Để hoàn thành được sản phẩm này chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường đã luôn động viên, gúp đỡ và hướng dẫn chúng em tận tình trong quá
Trang 1ĐƠN VỊ DỰ THI: TRƯỜNG THCS TÁI SƠN
TÊN DỰ ÁN: XE QUÉT VÀ THU GOM RÁC BÁN TỰ ĐỘNG
Lĩnh vực dự thi: Kỹ thuật cơ khí
Trang 2MỤC LỤC
III Giới thiệu và tổng quan về vấn đề nghiên cứu 7
IV Giả thuyết khoa học và phát biểu mục đích nghiên cứu 9
V Phương pháp nghiên cứu (tài liệu và thực nghiệm) 9
3 Nghiên cứu các chức năng chính vủa “Xe quét và thu gom
4 Cách lắp đặt, lắp giáp, sử dụng, vận hành 11
1 Tính mới, tính sáng tạo, ý tưởng nghiên cứu 12
I LỜI CẢM ƠN
Trang 3Sau một thời gian nghiên cứu, chế tạo, đến nay nhóm nghiên cứu đã hoàn thành sản phẩm và đưa vào ứng dụng Để hoàn thành được sản phẩm này chúng
em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường đã luôn động viên, gúp đỡ và hướng dẫn chúng em tận tình trong quá
trình nghiên cứu để chế tạo ra “Xe quét và thu gom rác bán tự động” Nhân
đây chúng con xin cảm ơn bố mẹ đã luôn động viên, tạo điều kiện tốt nhất cho chúng con trong suốt quá trình chúng con hoàn thành sản phẩm này Nhóm nghiên cứu cũng xin cảm ơn các bạn trong nhà trường đã cổ vũ, động viên góp phần tạo thêm động lực cho nhóm nghiên cứu sớm hoàn thành sản phẩm
II TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN
1 Lí do nghiên cứu.
Khi nhìn thấy hình ảnh của các cô chú công nhân ở các khu đô thị dùng sức lao động bằng chân tay là chủ yếu thực hiện công việc quét rác dưới thời tiết nắng nóng và bụi Và khi quét rác xong lại thêm một khâu đó là hót rác Em thấy rất vất vả và năng suất lao động không cao
Với thực tế trong trường em có nhiều cây xanh tạo ra bóng mát cho chúng
em ngồi dưới bóng cây những lúc ra chơi hay những buổi mít tinh, nhưng đi đôi với những điều đó hàng ngày cây rụng lá và kết hợp với rác thải nên sân trường cuối buổi lúc nào cũng nhiều rác Mỗi sáng, chúng em đều quét sân trường, các bạn phải dậy, sớm đi sớm để quét sân, làm vệ sinh môi trường cho kịp buổi học Khi thời tiết chuyển sang mùa hanh khô các bạn quét rất bụi, và khi quét xong
mồ hôi nhễ nhại trên má và trên lưng làm ảnh hưởng tới sức khỏe và khả năng học tập ở trên lớp những buổi học hôm đó Hiện nay có nhiều máy móc đã giúp
đỡ người lao động đỡ vất vả Tuy nhiên, những thiết bị này sử dụng năng lượng chủ yếu là dầu đi-ê-zel nên thải ra khí thải độc hại, gây ô nhiễm môi trường Ngoài ra, sản phẩm đang có mặt trên thị trường có giá cả tương đối cao, đa số các hộ gia đình, cơ quan và nhất là trong các trường học không thể làm chủ sở hữu của một sản phẩm
Chính vì những lí do như trên, nên chúng em có mong muốn chế tạo ra
chiếc “Xe quét và thu gom rác bán tự động” sử dụng năng lượng sạch để giảm
công lao động, tăng năng suất lao động, tiết kiệm năng lượng và chung tay bảo
vệ môi trường Nội dung cơ bản của dự án là thiết kế và chế tạo Xe quét và thu gom rác bán tự động có nhiều tác dụng và thực hiện được nhiều chức năng
cùng một lúc và sử dụng năng lượng sạch
2 Ý tưởng nghiên cứu.
Trang 4Nhóm nghiên cứu muốn thực hiện ý tưởng chế tạo “Xe quét và thu gom rác bán tự động” có thể:
+ Sử dụng năng lượng sạch để bảo vệ môi trường
+ Thực hiện được 2 chức năng cùng một lúc: Quét và thu gom rác vào bao vận hành dễ dàng, thân thiện với môi trường và không gây ô nhiễm môi trường
3 Câu hỏi nghiên cứu.
Xuất phát từ hệ thống câu hỏi:
+ Muốn tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường ta nên sử dụng nguồn năng lượng nào?
