NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG KHOAI MÌ TỰ ĐỘNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG KHOAI MÌ TỰ ĐỘNG Họ tên sinh viên: NGUYỄN THANH DANH Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN NSTP Niên khóa: 2009 – 2013 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6/2013 1    NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG KHOAI MÌ TỰ ĐỘNG Tác giả NGUYỄN THANH DANH Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư Ngành Cơ khí chế biến bảo quản nông sản thực phẩm Giáo viên hướng dẫn: Tiến sĩ Nguyễn Như Nam Tháng năm 2013 2    CẢM TẠ Em xin chân thành cảm tạ: Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nông Lâm TPHCM Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí – Cơng nghệ tồn thể q thầy tận tình, tận tâm dạy dỗ truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu suốt thời gian học tập trường Em xin chân thành cảm ơn: Thầy Tiến sĩ Nguyễn Như Nam, giảng viên Khoa Cơ khí – Cơng nghệ Trường Đại học Nơng Lâm TPHCM tận tình giúp đỡ em hoàn thành đề tài Tập thể sinh viên lớp DH09CC nhiệt tình giúp đỡ đóng góp ý kiến suốt q trình học tập thực đề tài 3    TÓM TẮT Đề tài “ Nghiên cứu phận cắt hom cho máy trồng khoai mì tự động” tiến hành xưởng khí Bộ mơn Máy sau thu hoạch chế biến từ tháng năm 2013 đến tháng năm 2013 Kết thực hiện:  Lựa chọn nguyên lý cắt hom theo kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao  Tính tốn thiết kế chế tạo thành công phận cắt hom đạt u cầu nơng học mà khoai mì đặt 4    MỤC LỤC Trang Trang tựa i Cảm tạ ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách hình vii Danh sách bảng ix CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1  1.1.Đặt vấn đề 1  1.2.Mục đích đề tài 2  1.3.Nội dung nghiên cứu 2  CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 3  2.1.Đối tượng nghiên cứu 3  2.1.1.Cây khoai mì (cây sắn) 3  2.1.1.1.Lịch sử phát triển 3  2.1.1.2.Cơng dụng khoai mì 4  2.1.1.3.Yêu cầu nông học hom giống khoai mì 5  2.1.1.4.Một số tính chất lý khoai mì làm hom trồng 6  2.1.2.Bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 6  2.1.2.1.Cơ sở lý thuyết trình cắt thái vật thể 6  2.1.2.2.Cấu tạo 12  2.1.2.3.Nguyên lý làm việc 13  2.2.Các kết nghiên cứu nước đối tượng nghiên cứu 13  5    2.2.1.Các kết nghiên cứu nước đối tượng nghiên cứu 13  2.2.2.Các kết nghiên cứu nước đối tượng nghiên cứu 19  2.3.Ý kiến thảo luận nhiệm vụ nghiên cứu 20  2.3.1.Ý kiến thảo luận 20  2.3.2.Nhiệm vụ nghiên cứu 21  CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22  3.1.Nội dung nghiên cứu 22  3.2.Phương pháp nghiên cứu 22  3.2.1.  Phương pháp thiết kế mô hình phận cắt hom giống khoai mì kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 22  3.2.2. . Phương pháp chế tạo mơ hình phận cắt hom giống khoai mì kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 22  3.2.3.Phương pháp khảo nghiệm 23  3.2.3.1.Các thông số khảo nghiệm 23  3.2.3.2.Dụng cụ phương pháp đo 23  3.2.3.3.Phương pháp bố trí thí nghiệm 24  3.2.3.4.Phương pháp xử lý số liệu 24  CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25  4.1Cơ sở thiết kế 25  4.1.1Các liệu thiết kế 25  4.1.2Xác định phận cắt hom giống khoai mì kiểu quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 25  4.2Tính tốn thiết kế mơ hình phận cắt hom giống khoai mì kiểu quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 