Hiện nay môi trường đô thị được các cấp các ngành và toàn xã hội đặc biệt quan tâm Nhằm từng bước thực hiện hóa mục tiêu Thành phố môi trường vào năm 2020 thành phố Đà Nẵng đã phát động nhiều phong trào tạo hiệu ứng trong toàn cộng đồng Đặc biệt vệ sinh đường phố là một trong những vấn đề rất đáng quan tâm Tuy nhiên các phương pháp vệ sinh đường phố hiện nay vẫn còn thô sơ Do đó nhiều hạn chế được phát sinh như cần nhiều nhân viên môi trường chi phí vận hành lớn khuếch tán bụi gây ảnh hưởng đến môi trường người xung quanh và người trực tiếp quét dọn Nhằm giảm chi phí sức lao động của người công nhân ứng dụng công nghệ hiện đại vào cuộc sống nhóm chúng em đã hoàn thành đề tài Thiết kế và chế tạo mô hình máy hút rác tự động Bước đầu máy được thiết kế và chế tạo nhằm mục đích phục vụ công tác vệ sinh đường phố bãi cỏ trong khuôn viên trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Đây là mẫu xe hút rác có khả năng ứng dụng vào việc thu gom rác tự động trên các tuyến đường trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: PGS TS TRẦN XUÂN TÙY Sinh viên thực hiện: PHẠM VĂN TUẤN BÙI HỮU HÒA Số thẻ sinh viên: 101140207 101140181 Lớp: 14CDT2 Đà Nẵng, 06/2019 TÓM TẮT Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa Số thẻ sinh viên: 101140207 – 101140181 Lớp: 14CDT2 Hiện nay, môi trường đô thị cấp, ngành toàn xã hội đặc biệt quan tâm Nhằm bước thực hóa mục tiêu “Thành phố môi trường” vào năm 2020, thành phố Đà Nẵng phát động nhiều phong trào tạo hiệu ứng toàn cộng đồng Đặc biệt, vệ sinh đường phố vấn đề đáng quan tâm Tuy nhiên, phương pháp vệ sinh đường phố cịn thơ sơ Do đó, nhiều hạn chế phát sinh như: cần nhiều nhân viên môi trường, chi phí vận hành lớn, khuếch tán bụi gây ảnh hưởng đến môi trường, người xung quanh người trực tiếp quét dọn Nhằm giảm chi phí, sức lao động người công nhân, ứng dụng công nghệ đại vào sống, nhóm chúng em hồn thành đề tài “Thiết kế chế tạo mơ hình máy hút rác tự động” Bước đầu, máy thiết kế chế tạo nhằm mục đích phục vụ cơng tác vệ sinh đường phố, bãi cỏ khuôn viên trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Đây mẫu xe hút rác có khả ứng dụng vào việc thu gom rác tự động tuyến đường địa bàn thành phố Đà Nẵng I THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Lịch sử phát triển loài người gắn liền với phát triển khoa học kỹ thuật Cùng với phát triển kinh tế - xã hội, ô nhiễm môi trường ngày diễn biến phức tạp Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường đa dạng, chẳng hạn chất thải cơng nghiệp từ nhà máy, xí nghiệp,… Bên cạnh đó, rác thải sinh hoạt tác nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trường Hiện nay, công ty vệ sinh môi trường ln có nhu cầu lớn số lượng cơng nhân vệ sinh để quét dọn đường phố, thu gom rác thải sinh hoạt ngày Nhu cầu giảm sức lao động người công nhân vệ sinh tốn đặt khơng Việt Nam mà tất quốc gia phát triển Trên sở đó, nhóm chúng em nghiên cứu tài liệu, tham khảo ý kiến với giúp đỡ tận tình PGS TS Trần Xn Tùy, nhóm chúng em định lựa chọn đề tài: “Thiết kế chế tạo mơ hình máy hút rác tự động.” Mục đích nghiên cứu Thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình máy hút rác tự động giảm bớt sức lao động người công nhân vệ sinh, bước đầu ứng dụng cho công việc vệ sinh Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Sau hồn thành đề tài, nhóm chúng em hy vọng có thêm hiểu biết u cầu thực tế để hoàn thiện đề tài, ứng dụng lập trình điều khiển từ xa, sử dụng cảm biến nhận biết vị trí máy, từ giúp máy tự động hoạt động Vận dụng kiến thức học vào thực