+ Muốn chế tạo ra chiếc máy cùng một lúc làm 2 công đoạn khi quét và thu gom rác thì chế tạo máy đó như thế nào?
+ Chế tạo hệ thống quét sạch và hót cát vào bao đựng ta làm như thế nào? + Làm thế nào để máy quét được rác ở nhiều địa hình khác nhau và máy thân thiện với môi trường, không gây ô nhiễm tiếng ồn?
+ Để tạo ra máy quét và thu gom rác giá thành giẻ, vận hành dễ dàng thì phải làm như thế nào?
+ Máy vận hành dựa trên nguyên tắc hoạt động nào?
4 Đối tượng nghiên cứu.
- Một số tính năng của “Xe quét và thu gom rác bán tự động” như: khả
năng quét rác, gom rác, vận chuyển rác đến bộ phận chứa rác
- Khả năng ứng dụng của “Xe quét và thu gom rác bán tự động” trên
các địa hình tương đối bằng phẳng
5 Lợi ích đề tài mang lại.
- Giúp người lao động đỡ vất vả, giảm nhân công lao động, đạt hiệu quả lao động cao
- Thân thiện với môi trường
- Vận hành dễ dàng, quét và thu gom rác phù hợp với địa hình bằng phẳng chủ yếu ở các trục đường, sân trường
- Sau khi hoàn thiện đề tài, bản thân chúng em thấy công việc này rất có ích với việc học tập của chúng em:
+ Phát huy tính tự tổng hợp kiến thức
+ Say mê và hứng thú học tập Vật lí- Công nghệ- Toán học, phấn đấu vươn lên đạt kết quả cao trong học tập
+ Rèn luyện phương pháp học tập bộ môn: Cách khai thác, mở rộng vấn
đề, phát triển tư duy Vật lý - Công nghệ- Toán học
6 Công việc chính đã thực hiện.
Trang 56.1 Bản vẽ: Bản vẽ thiết kế máy:
185cm
25cm
25cm
185cm
20cm 25cm
7c m
7cm
110cm
Trang 66.2 Bảng liệt kê và chế tạo các bộ phận
STT Tên chi tiết máy Số
lượng
Kích thước
12V 70Ah (20 HR)
60 min (RC) 370A (CCA)
70 vòng/phút
4 Xích + bánh răng 1 bộ Thép
6.3 Dựng “Xe quét và thu gom rác bán tự động”
- Căn cứ vào bản vẽ “Xe quét và thu gom rác bán tự động” nhóm nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của giáo viên đã hoàn thành sản phẩm “Xe quét và thu gom rác bán tự động”