26  4.2.1Tính tốn thơng số hình học cho mơ hình phận cắt hom giống khoai mì kiều quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 26  4.2.2Tính tốn thơng số động học cho mơ hình phận cắt hom giống khoai mì kiểu quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 35  6    4.2.3 Tính tốn thơng số động lực học cho mơ hình phận cắt hom giống khoai mì kiểu quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 36  4.3Công nghệ chế tạo 37  4.3.1Công nghệ chế tạo dao cắt hom 37  4.3.2Công nghệ chế tạo trục trống dao cắt hom 38  4.3.3Công nghệ chế tạo trống cắt hom 39  4.3.4Công nghệ chế tạo khung máy .41  4.3.5Công nghệ chế tạo phận truyền động 42  4.3.6Công nghệ lắp rắp 43  4.3.7Công nghệ sơn máy 44  CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ 45  5.1Kết luận 45  5.2Đề nghị 45  TÀI LIỆU THAM KHẢO 46                    7    DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Hình ảnh khoai mì Hình 2.2 Lưỡi dao cắt thái Hình 2.3 Thí nghiệm cắt trượt V.P.Goriatxkin Hình 2.4 Sơ đồ dịch chuyển tương đối dao với vật liệu Hình 2.5 Góc cắt thái Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo phận cắt hom mía máy trồng mía từ nguyên liệu hom Hình 2.8 Lực tác động lên dao q trình cắt hom mía trống Hình 2.9 Lực tác động lên dao trình cắt hom mía trống Hình 2.10 Sơ đồ hình học xác định độ biến dạng hom q trình cắt Hình 2.11 Mơ hình thực nghiệm phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao R.N.S Yaday, D Chaudhuri, M.P Sharma, P.R Kamthe A Tajuddin Hình 2.12 Bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao phục vụ thực nghiệm R.N.S Yaday, D Chaudhuri, M.P Sharma, P.R Kamthe Tajuddin Hình 2.13 Kết nghiên cứu thực nghiệm R.N.S Yaday, D Chaudhuri, M P Sharma, P R Kamthe A Tajuddin Hình 4.1 Thơng số hình học trục Hình 4.2 Thơng số hình học khung máy 8    Hình 4.3 Dao cắt hom Hình 4.4 Thơng số hình học dao cắt hom Hình 4.5 Trục Hình 4.6 Trống cắt hom Hình 4.7 Thơng số hình học trống cắt hom Hình 4.8 Khung máy 9    DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Đặc tính nơng học số giống khoai mì Bảng 2.2 Kết thí nghiệm cắt trượt (theo V.P.Goriatxkin) Bảng 2.3 Bảng khảo sát biến thiên biến dạng cắt hom Bảng 4.1 Thông số động Bảng 4.4 Các thông số truyền bánh trụ Bảng 4.3 Thông số ổ lăn 10    Trong đó: Dt đường kính vòng tròn qua tâm chốt Ft lực vòng khớp nối Dt = p/sin(π/z2) = 12,7/sin(180/32) = 130 (mm) Ft = 2.29923/130 = 460,35 (N) Theo cơng thức 5.20 (sách Tính Tốn Hệ Dẫn Động Cơ Khí_Tập Một_Trịnh Chất_Lê Văn Uyển) lực hướng tâm Fr = kx.Ft = 1,15.460,35 = 529,4 (N) với kx = 1,15 (vì truyền nằm nghiêng góc nhỏ 400)  Dao cắt  Độ sắc lưỡi dao đo bề dày y cạnh sắc lưỡi dao Yêu cầu độ sắc y = 20  40 m  Góc cắt thái α ảnh hưởng đến áp suất cắt thái Góc tổng hai góc: góc đặt dao β góc mài dao σ Góc cắt thái α nhỏ áp suất cắt thái bé Tuy nhiên, độ lớn góc α phụ thuộc vào góc mài dao góc đặt dao Góc mài dao σ nói chung cần nhỏ, điều kiện độ bền nên chọn σ = 150 Đối với góc đặt dao β phải tính tốn cho vật thái dao thái xong tiếp tục vào, không chạm vào mặt dao, nhằm tránh gây ma sát vơ ích Chọn góc β = 900  Để tiện cho việc gắn dao cắt lên trống ta chọn dao cắt có kích thước sau: 270x70x5 mm, kht lỗ có bán kính mm sâu 25 mm để dễ dàng điều chỉnh dao cắt  Trục trống  Số vòng quay trục trống bằng: ntt = 30 vòng/ phút  Cơng suất tính tốn Ptt = 0,094 kW  Mômen trục trống là: T1 = 9,55.10 Ptt 9,55.10 0,094   29923( Nmm) ntt 30  Chọn vật liệu: o Chọn thép C45 cải thiện để chế tạo o Cơ tính vật liệu: 43    σb= 750 MPa σch= 450 MPa Ứng suất xoắn cho phép: [τ]= 15→ 30 MPa Chọn [τ]= 15 MPa  Tính sơ trục: d  T1 /( 0,2.