tế Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu nguyên lý làm việc, cấu khí phù hợp với mơ hình máy hút rác tự động - Thiết kế khí mơ hình máy hút rác tự động - Nghiên cứu phần mềm lập trình cho vi điều khiển - Lập trình điều khiển hệ thống sử dụng board mạch Arduino Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu thông qua tài liệu tham khảo thư viện Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng - Nghiên cứu thông qua tài liệu Internet - Nghiên cứu thông qua yêu cầu thực tế, giúp mơ hình phù hợp với u cầu thực tế SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Cấu trúc thuyết minh Sau phân tích yêu cầu thực tế nghiên cứu, chúng em xây dựng cấu trúc thuyết minh gồm phần: Chương 1: Tổng quan mơ hình máy hút rác tự động Chương 2: Tính tốn, thiết kế mơ hình máy hút rác tự động Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển mơ hình máy hút rác tự động Chương 4: Kết quả, hướng phát triển đề tài SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguồn gốc đời xe quét đường Xe quét đường loại xe chuyên dụng để quét dọn rác đường phố, vỉa hè, bãi cỏ hay cơng viên Nó có phận qt đường giống chổi, có khả lau chùi hút rác thải Từ kỉ XIX, máy móc chun dụng tạo giúp cơng việc quét dọn thu gom rác thải hiệu Vào năm 1840, thành phố Manchester, Anh trở nên tiếng thành phố công nghiệp giới Manchester nơi có dịch vụ đường sắt chở khách giới có ngành công nghiệp dệt may lớn thời điểm Kết là, thị phát triển mạnh mẽ Anh cho nơi không tốt cho sức khỏe người Để giải vấn đề này, nhà khoa học người Anh Joseph Whitworth phát minh công cụ dọn dẹp rác đường phố vào năm 1843 gọi mơ hình “Sáng chế máy quét đường Manchester ” Hình 1.1 Công cụ quét dọn đường Joseph Whitworth Công cụ thu gom rác Joseph Whitworth hoạt động dựa sức kéo ngựa Khi ngựa kéo xe chạy, bánh xe quay Thông qua truyền bánh truyền đai, momen truyền từ bánh xe đến chổi quét làm chổi quét quay rác thu gom vào thùng chứa Năm 1849, Mỹ, máy quét rác phát minh C.S Bishop cấp sáng chế Chiếc máy hoạt động dựa sức kéo ngựa Năm 1911, John M Murphy phát minh máy quét rác hoạt động nhờ động vẽ Ơng cố gắng thuyết phục tập đồn The American Tower Tank Company ý tưởng ơng hoạt động tốt hai tập đoàn thành lập công ty máy quét rác Elgin Chiếc máy thử nghiệm vòng năm trước công ty Idaho mua vào năm 1913 John M Murphy tiếp tục cải SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG tiến máy vào năm 1917, ông sáng chế hệ máy Thế hệ máy sử dụng băng tải phẳng để đưa rác thải từ chổi quét đến thùng chứa thay sử dụng băng tải dạng thời Hình 1.2 Chiếc máy quét rác hãng Elgin năm 1914 Những ý tưởng việc thu gom rác thải với máy quét rác nhìn chung giống cuối năm 1970 không thay đổi cuối năm 1990 Những máy quét đường thu gom rác thải lớn để lại bụi nhỏ ý tưởng cho mưa dội bụi nhỏ Nhưng bụi nhỏ mưa dội trở thành chất gây ô nhiễm môi trường sau gây ô nhiễm nguồn nước Tiêu chuẩn cho máy quét rác ngày thay đổi nay, số máy quét rác có khả thu gom loại rác thải có kích thước nhỏ 10m Những máy quét rác trang bị bồn chứa nước vòi phun để làm lỏng hạt giảm bụi Chổi quét làm hạt bụi giúp hạt bụi di chuyển máy quét Các hạt bụi hút vào thùng chứa phễu Khơng khí làm nhờ khơng khí cưỡng tạo hiệu ứng xoáy làm mảnh vụn nhỏ Khi nới lỏng, áp suất hút hạt bụi đặt vào bên phễu 90% máy quét đường phố Mỹ ngày sử dụng chổi quét loại chổi học Các loại máy quét đường phố có nhiều kích cỡ Nó xe tải với đầy đủ chức phụ kiện máy kéo phía sau phương tiện khác Những loại máy lớn thường sử dụng tuyến đường cao tốc Những loại nhỏ sử dụng để vệ sinh nhà kho đường băng SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG 1.2 Một số loại máy quét rác 1.2.1 Xe quét rác hãng ISUZU Xe quét rác ISUZU dòng xe chuyên dụng môi trường quét hút rác lắp ráp xe sở xe tải ISUZU có tổng tải trọng 6,4 Xe có hiệu làm việc cao bao gồm chức quét, thu gom rác thải, vận chuyển rác Xe trang bị chổi quét, hệ thống hút, hệ thống phun nước áp lực giúp xe hút loại hạt bụi với kích thước nhỏ Xe sử dụng nhiều thành phố, khu đô thị, khu công nghiệp, chợ, nhà máy, nhà xưởng… Hình 1.3 Xe quét đường ISUZU Cấu tạo xe gồm hai phận sau: - Phần xe sở: xe tải hãng ISUZU, công suất máy cao, đạt tiêu chuẩn khí thải Euro, cabin rộng rãi, lái xe thoải mái an toàn Hệ thống chuyên dụng: bao gồm động phụ, chổi quét, thùng chứa rác, hệ thống phun nước áp lực cao, hệ thống hút bụi thiết bị vệ sinh khác Thể tích thùng rác phụ thuộc dịng xe khác Hình 1.4 Cấu tạo xe quét đường hãng ISUZU SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Xe quét đường hãng ISUZU hoạt động người dùng khởi động xe bắt đầu di chuyển nhờ động xe Khi người dùng bắt đầu khởi động hệ thống vệ sinh, chổi hai bên xe quay, thực quét rác bụi bẩn mặt đường thu gom vào miệng hút Tại miệng hút, vòi phun nước thực hòa lẫn bụi, rác, đất cát, đá sỏi đưa lên thùng chứa Ở thùng chứa, xe bố trí hệ thống phun nước để dập không cho bụi mịn bay lên thải ngược môi trường Với hệ thống vệ sinh này, xe có khả lọc bụi lên đến 99% Tiếp đó, hệ thống lọc nước hoạt động, lọc lại nước để đảm bảo nước phun từ đầu miệng hút lọc bắt đầu chu trình hút – lọc bụi mới, mang lại hiệu vệ sinh tốt Ưu điểm xe quét đường ISUZU: - Xe vệ sinh sẽ, hiệu quả, đảm bảo vệ sinh môi trường Tăng tuổi thọ mặt đường làm bụi bẩn hóa chất - Tốc độ tối đa quét bụi rác xe 25km/h, suất làm việc tối đa 56km, cho hiệu tương đương với 10 công nhân vệ sinh làm việc ngày, tiết kiệm chi phí nhân cơng - Hệ thống đèn chiếu sáng đại, lốp xe thiết kế di chuyển an tồn nhiều địa hình, đảm bảo độ an tồn cơng tác vệ sinh, thu gom rác thải - Thùng chứa lớn, hoạt động thời gian dài Nhược điểm xe quét đường ISUZU: - Xe có kích thước lớn xe phù hợp với đường phố rộng rãi - u cầu người vận hành có trình độ lái xe - Sử dụng động Diesel nên lượng khí thải gây nhiễm mơi trường Thơng số kỹ thuật xe: - Xe sở xe tải ISUZU có tổng tải trọng 6,4 - Kích thước : 5755 x 1980 x 2480 mm - Vận tốc lớn : 100 km/h - Dung tích thùng chứa Thùng chứa nước Chiều rộng quét Công suất hút : m3 : 1,4 m3 : m : 45.000 m3/h - Hiệu suất quét : 98% - Góc nâng lớn : 570 1.2.2 Xe quét rác Dulevo 850 Xe quét rác Dulevo 850 thiết kế để sử dụng khu vực trung tâm thành phố, khu vực đô thị, đông dân cư Xe kết hợp khả quét hút vượt trội với khả động tuyệt vời Nhờ vào tính động này, xe quét rác Dulevo 850 giải SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG pháp lý tưởng cho đường phố trung tâm, đô thị, đặc biệt khu vực khó làm với xe quét đường truyền thống, vỉa hè, đường nhỏ, nhà ga, trạm dừng, đường xe đạp, khu vực người bộ, bãi đậu xe, cơng viên… Hình 1.5 Xe qt rác Dulevo 850 Xe quét đường Dulevo 850 sử dụng động với bốn xy lanh, truyền động hệ thống motor thủy lực, giúp xe vận hành khỏe, êm, thời gian làm việc từ – 16 tiếng/ngày, khơng u cầu bảo trì nhiều Động xe mạnh mẽ, tiêu hao nhiên liệu mức độ khí thải thấp Xe đạt tiêu chuẩn khí thải EU4, EU6 Xe quét đường Dulevo 850 thiết kế để hoạt động địa hình khơng phẳng Cabin xe bố trí tương xứng, mang lại thoải mái cho người vận hành Ngoài ra, cabin xe bổ sung lớp cách nhiệt lò xo bảo vệ giúp bảo vệ người vận hành không bị tiếng ồn, rung động, nhiệt tỏa ảnh hưởng đến trình làm việc Đặc biệt, xe