,nhẹ, lắp ráp hơi khó và chỉ sử dụng đối với trục có đường kính nhỏ

Khi lắp ráp cần khoảng dịch chuyển dọc trục lớn, yêu cầu cao về độ chính xác của các vị trí đầu trục nếu không sẽ xuất hiện lực uốn trục

4.6.4 Tính toán kiểm nghiệm trục

Để truyền mômen và truyền chuyển động từ trục động cơ đến dao ta dùng ống nối kiểu chốt

K - hệ số chế độ làm việc phụ thuộc vào loại máy công tác = 2,5

T – mô men xoắn danh nghĩa = 7,3 (N.m)

Hệ số an toàn đƣợc kiểm nghiệm theo điều kiện:

 n 1,5 2,5 n

n

.n n n

2 τ 2 σ

1 σ

σψσ.βεK

σn

1

ψ.βεK

Mômen uốn Mu 9,108.50455, 4(Nmm), mômen xoắn Mz=7300(Nmm)

Wu, Wo: mômen chống uốn và mômen chống xoắn của tiết diện trục

tra theo [14, trang 97, bảng 56] ta có Wu = 1825(mm3), Wo = 3981(mm3)

Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi ψ σ

và ψ chọn theo vật liệu Đối với thép cacbon trung bình  ψσ 0,1 và ψ 0,05

Hệ số tăng bền β = 1,5 lấy theo [14, trang 98, bảng 58]



Thay nζ, nη vào (3-96) ta có n = 101,5 > [n] Vậy trục đủ bền