[ ])  22 mm Chọn d1 = 35 mm  Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặc lực: o Chiều rộng ổ lăn b0 = 25 mm Chiều dài mayơ đĩa xích bánh trụ là: o lm = 1,2.d = 42 mm  Xác định đường kính chiều dài đoạn trục: o Đường kính đoạn trục chọn theo kết cấu giảm dần với trị số mm Chiều dài đoạn trục chọn phải phù hợp với kết cấu khung o máy  Thơng số hình học: 440 35 60 30 25 45 Hình 4.1 Thơng số hình học trục  Ổ lăn: 44    60 45  Dựa vào kết cấu trục có đường kính chỗ lắp lăn d= 30 mm ta chọn ổ lăn ổ bi đỡ dãy cỡ nhẹ có: Kí hiệu ổ d, mm D, mm B, mm r, mm Đường kính C, kN bi, mm 206 30 62 16 1,5 9,52 C0, kN 15,3 10,20 Bảng 4.3 Thông số ổ lăn  Khung máy  Để hoạt động khung máy phải đảm bảo yêu cầu như: vững chắc, không bị lật hoạt động, chiều dài chiều rộng phải thỏa mãn yêu cầu lắp trục, ổ lăn, động lên khung máy  Thơng số hình học chọn sau: Hình 4.2 Thơng số hình học khung máy 45    4.2.2 Tính tốn thơng số động học cho mơ hình phận cắt hom giống khoai mì kiểu quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao  Chọn động cơ: o Động có cơng suất P= 0,12 kW o Số vòng quay nđc = 1380 vòng/phút  Chọn hộp giảm tốc: o Chọn hộp giảm tốc gắn trực tiếp động máy có kết cấu đơn giản o Hộp giảm tốc chọn có tỉ số truyền chung u = 23 o Như số vòng quay trục thứ cấp hộp giảm tốc là: n = 1380/23 = 60 vòng/phút  Số vòng quay truyền xích o Vì số vòng quay cần thiết cho trục trống dao cắt 30 vòng/phút nên chọn truyền xích với tỉ số truyền u = o Số vòng quay sơ cấp truyền xích nsc = 60 vòng/ phút o Số vòng quay thứ cấp truyền xích ntc = 30 vòng/phút  Số vòng quay truyền bánh o Vì bánh có số nên số vòng quay sơ cấp thứ cấp truyền bánh n = 30 vòng/ phút 4.2.3 Tính tốn thơng số động lực học cho mơ hình phận cắt hom giống khoai mì kiểu quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao  Lực cắt: Fs = F1 + 2.F2.sin  + 2.F3.cos  + 2.F4 Trong đó: F1 – lực xuất phân chia vật liệu; phụ thuộc vào độ bền (cả độ cứng) vật liệu, vào hình dạng dao, vào vận tốc quỹ đạo chuyển động dao; 46    F2 – lực xuất dao ngập sâu vào nguyên liệu, phụ thuộc vào tính đàn hồi dẻo vật liệu, vào hình dạng quỹ đạo chuyển động dao; F3 F4 – lực ma sát xuất bề mặt cắt mặt phẳng song song dao, phụ thuộc vào áp lực có biến dạng vật liệu, phụ thuộc vào lực dính bám lực ma sát dao vật liệu cắt, vào độ gồ ghề bề mặt dao, vào vật liệu làm dao, vào hình dạng quỹ đạo chuyển động dao Khi cắt có trượt lực cắt Fs phần lớn nguyên liệu giảm Hiển nhiên thành phần: lực cắt pháp tuyến Fsn tiếp tuyến Fst giảm Tuy nhiên, chuyển động để cắt nghiêng nên quãng đường trượt dao vật liệu bị dài thêm ra; lực cắt giảm, lượng riêng cắt – trường hợp cắt có trượt tăng Đối với phần lớn nguyên liệu vùng trị số tối ưu để cắt có trượt (các vùng, có giá trị thuận lợi lực cắt lượng riêng cực đại) thu qua thực nghiệm Tuy tiến hành nhiều nghiên cứu khoa học để làm rõ trình cắt thực phẩm, chưa tìm phương pháp lý thuyết để xác định xác lực cắt cực đại (để sử dụng giá trị tính kích thước tối ưu máy cắt) Lực cực đại Fsmax xác định theo công thức: Fsmax = k.l.fc (N) Trong đó: k- độ tin cậy; k = 1,2  