thiết kế với khớp nối cao giúp nâng cao linh hoạt di chuyển, cho phép xe lượn quét sát góc, đảm bảo an tồn thoải mái cho người vận hành Ngoài ra, hệ thống chổi biên điều chỉnh tăng giảm bề rộng quét, giúp nâng cao hiệu suất xe Xe trang bị hệ thống hút với động hút trang bị động thủy lực, cho lực hút mạnh giúp xe thu gom loại rác lớn, nặng cát, đá vụn, loại rác lớn Dung tích thùng chứa nước xe lớn, giúp xe hoạt động thời gian dài mà không cần tiếp nước nhiều lần Hiệu suất làm việc xe tăng lên đáng kể nhờ thùng chứa công nghệ tái sử dụng nước xe Nguyên lý làm việc xe tương tự xe quét rác ISUZU Khi người dùng bắt đầu khởi động hệ thống vệ sinh, chổi hai bên xe quay, thực quét rác bụi bẩn mặt đường thu gom vào miệng hút Tại miệng hút, vòi phun nước thực hòa lẫn bụi, rác, đất cát, đá sỏi đưa lên thùng chứa Ở thùng chứa, xe bố trí hệ thống phun nước để dập không cho bụi mịn bay lên thải ngược môi SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG trường Với hệ thống vệ sinh này, xe có khả lọc bụi lên đến 99% Tiếp đó, hệ thống lọc nước hoạt động, lọc lại nước để đảm bảo nước phun từ đầu miệng hút lọc bắt đầu chu trình hút – lọc bụi mới, mang lại hiệu vệ sinh tốt Ưu điểm xe quét rác Dulevo 850: - Xe hoạt động hiệu quả, vệ sinh đảm bảo môi trường Động hút xe tạo lực hút mạnh mẽ, giúp xe thu gom nhiều loại rác lớn - Độ động cao, xe vệ sinh ngóc ngách khó vỉa hè, lịng đường,… - Hiệu làm việc cao Mức độ khí thải thấp - Phụ tùng xe dễ tìm thị trường, thuận tiện cho trình bảo trì sửa chữa Nhược điểm xe quét rác Dulevo 850: - Yêu cầu trình độ người vận hành cao - Giá thành cao so với thị trường Việt Nam Thông số kỹ thuật xe quét rác Dulevo 850: - Kích thước : 3400 1100 2070 mm - Khối lượng Động Đường kính chổi Bề rộng làm việc : 1850 kg : Diesel : 730 mm : 1500 – 1850 mm - Hiệu suất làm việc : 22000 m2/h Tốc độ tối đa : 30 km/h Dung tích thùng chứa: 800 – 1000 lít 1.2.3 Máy hút hãng Craftsman Hình 1.6 Máy hút Craftsman SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Hình 3.15 Lưu đồ thuật tốn chương trình gửi tín hiệu điều khiển 3.5 Sơ đồ mạch điều khiển Hình 3.16 Sơ đồ mạch trạm phát sóng SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY 49 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Hình 3.17 Sơ đồ mạch điều khiển động SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY 50 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Hình 3.18 Sơ đồ mạch nguồn, cảm biến, RF, nút nhấn LED SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY 51 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG CHƯƠNG KẾT QUẢ, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 4.1 Kết đạt 4.1.1 Kết Các kết trình nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy hút rác tự động sau: - Đã thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình máy hút rác tự động dùng để thu gom - rác vỉa hè, lịng đường Máy hoạt động xác với yêu cầu đặt điều khiển bật tắt từ xa, đáp ứng công suất yêu cầu thu gom rác - Kết cấu khí có độ cứng vững cao, dễ dàng lắp ráp vận chuyển Hệ thống điều khiển từ xa ổn định Những hạn chế tồn Các cảm biến siêu âm đọc giá trị đơi lúc cịn chưa xác Kết cấu khí cịn cồng kềnh, chưa thực nhỏ gọn Việc bố trí hệ thống hút cịn chưa hợp lý, cồng kềnh, tốn nhiều diện tích máy 4.1.3 Những khó khăn gặp phải q trình nghiên cứu 4.1.2 - Việc thiết kế máy cho phù hợp với yêu cầu thực tế chi phí hợp lý để ứng dụng đề tài vào thực tế gặp nhiều khó khăn Việc thiết kế chế tạo quạt hút ly tâm đảm bảo lưu lượng áp suất khí cần thiết khó khăn nhóm chưa có kinh nghiệm thiết kế 4.2 Hướng