- Gia công: Gò, hàn
- Lắp giáp bằng: ren, then, chốt
- Phun sơn màu xám thân xe, và bộ phận thu quét và thu gom rác
Hình ảnh Máy đang hoạt động thử nghiệm
Trang 7Hình ảnh của Máy sau khi phun sơn hoàn thiện
6.4 Kết quả đạt được.
- “Xe quét và thu gom rác bán tự động” cùng lúc:
+ Khi thực hiện công việc thì máy thực hiện được 2 chức năng: Quét và hót rác cho vào bao đựng
+ Khi quét máy có thể quét được sạch cát đến 95% ở những địa hình tương đối bằng phẳng và nhẵn
- “Xe quét và thu gom rác bán tự động” vận hành đơn giản, thân thiện
với môi trường, không gây ô nhiễm môi trường và thực hiện nhiều chức năng cùng một lúc
III GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1 Những sản phẩm đã có nước ngoài
a Máy quét rác, máy hút bụi gắn trên ô tô
b Máy quét rác, máy hút bụi gắn trên ô tô, phối hợp cùng xe tải trở rác
Trang 8- Ưu điểm:
+ Thiết bị quét rác, hút bụi hiện đại, được gắn trên ô tô dùng thu gom rác, phối hợp cùng với xe tải trở rác
+ Phù hợp với các thành phố lớn, hiện đại, có điều kiện về kinh tế
- Hạn chế
+ Giá thành cao khoảng từ 700 triệu đến 1.8 tỷ, không phù hợp với thực tế đường phố, đường bê tông ở Việt Nam
+ Là sản phẩm nhập khẩu, giá thành cao không phù hợp với nhà trường ở Việt Nam
2 Những nghiên cứu trong nước
a Xe quét rác của hai sinh viên trường đại học Hồng Lạc
- Ưu điểm: Không tiêu tốn năng lượng, biến chuyển động quay của bánh thành cơ năng của trục quét rác và băng tải
- Hạn chế:
+ Chỉ quét được rác vừa và lớn, không quét được rác nằm sát đất, không quét được bụi, đặc biệt khi có rác tập trung thành đống, rác dày đặc khi đó xe phải dừng sẽ không quét được rác
+ Với hệ thống băng tải trên máy quét sẽ khó hất được rác, bụi lên băng tải làm giảm hiệu quả quét rác, đặc biệt là cát
b Sản phẩm rô bốt tự động quét rác của một số học sinh
- Ưu điểm: Đề suất được mô hình rô bot quét rác, chạy thực nghiệm
Trang 9- Hạn chế: Sản phẩm chỉ là mô hình, để áp dụng vào thực tiễn rất khó
3 Vấn đề nghiên cứu của dự án “Xe quét và thu gom rác tự động”
- Chưa có bất kỳ một sản phẩm “Xe quét và thu gom rác tự động” phù hợp cho việc quét sân trường của học sinh (lá cây, cát, đất nhỏ), cũng như quét rác thải sinh hoạt thiết kế cho công nhân lao công ở Việt Nam
- Xe có hệ thống chổi quét rác, băng gạt rác được thiết kế hoạt động tự động
- Xe có thể điều chỉnh ở hai chế độ: chế độ thứ nhất là chỉ thu gom lá, rác sinh hoạt; chế độ thứ hai là quét và thu gom lá, rác, đất nhỏ, sỏi, cát bụi
- Xe có cấu tạo đơn giản, dễ dàng chế tạo, chi phí thấp, hiệu quả quét rác cao
- Xe chạy bằng điện thân thiện với môi trường
IV GIẢ THUYẾT KHOA HỌC VÀ PHÁT BIỂU MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
1 Giả thuyết khoa học
như: lá cây, rác thải sinh hoạt, đất, cát thì công việc quét và thu gom rác là lá cây của học sinh, rác thải sinh hoạt của người lao công sẽ trở nên dễ dàng, từ đó
chúng em đã nghiên cứu chế tạo “Xe quét và thu gom rác bán tự động” cùng
một lúc thực hiện được nhiều công đoạn như trên
2 Mục đích nghiên cứu.
+ Chế tạo ra “Xe quét và thu gom rác bán tự động” với chi phí thấp, vận
hành đơn giản và cùng một lúc thực hiện nhiều chức năng
+ “Xe quét và thu gom rác bán tự động” thân thiện với môi trường.
+ Có phạm vi ứng dụng cao, phù hợp với nhiều địa hình khác nhau
V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
- Nghiên cứu tài liệu như: Sách, báo, Internet, hệ trống truyền và biến đổi chuyển động của các bánh răng qua các bài học trong sách giáo khoa Vật lí lớp
8, 9 và sách Công nghệ 8, 9 và một số tài liệu tham khảo khác
- Nghiên cứu từ kinh nghiệm thực tế, kinh nghiệm học hỏi từ thầy cô, từ bạn, các cô chú công nhân
Trang 10- Nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm: Từ việc quan sát các cô chú công nhân trong các khu đô thị về kỹ thuật quét và thu gom rác, chúng em thiết
kế “Xe quét và thu gom rác bán tự động” phù hợp với địa hình bằng phẳng.
VI SỐ LIỆU, KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.
1 Thông số kỹ thuật.
- Kích thước: 185*63*110
- Khối lượng: 110 kg
- Vật liệu khung máy: Thép
- Khoảng điều chỉnh độ cao quét: Có thể điều chỉnh
- Túi gom rác: 01
- Nhiên liệu: Dùng điện bình ăc quy 12V, bộ phận chuyển đổi dòng điện
từ 12V lên 220V
2 Giá thành: 6.500.000 VNĐ
3 Nghiên cứu các chức năng chính của “Xe quét và thu gom rác bán
tự động”.
3.1 Bộ phận quét và thu gom rác:
+ Vật liệu gồm có: Chổi nhựa, trục tròn, ốc vít,
+ Phần chổi quét: Gồm 5 rãnh gắn 10 đầu chổi nhựa mua trên thị trường, gắn vào trục sắt tròn và đặt nghiêng đều 450, một đầu của trục được gắn vào hệ thống truyền lực
+ Mô-tơ giảm tốc: gắn vào dây cu roa để làm quay trục hệ thống chổi quét
Trang 11
3.2 Máng hứng:
Gồm 2 hệ thống:
+ Máng:
Vật liệu: Thép lá
Cấu tạo: Cắt sắt thành hình được uốn hình chữ U Hàn hệ thống chuyển động ở mặt bên dưới
+ Lưỡi gà:
Vật liệu: Cao su
Cấu tạo: Cắt cao su lá hình chữ nhật một đầu gắn vào máng hứng, phần còn lại để tự do để tiếp sát mặt đất
3.3 Bộ phận băng gạt
Vật liệu: Cao su lá, thép lá hình chữ V, ốc vít
Cách làm:
+ Gắn hai đầu cao su tạo thành vòng tròn
+ Gắn thép lá vào cao su để tạo thành lưỡi gạt
3.5 Bộ phận truyền chuyển động
- Khi ắc quy cung cấp điện cho các mô-tơ, kéo theo chuyển động
- Nhóm dùng hệ thống dây cu roa để dùng làm bộ phận truyền chuyển động của hệ thống chổi quét
4 Cách lắp đặt, lắp ráp, sử dụng, vận hành,
- Cách lắp đặt, lắp ráp: Thân xe được lắp ráp cố định với bộ phận bánh xe chuyển động và hệ thống chổi được gắn vào 1 đầu của thân xe bằng khớp động,
hệ thống chổi được gắn với mô tơ giảm tốc bằng hệ thống dây cu roa, băng gạt được gắn vào trong lòng máng và hai trục tròn cố định ở hai đầu tạo sức căng, 1 trục được nối với mô tơ giảm tốc bằng hệ thống xích cam, bình ắc qui và thiết bị chuyển đổi dòng điện được gắn ở mặt bên dưới máng hứng
- Sử dụng, vận hành:
+ Gạt các công tắc (cần điều khiển) về vị trí "0"
Trang 12+ Bắt đầu di chuyển tiến hoặc lùi chỉnh hướng đi.
+ Khi máy chuẩn bị làm việc thì di chuyển chổi quét về vị trí thấp nhất và bắt đầu làm việc
“Xe quét và thu gom rác bán tự động” kiểu bánh cao su đặc với tỷ lệ
nội địa hoá cao Toàn bộ cụm thiết bị của máy được chế tạo tại Xưởng cơ khí của gia đình Chính nhờ việc tận dụng các thiết bị sẵn có nên giá thành sản phẩm
rẻ
Chú ý khi sử dụng dản phẩm để đảm bảo an toàn:
+ Người điều khiển mặc quần áo bảo hộ gọn gàng
+ Trước khi khởi động động cơ hãy kiểm tra và đảm bảo các cần điều khiển đang ở trạng thái dừng
+ Khi quét đến gần tường cần chú ý cảnh giác, chủ động điều khiển lưỡi
gà sát chân tường
+ Lưu ý: Xe quét và thu gom rác bán tự động chỉ dùng để quét và thu gom rác, không dùng vào các công việc khác …
VII PHÂN TÍCH SỐ LIỆU, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1 Tính mới, tính sáng tạo, ý tưởng nghiên cứu
- Ý tưởng: Lấy ý tưởng từ chiếc chổi rơm và chiếc gàu hót rác thủ công
nhóm chúng em chế tạo ra sản phẩm “Xe quét và thu gom rác bán tự động”.
- “Xe quét và thu gom rác bán tự động”:
+ Về hệ thống chổi quét: Gồm nhiều chổi được gắn trên trục quay có thể điều chỉnh ở hai chế độ chỉ quét và thu gom lá, rác thải và chế độ quét và thu gom cả lá, rác và và cát, bụi, sỏi
Chế độ chỉ quét và gom rác, lá
Trang 13Chế độ quét và gom sạch cát và rác, lá + Hệ thống máng và băng gạt thông minh hơn các xe cùng loại trước đó
có cấu tạo băng tải để chuyển rác, khó chuyển được cát và bụi, sỏi
+ Xe chuyển động nhờ lực đẩy, đồng thời quét và thu gom rác bằng điện nên không xả khí thải gây ô nhiễm môi trường
+ Mỗi hệ thống chuyển động có 01 mô-tơ điều khiển nên giảm hệ thống truyền lực bằng cơ khí, giảm phức tạp cho máy
+ Sử dụng lực đẩy của tay trong quá trình di chuyển nên máy di chuển nhanh, dễ dàng
+ Hệ thống chổi quét đặt nghiêng 300 so với trục quay nên quét sạch cát
và rác hơn
+ Có hệ thống băng gạt đưa rác vào bao, giúp cho việc thu gom dễ dàng
và năng suất, hiệu quả
2 Đánh giá kết quả thực nghiệm
2.1 Ưu điểm
STT Nội dung
1
Công dụng
- Quét và thu gom
rác
- Quét rác
- Quét sạch cát
Cùng một lúc thực hiện được hai chức năng: quét rác và thu gom rác
Máy có thể điều chỉnh tùy theo yêu cầu của công việc: máy chỉ quét và gom rác lớn, hoặc máy quét và gom sạch rác, cát
Trang 14Vận hành Vận hành đơn giản, dễ dàng, dễ sử dụng.