1,5; Chọn k = 1,5 l – chiều dài cắt, [m]; l = 30 mm = 0,03 m fc – lực cắt riêng, [N/m]; fc = 10000 [N/m] Vậy Fsmax = 1,5.0,03.10000 = 450 (N) 4.3 Công nghệ chế tạo 4.3.1 Công nghệ chế tạo dao cắt hom  Dao cắt hom: 47      Hình 4.3 Dao cắt hom   Thơng số hình học: Hình 4.4 Thơng số hình học dao cắt hom  Cách chế tạo: o Chuẩn bị phôi chế tạo dao cắt hom thép CT3 có kích thước 270 x 70 x mm o Đem mài dọc theo chiều dài góc 750 o Dùng hỗn hợp oxy-gas tạo rãnh theo kích thước vẽ 4.3.2 Công nghệ chế tạo trục trống dao cắt hom  Trục trống cắt hom: 48    Hình 4.5 Trục  Các thơng số hình học hình 4.1  Cách chế tạo: o Chuẩn bị thép C45 dài 700 mm với đường kính 45mm o Xén mặt đầu, khoan lỗ định tâm o Tháo phôi kẹp đầu vào mâm cặp ba chấu, đầu lại chống mũi tâm o Tiện rãnh thoát dao o Tiện thô trục xuống 35,5 mm o Tiện thô đoạn trục dài 60 mm, 45 mm từ 35,5 mm xuống 30,5 25,5 mm vẽ o Tiện tinh đoạn trục xuống bớt 0,5 mm để đạt kích thước vẽ o Vát x 450 hai đầu trục o Dùng dao cắt với tổng chiều dài 650 mm o Phay rãnh then có bề rộng mm, sâu mm, dài 22 mm 4.3.3 Công nghệ chế tạo trống cắt hom  Trống cắt hom: 49    Hình 4.6 Trống cắt hom  Thơng số hình học: Hình 4.7 Thơng số hình học trống cắt hom  Cách chế tạo: o Tiện trục dài 270mm có đường kính 35 mm đường kính ngồi 60mm 50    o Cắt thép tròn dày 5mm có đường kính 200mm khoan lỗ đường kính 14 mm theo vẽ o Hàn thép dày 5mm có đường kính 200mm lên đầu đoạn trục o Chuẩn bị miếng phơi có kích thước 270x65x5 mm o Khoan 24 lỗ có đường kính 13mm lên phơi thép có kích thước 270x65x5 mm theo vẽ o Hàn phôi thép lên trục vẽ o Chuẩn bị miếng phơi dày 5mm có đường kính 50mm dùng để làm đỡ ru lơ kẹp o Sau hàn miếng phơi lên thép tròn theo vẽ 4.3.4 Cơng nghệ chế tạo khung máy  Khung máy: Hình 4.8 Khung máy  Thơng số hình học hình 4.2  Cách chế tạo: o Chuẩn bị sắt chữ u thép CT3 dài khoảng m 51    o Cắt thành đoạn có chiều dài sau: dài 380 mm, dài 460 mm, dài 500 mm o Dùng hỗn hợp oxy – gas khoét rãnh bán kính mm dài 380 mm để bắt động lên khung máy o Tiếp tục hàn dài 460 mm 500 mm lại với theo hình chữ nhật hàn dài 380 mm góc hình chữ nhật để làm chân cho khung máy o Còn dài 380 mm lại ta hàn song song với chân khung máy với khoảng cách so với chân khung máy theo bề rộng với khoảng cách điểm bắt bulông động 4.3.5 Công nghệ chế tạo phận truyền động  Bộ truyền bánh trụ thẳng ăn khớp ngồi Tiến trình cơng nghệ chế tạo bánh trụ ăn khớp điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ hàng loạt vừa bao gồm nguyên công sau đây: o Chế tạo phôi o Gia công sơ máy tiện o Nhiệt luyện o Tiện trước chuốt lỗ o Chuốt lỗ có rãnh then o Tiện bán tinh o Gia công mặt chuẩn o Kiểm tra trước cắt o Cắt o Vát mép mặt đầu vành vê tròn đầu o Sửa nguội bánh o Rửa o Kiểm tra trước nhiệt luyện o Nhiệt luyện o Mài lần cuối lỗ mặt đầu 52    o Mài lần cuối mặt đầu thứ hai o Mài lần cuối đường kính ngồi o Rửa o Kiểm tra trước mài o Mài lần cuối o Rửa o Kiểm tra lần cuối o Đóng gói  Bộ truyền động xích Cơng nghệ chế tạo đĩa xích: o Tiện mặt đầu, tiện thơ trụ o Đảo đầu tiện thơ mặt đầu, vát mép trụ ngồi, tiện sấn rãnh, vát mép o Tiện tinh lỗ, mặt đầu o Phay lăn o Nhiệt luyện o Tiện tinh lại tất bề mặt o Mài bề mặt để đảm bảo độ bóng o Kiểm tra độ đảo 4.3.6 Công nghệ lắp rắp  Bắt ống rulô kẹp cao su lên trống lại nhờ sắc bắt ốc đầu  Lắp ổ lăn lên đầu trục trống  Bắt bulông cố định ổ lăn với khung máy  Lắp bánh trụ thẳng lên trục trống cho bánh phải ăn khớp với  Lắp then để cố định bánh trục trống  Lắp đĩa xích lên trục trống  Lắp động lên khung máy  Lắp xích để truyền động từ động cho trục trống 53     Lắp dao lên trống quay điều chình dao cho phù hợp 4.3.7 Cơng nghệ sơn máy  Làm bề mặt chi tiết trước sơn  Pha xăng với sơn đặc theo tỉ lệ 1:1  Dùng máy nén khí có gắn vòi phun sơn xịt lên chi tiết máy                                           54    CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận  Trong q trình thực đề tài tơi hoàn thành xong việc nghiên cứu phận cắt hom cho máy trồng khoai mì tự động  Lựa chọn mơ hình cắt hom khoai mì theo kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao  Xây dựng vẽ lắp vẽ chi tiết Dựa vẽ ta chế tạo phận cắt hom cho máy trồng khoai mì tự động 5.2 Đề nghị  Thiết kế chế tạo chi tiết bao quanh phận truyền động phận cơng tác để đảm bảo an tồn cho người lao động  Các phận truyền động phải bôi trơn thường xuyên  Chế tạo đưa vào sản xuất 55    TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Босой E C., Верняев О В., Смирнов И И И Султан – Шах Е Г (1978), Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин, Издательство Машиностроение, Москва, СССР, 566 c 2) Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, (2005) Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1,2 Nhà xuất giáo dục Việt Nam 3) Lê văn Cựu, Nguyễn Như Nam, 2013 Một số kết bước đầu nghiên cứu xây dựng lý thuyết tính tốn dao cắt hom mía máy trồng mía từ nguyên liệu hom Kỷ yếu Hội thảo Cơ khí tồn quốc lần thứ 3, Hà Nội 4) Trần Văn Địch, Công nghệ chế tạo bánh Nhà xuất khoa học kỹ thuật 5) Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy Nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh 6) Mandal S.K and Maji P.K (2008), “ Design Refinement of Row Tractor Mounted Sugarcane Cutter Planter”, Engineering International: the CIGR Ejournal, Manuscript PM 06 020, Vol (X), February, pp – – 14 7) Nguyễn Như Nam – Trần Thị Thanh, Máy gia công học nông sản thực phẩm Nhà xuất giáo dục 8) Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật khí Nhà xuất giáo dục 9) Phan Gia Tân (1983), Cây mía kỹ thuật trồng mía Miền Nam NXB Thành phố Hồ Chí Minh, 235 trang 10) Резник Н Е (1964), Силлособборочные Комбайны – Теория и расчет, Издательство Машиностроение, Москва, СССР, 456 c 11) Yaday R.N.S., Chaudhuri D., Sharma M P., Kamthe P R and Tajuddin A (2004), “Evaluation, Refinement and Development of Tractor Operated Sugarcane Cutter Planters”, Sugar Tech, Vol (6), pp – 14 12) Nguồn gốc, lịch sử, đặc điểm khoai mì Nguồn: http://vi.wikipedia.org/wi ki/Sắn 56    MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA MÁY 57    ... KHOAI MÌ TỰ ĐỘNG” 1.2 Mục đích đề tài Mục tiêu đề tài nghiên cứu phận cắt hom cho máy trồng khoai mì tự động làm sở tính tốn thiết kế chế tạo máy trồng khoai mì 1.3 Nội dung nghiên cứu  Tìm hiểu... khâu cắt hom 11    Được đồng ý ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí Cơng Nghệ, với hướng dẫn tận tình thầy TS Nguyễn Như Nam giúp thực nghiên cứu đề tài:” NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG KHOAI MÌ TỰ... “ Nghiên cứu phận cắt hom cho máy trồng khoai mì tự động tiến hành xưởng khí Bộ môn Máy sau thu hoạch chế biến từ tháng năm 2013 đến tháng năm 2013 Kết thực hiện:  Lựa chọn nguyên lý cắt hom