phát triển đề tài Mơ hình máy hút rác tự động nhóm nghiên cứu, thiết kế chế tạo nhằm mục đích phục vụ cơng tác vệ sinh lịng đường, bãi cỏ khuôn viên trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Trong tương lai, nhóm nghiên cứu ứng dụng máy vào thực tế, thu gom rác thải sinh hoạt đường phố, phục vụ công tác vệ sinh mơi trường thành phố Đà Nẵng nói riêng Việt Nam nói chung, góp phần chung tay giúp môi trường xanh – – đẹp Để ứng dụng máy vào thực tế thu gom rác thải sinh hoạt, nhóm thực cơng việc sau: - Bố trí lại phận máy hợp lý, giúp máy gọn gàng nhẹ nhàng hơn, thuận tiện cho việc thực thu gom đô thị - Cải tiến, phát triển thêm hệ thống lái điều khiển điện, giúp người cơng nhân điều khiển xe cách đứng máy mà không cần đẩy tay, dễ gây mệt mỏi đặc biệt thời tiết nắng nóng SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY 52 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG - Sử dụng pin lượng mặt trời, tận dụng nguồn lượng sạch, mạnh quốc gia nằm vùng nhiệt đới Việt Nam - Sử dụng camera để máy tự dị tìm rác thu gom mà khơng cần sử dụng cảm biến bám vỉa hè Nghiên cứu, áp dụng loại cảm biến mới, cải thiện tình hình nhiễu loại cảm biến Nâng cao công suất hút quạt, thiết kế hệ thống chổi quét, nâng cao suất quét thu gom rác xe 4.3 Hướng dẫn vận hành máy Các trường hợp cấm sử dụng máy: - Tự ý tháo dỡ phận máy Sử dụng máy địa hình gồ ghề, nhiều chướng ngại vật, dễ gây va đập, hư hỏng phận hút xe Bật nguồn điện không sử dụng chế độ tự động, điều khiển từ xa Để khởi động phận hút, cần thực thao tác sau: - Kiểm tra kỹ phận truyền đai, trục quay, ổ đỡ trước vận hành Cần đảm bảo phận không bị vướng hay kẹt vật - Chuyển cơng tắc động xăng sang chế độ ON - Giật dây nổ để máy hoạt động Để tắt phận hút, gạt công tắc điện động xăng OFF Để bật nguồn cho chế độ chạy tự động điều khiển từ xa, bật cơng tắc nằm phía bên tủ điện lên mức ON Chọn tắt chế độ, sử dụng hai cơng tắc nằm phía tủ điện Hình 4.1 Cơng tắc lựa chọn chế độ hoạt động SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY 53 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Hình 4.2 Cơng tắc đóng mở nguồn Ở chế độ điều khiển tay, sử dụng tay cầm điều khiển thông qua bốn nút Trước vận hành, bật công tắc tay cầm điều khiển lên mức ON Hình 4.3 Tay cầm điều khiển từ xa 4.4 Hướng dẫn bảo dưỡng máy - Thường xuyên tra mỡ cho ổ lăn tháng lần SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY 54 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG - Thường xuyên kiểm tra độ căng đai, căng đai cần thiết định kỳ tháng lần - Thường xuyên thay nhớt cho động xăng định kỳ tháng lần cường độ làm việc cao, ba tháng lần cường độ làm việc thấp Vệ sinh sàn xe, phận trước vận hành, tránh vật thể nhỏ mắc kẹt, - gây hư hỏng phận xe Kiểm tra hệ thống điện tủ điều khiển định kỳ ba tháng lần, đảm bảo dây điện không bị đứt bị sút gây nguy hiểm cho người vận hành - Khi không sử dụng tay cầm điều khiển từ xa, lưu ý tháo pin để tránh trường hợp pin hỏng, ảnh hưởng đến mạch điều khiển tay cầm SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY 55 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG KẾT LUẬN Sau gần bốn tháng nghiên cứu, thiết kế chế tạo, nhóm chúng em hồn thành đồ án Q trình hồn thành đồ án giúp nhóm đúc kết nhiều kinh nghiệm từ việc áp dụng lý thuyết để áp dụng vào thực tiễn, giải vấn đề đồ án bước thực tính tốn cấu, phân tích động học, động lực học Việc thiết kế mạch điện điều khiển gặp nhiều khó khăn kinh nghiệm nhóm chưa nhiều Sau nhiều lần thử nghiệm, nhóm hoàn thành mạch điều khiển đáp ứng yêu cầu đề Ngoài ra, việc