Máy quét và thu gom rác bán tự động cho năng suất công việc cao, thay thế cho 4 đến 5 nhân công lao động
4 Môi trường Không gây ô nhiễm môi trường
2.2 Hạn chế
Máy còn kén chọn địa hình: Hoạt động trên địa hình tương đối bằng phẳng
3 Hiệu quả - lợi ích của giải pháp
- Hiệu quả: Xe quét và thu gom rác bán tự động cho năng suất cao, có thể thay thế từ 4 đến 5 người lao động
- Lợi ích của giải pháp:
+ Giải pháp đã thay thế quét rác thủ công bằng giải pháp quét rác bán tự động, có tác dụng giảm sức lao động, giảm sự tiếp súc của người với bụi và rác thải
+ Về mặt xã hội: Tạo ra được một mô hình đơn giản nhưng hiệu quả về mặt kỹ thuật, quy trình kỹ thuật đơn giản, dễ dàng thực hiện, vì vậy bất cứ ai quan tâm đến mô hình này đều có thể thực hiện được và ứng dụng ngay tại gia đình của mình
+ Về mặt môi trường: Mô hình hoàn toàn sử dụng những vật dụng đơn giản, dễ tìm kiếm, đặc biệt còn tận dụng những thiết bị đã bỏ đi giảm giá thành mua vật liệu của mô hình Chính vì vậy mô hình này hoàn toàn thân thiện với môi trường và bền vững
Mô hình vận hành nhờ năng lượng sạch nên không thải khí độc hại, gây ô nhiễm môi trường
+ Tính giáo dục: xe thu gom rác có tác dụng giáo dục ý thức bảo vệ môi
trường không chỉ đối với học sinh mà còn tác động tới ý thức bảo vệ môi trường
của mọi người trong toàn xã hội
+ Về mặt kinh tế: Hiện nay trên thị trường có bán nhiều máy quét và thu
gom rác xuất xứ ở nước ngoài giá thành cao khoảng từ 700 triệu đến 1.8 tỷ,
không phù hợp với thực tế đường phố, đường bê tông ở Việt Nam Giá thành của sản phẩm tạo ra dao động từ 5.000.000 đến 6.500.000đ, nên phù hợp với các nhu cầu của người dùng
4 Khả năng áp dụng, nhân rộng giải pháp
Trang 15- Khả năng áp dụng cao, đặc biệt cho những trục đường nhựa, bê tông và sân trường
- Dự án: “Xe quét và thu gom rác bán tự động” dễ làm, vật liệu sẵn có,
vận hành máy đơn giản, thân thiện môi trường và có tính hiệu quả cao nên các
nhà trường, các địa phương đều có thể áp dụng
5 Hướng phát triển
- Thiết kế xe quét và thu gom rác di chuyển được trên nhiều địa hình
- Thiết kế cần điều khiển để chuyển chế độ quét rác và quét cả rác lẫn cát
dễ dàng hơn Thiết kế xe có tốc độ di chuyển cao hơn
VIII KẾT LUẬN
Trong quá trình nghiên cứu làm sản phẩm “Xe quét và thu gom rác bán
tự động” và ứng dụng trong thực tế thì máy đã đáp ứng được 2 chức năng: quét
và thu gom rác đúng như mục tiêu ban đầu đã đề ra; ngoài ra máy có khả năng quét sạch cát và bụi bẩn Máy tạo ra năng suất cao thay thế cho từ 4 đến 5 công
lao động “Xe quét và thu gom rác bán tự động” dễ làm, vật liệu sẵn có, vận
hành máy đơn giản, giá thành rẻ, thân thiện với môi trường và có hiệu quả cao nên sẽ được nhân rộng