thực đồ án tốt nghiệp giúp nhóm chúng em rèn luyện kĩ đọc vẽ, vẽ vẽ, làm việc nhóm, giao tiếp… Tiềm mơ hình máy hút rác tự động lớn, đặc biệt thực trạng ô nhiễm môi trường Mơ hình giúp giảm thiểu sức lao động, đảm bảo sức khỏe người công nhân vệ sinh Tiềm máy khai thác cách tối ưu hóa cấu, phận hút, đáp ứng yêu cầu công nghệ thẩm mỹ hết an toàn cho người vận hành SVTH: Phạm Văn Tuấn – Bùi Hữu Hòa GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY 56 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Văn Tuấn Số thẻ sinh viên: 101140207 Bùi Hữu Hòa Số thẻ sinh viên: 101140181 Lớp: 14CDT2 Khoa: Cơ Khí Ngành: Kỹ thuật Cơ Điện Tử Tên đề tài đồ án: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… ………………………………………………………………………………………… … ………………………………….… ……………………… ……………………… Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Tổng quan mơ hình máy hút rác tự động Chương 2: Tính tốn, thiết kế mơ hình máy hút rác tự động Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển mơ hình máy hút rác tự động Chương 4: Kết quả, hướng phát triển đề tài Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Bản vẽ sơ đồ động mơ hình vẽ A0 Bản vẽ tổng thể mơ hình vẽ A0 Bản vẽ cụm cấu mơ hình vẽ A0 Bản vẽ lưu đồ thuật toán vẽ A0 Bản vẽ hệ thống điều khiển mô hình vẽ A0 Họ tên người hướng dẫn: PGS TS TRẦN XUÂN TÙY Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./201… Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./201… Đà Nẵng, ngày tháng năm 201 Trưởng Bộ môn …………………… Người hướng dẫn PGS TS Trần Xuân Tùy II LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, kinh tế giới nói chung Việt Nam nói riêng đà phát triển mạnh mẽ, đời sống người dân ngày phát triển Sự phát triển kinh tế, xã hội thời gian qua có tác động xấu ảnh hưởng đến môi trường, sức khỏe người Vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt đô thị không vấn đề riêng Việt Nam mà cịn vấn đề đáng quan ngại khu vực toàn cầu Tại Việt Nam, q trình cơng nghiệp hóa tác động nhiều đến môi trường tượng cá chết hàng loạt, xả thải trực tiếp biển Ơ nhiễm mơi trường có tác động xấu đến sức khỏe người, đặc biệt tác động tiêu cực đến phổi Việc hít nhiều khói bụi tạo gánh nặng cho phổi, khiến phổi dễ bị hư hỏng Không tác động tiêu cực đến sức khỏe người, ô nhiễm môi trường cịn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái Ơ nhiễm môi trường làm giảm đa dạng sinh học, tăng hiệu ứng nhà kính, làm Trái Đất ngày nóng lên, khu sinh thái dần bị phá hủy Ngoài ra, ý thức bảo vệ môi trường người thực trạng đáng lo ngại Việc vứt bỏ rác, chất thải đường phố, vỉa hè xảy phổ biến khắp tỉnh thành Việt Nam Ở thành phố lớn Hà Nội, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh,… công nhân buộc phải làm việc từ đêm đến sáng để quét dọn đường đầy rác thải Tuy nhiên, người công nhân trang bị công cụ lao động thô sơ để thực công việc Họ đối mặt với mối nguy hiểm từ loại rác thải Trước vấn đề đó, sau thời gian học tập rèn luyện, bảo tận tình PGS TS Trần Xuân Tùy quý thầy môn tài liệu liên quan, nhóm chúng em hồn thành đề tài “Thiết kế chế tạo mơ hình máy hút rác tự động” Tuy nhiên, với kinh nghiệm thiết kế chế tạo chưa nhiều nên đề tài tránh nhiều thiếu sót Nhóm chúng em mong quý thầy cô thông cảm bảo để đề tài phát triển ứng dụng rộng rãi thực tế Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS TS Trần Xuân Tùy hướng dẫn, bảo chúng em tận tình để chúng em hồn thành đề tài Nhóm chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô môn truyền kiến thức cần thiết cho chúng em suốt quãng đường Đại học để ngày hôm chúng em áp dụng hoàn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Phạm Văn Tuấn Bùi Hữu Hòa III CAM ĐOAN Kính gửi: Ban Giám hiệu trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng Khoa Cơ Khí Tơi tên là: Phạm Văn Tuấn Bùi Hữu Hịa Là sinh viên lớp 14CDT2, khoa Cơ Khí Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Chúng xin cam đoan đồ án tốt nghiệp tự thực hiện, không chép hay trùng với đề tài thực hiện, sử dụng tài liệu tham khảo nêu báo cáo Các số liệu, kết tính tốn đề tài trung thực Nếu sai, nhóm chúng tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Sinh viên thực Phạm Văn Tuấn Bùi Hữu Hịa IV MỤC LỤC TĨM TẮT I NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP II LỜI NÓI ĐẦU III CAM ĐOAN IV MỤC LỤC V DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH VII CHƯƠNG :TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNGLỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 1.1 Giới thiệu nguồn gốc đời xe quét đườngLỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 1.2 Một số loại máy quét rác Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 1.2.1 Xe quét rác hãng ISUZU Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 1.2.2 Xe quét rác Dulevo 850 Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 1.2.3 Máy hút hãng Craftsman Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 1.2.4 Máy quét rác đẩy tay Clepro Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 1.2.5 Máy quét rác tự nghiên cứu Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định CHƯƠNG : TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 2.1.1 Mục đích thiết kế Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định 2.1.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kếLỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 2.2 Thiết lập sơ đồ động học Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 2.2.1 Nguyên lý hoạt động máy Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 2.2.2 Phân tích chức phậnLỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định 2.3 Tính tốn, thiết kế số phận máy Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định 2.3.1 Tính tốn, thiết kế truyền đai Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 2.3.2 Tính tốn, thiết kế trục quay quạt hútLỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định 2.3.3 Tính tốn, thiết kế quạt hút ly tâm Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định 2.3.4 Tính tốn, lựa chọn ổ lăn Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định V CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA MƠ HÌNH MÁY QT RÁC TỰ ĐỘNG Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.1 Cấu trúc hệ điều khiển Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.2 Các thành phần hệ thống Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.2.1 Bộ điều khiển Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.2.2 Module TBS7960 Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.2.3 Relay 24VDC Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.2.4 Động điện Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.2.5 Module truyền tín hiệu khơng dây NRF24L01Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.2.6 Nút nhấn, công tắc Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.2.7 Ắc quy, pin Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.2.8 Cảm biến Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.3 Sơ đồ hệ thống điều khiển Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.4 Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.5 Sơ đồ mạch điều khiển Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định CHƯƠNG KẾT QUẢ, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀILỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 4.1 Kết đạt Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 4.1.1 Kết Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 4.1.2 Những hạn chế tồn Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định 4.1.3 Những khó khăn gặp phải q trình nghiên cứuLỗi! khơng được xác định Thẻ đánh dấu 4.2 Hướng phát triển đề tài Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 4.3 Hướng dẫn vận hành máy Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 4.4 Hướng dẫn bảo dưỡng máy Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 VI DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH Bảng 3.1 Các cổng giao tiếp bo mạch Arduino Mega 2560 36 Hình 1.1 Cơng cụ qt dọn đường Joseph Whitworth Hình 1.2 Chiếc máy quét rác hãng Elgin năm 1914 Hình 1.3 Xe quét đường ISUZU Hình 1.4 Cấu tạo xe quét đường hãng ISUZU Hình 1.5 Xe quét rác Dulevo 850 Hình 1.6 Máy hút Craftsman Hình 1.7 Máy quét rác đẩy tay Clepro Hình 1.8 Cơ chế đẩy tay học máy quét rác đẩy tay Clepro 10 Hình 1.9 Xe quét rác đẩy tay tự nghiên cứu kỹ sư Nguyễn Hồng Quang 10 Hình 2.1 Dụng cụ thu gom rác thô sơ người công nhân môi trường 13 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý phận chổi quét xe 14 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý phận chổi biên 14 Hình 2.4 Một số kiểu truyền động truyền đai 17 Hình 2.5 Cấu tạo đai sợi xếp đai sợi bện 17 Hình 2.6 Đai hình lược 18 Hình 2.7 Các kích thước tiết diện đai hình thang hẹp SPA 19 Hình 2.8 Thông số truyền đai 20 Hình 2.9 Kết cấu trục 21 Hình 2.10 Sơ đồ kết cấu trục quay quạt hút 22 Hình 2.11 Kích thước trục quay quạt hút 23 Hình 2.12 Cánh quạt cong phía trước FC 25 Hình 2.13 Đường đặc tính làm việc quạt ly tâm FC 25 Hình 2.14 Cánh quạt cong phía sau BC 26 Hình 2.15 Đường đặc tính quạt ly tâm BC 27 Hình 2.16 Cấu tạo quạt hút ly tâm 28 Hình 2.17 Bản vẽ quạt hút ly tâm 30 Hình 2.18 Một số loại ổ lăn 31 Hình 2.19 Kết cấu 3D mơ hình máy hút rác tự động 34 Hình 3.1 Arduino Mega 2560 35 Hình 3.2 Bo mạch Arduino Nano 37 Hình 3.3 Module TBS7960 38 VII Hình 3.4 Relay trung gian chân 24VDC 39 Hình 3.5 Module NRF24L01 có ăng ten 41 Hình 3.6 Sơ đồ nối dây NRF24L01 với bo mạch Arduino 42 Hình 3.7 Nút nhấn 42 Hình 3.8 Công tắc 43 Hình 3.9 Ắc quy 12V 43 Hình 3.10 Pin 44 Hình 3.11 Cảm biến siêu âm HC – SR04 44 Hình 3.12 Cảm biến hồng ngoại E18 – D80NK 46 Hình 3.13 Sơ đồ hệ thống điều khiển 47 Hình 3.14 Lưu đồ thuật tốn chương trình điều khiển 48 Hình 3.15 Lưu đồ thuật tốn chương trình gửi tín hiệu điều khiển 49 Hình 3.16 Sơ đồ mạch trạm phát sóng 49 Hình 3.17 Sơ đồ mạch điều khiển động 50 Hình 3.18 Sơ đồ mạch nguồn, cảm biến, RF, nút nhấn LED 51 Hình 4.1 Cơng tắc lựa chọn chế độ hoạt động 53 Hình 4.2 Cơng tắc đóng mở nguồn 54 Hình 4.3 Tay cầm điều khiển từ xa 54 VIII ... Chương 1: Tổng quan mô hình máy hút rác tự động Chương 2: Tính tốn, thiết kế mơ hình máy hút rác tự động Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển mơ hình máy hút rác tự động Chương 4: Kết quả, hướng... TRẦN XUÂN TÙY 11 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG CHƯƠNG TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG 2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 2.1.1 Mục đích thiết kế Hiện nay,... XUÂN TÙY 33 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY HÚT RÁC TỰ ĐỘNG Hình 2.19 Kết cấu 3D mơ hình máy hút rác tự động – Tay đẩy – Bánh xe dẫn động – Động xăng – Khung xe – Bánh xe dẫn hướng – Cửa hút SVTH: