Từ những lí do đó mà việc tự động hoá ngành nông nghiệp của đất nước đã trở thành nỗi trăn trở của rất nhiều người, đặc biệt là nông dân. Thực tế cũng cho thấy rằng có rất nhiều niềm trăn trở và tâm huyết của nông dân đã tạo ra rất nhiều máy móc phục vụ cho ngành nông nghiệp như: Máy làm luống, Máy cắt lúa, Máy cạo bùn, Máy gieo hạt,Máy ghép cây…Nhưng dường như tấc cả các sáng chế của nông dân đều còn những hạn chế nhất định. Vì vậy, để cơ giới hoá, hiện đại hoá toàn diện nền nông nghiệp đòi hỏi những người có chuyên môn trong ngành chế tạo máy sáng chế cải tiến mới đem lại hiệu quả tốt nhất. Xuất phát từ vấn đề trên, dưới sự hướng dẫn của thầy Hà Ngọc Nguyên. Em mong muốn được thực hiện đồ án về đề tài: Máy Gieo Hạt Tự Động. Tuy nhiên thiếu sót là khó tránh khỏi vì kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều và thời gian thực hiện hạn hẹp. Do đó, em rất mong nhận được mọi sự đóng góp của quý thầy/cô để đề tài được hoàn thiện hơn.
Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế máy gieo hạt tự động” công trình nghiên cứu thực cá nhân, thực sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực tiễn, kiến thức thân hướng dẫn Ths.Hà Ngọc Ngun.Các số liệu, mơ hình kết tính tốn đồ án trung thực, không chép đồ án, luận văn, cơng trình nghiên cứu Một lần nữa, tơi xin khẳng định trung thực lời cam đoan chịu trách nhiệm lời cam đoan Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời tri ân chân thành đến toàn thể thầy cô giáo trường Đại học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy thuộc khoa Cơ Khí tận tình dạy dỗ, trang bị cho em kiến thức quý báu để vững bước vào đời Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc với thầy Hà Ngọc Nguyên thuộc Viện Kỹ Thuật Hutech, người tận tình hướng dẫn, dạy vấn đề đến chuyên sâu để em thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo anh chị công ty Cơ Khí Ngọc Ân tạo điều kiện thuận lợi cho em thực tập công ty, tiếp xúc thực tế, giải đáp thắc mắc, giúp em có thêm hiểu biết khí q trình thực tập Sau cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ em suốt trình làm đề tài luận văn tốt nghiệp Sinh viên thực Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên MỤC LỤC Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Ngun DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 0.1:Máy gieo hạt Nguyễn Hồng Chương Hình 0.2: Máy gieo hạt Lê Thanh Trị Hình 0.3: Robot gieo hạt nông dân Phan Văn Hát Hình 0.4: Máy gieo hạt tự động Nhật Hình 0.5: Máy gieo hạt tự động Trung Quốc Hình 1.1: Động giảm tốc Hình 1.2: Cấu tạo động bước Hình 1.3: Động bước pha Hình 1.4: Bộ truyền xích Hình 1.5: Băng tải gân thẳng Hình 1.6: Băng tải gân chữ V Hình 1.7:Băng tải xích Hình 1.8:Sơ đồ hoạt động biến tần Hình 1.9:Biến tần mitsubishi Hình 1.10:Một số loại PLC Hình 2.1: Cấu tạo máy Hình 2.2: Sơ đồ ngun lí Hình 3.1: Khay xốp dùng gieo hạt 84 lỗ 3D Hình 3.2: Khay xốp dùng gieo hạt 84 lỗ 2D Hình 3.3: Bộ phận đế máy gieo hạt Hình 3.4 Băng tải cấp khay Hình 3.5: Lơ băng tải Hình 3.6: Bộ phận băng tải dẫn động 3D Hình 3.7: Hệ thống băng tải dẫn động 2D Hình 3.8: Sơ đồ phân bố lực Hình 3.9: Động giảm tốc ba pha 60W Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Ngun Hình 3.10:Kích thước động giảm tốc ba pha 60W Hình 3.11: Bộ phận cấp khay xốp 3D Hình 3.12: Bộ phận cấp khay xốp 2D Hình 3.13: Phiểu cấp đất 3D Hình 3.14:Phiểu cấp đất 2D Hình 3.15:Băng tải cấp đất 3D Hình 3.16:Băng tải cấp đất 2D Hình 3.17: Bộ phận gạt đất Hình 3.18:Bộ phận nén đất Hình 3.19:Cần gieo hạt Hình 3.20: Bộ phận gieo hạt 3D Hình 3.21: Bộ phận gieo hạt 2D Hình 3.22: Bộ phận máng rung 3D Hình 3.23: Bộ phận gieo hồn chỉnh Hình 3.24:Kích thước động bước Hình 3.25:Phiểu lắp đất Hình 3.26: Cần tưới nước Hình 3.27:Cơ cấu tưới Hình 3.28: Bàn nâng 3D Hình 3.29: Bàn nâng 2D Hình 3.30: Máy gieo hạt 3D Hình 3.31:Máy gieo hạt 3D Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên LỜI MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Việt Nam nằm miền khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm nhiều mưa Nên thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp trồng trọt Và thực tế cho thấy nông nghiệp mạnh kinh tế nước ta nay( Ví dụ như: xuất gạo đứng thứ III giới, xuất cafe…) Xong, phải thừa nhận thực tế “ nông nghiệp chiếm lực lượng lao động đất nước, sản lượng nông nghiệp làm chưa cân xứng với tiềm lực có Thậm chí chưa tương xứng với sức lao động mà nơng dân bỏ ra” Điều cho thấy việc phát triển nông nghiệp chưa thật hiệu Và cho thấy thực trạng nông nghiêp nước ta cịn q thơ sơ Chủ yếu dựa vào sức người gia xúc Do mà sản phẩm làm chưa đạt xuất chất lượng cao.Vì mà việc tìm giải pháp để phát triển tồn diện nơng nghiệp để khẳng định mạnh tương xứng với tiềm lực đất nước vấn đề cấp thiết Ngoài việc thúc đẩy cải tiến giống mới, cơng nghệ sinh học, kỷ thuật gieo trồng… Thì việc áp dụng giới hố, tự động hố vào nơng nghiệp phương pháp cấp bách hữu hiệu tối cần thiết để tăng sản lượng, chất lượng hạ giá thành sản phẩm Nhưng tấc khâu từ gieo trồng đến thu hoạch làm tay chắn khơng thu hiệu mong đợi việc gieo trồng thu hoạch tốn nhiều thời gian, làm giá thành sản phẩm tăng cao vòng quay sản phẩm dài Nên hiệu kinh tế thấp, không cạnh tranh với thị trường Hơn việc làm thủ công ảnh hưởng xấu đến sản phẩm… Từ lí mà việc tự động hố ngành nơng nghiệp đất nước trở thành nỗi trăn trở nhiều người, đặc biệt nông dân Thực tế cho thấy có nhiều niềm trăn trở tâm huyết nông dân tạo nhiều máy móc phục vụ cho ngành nơng nghiệp như: Máy làm luống, Máy cắt lúa, Máy Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên cạo bùn, Máy gieo hạt,Máy ghép cây…Nhưng dường tấc sáng chế nơng dân cịn hạn chế định Vì vậy, để giới hố, đại hố tồn diện nơng nghiệp địi hỏi người có chun mơn ngành chế tạo máy sáng chế cải tiến đem lại hiệu tốt Xuất phát từ vấn đề trên, hướng dẫn thầy Hà Ngọc Nguyên Em mong muốn thực đồ án đề tài: Máy Gieo Hạt Tự Động Tuy nhiên thiếu sót khó tránh khỏi kiến thức cịn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều thời gian thực hạn hẹp Do đó, em mong nhận đóng góp q thầy/cơ để đề tài hồn thiện 2.Tình hình nghiên cứu Đầu tiên bắt tay vào nghiên cứu phải tìm hiểu xem phiên máy trước hoạt động “Máy gieo hạt nông nghiệp” nông dân Nguyễn Hồng Chương,”Robot gieo hạt luống” nông dân Phạm Văn Hát.Máy gieo hạt kỷ sư Phan Thanh Trị Mặc dù có giúp ích nhiều cho người nơng dân hạn chế cần cải thiện Trên giới có bước phát triển vượt bậc so với nước ta, họ có đội ngũ kỹ sư giỏi nhất, sử dụng công nghiệp tân tiến, đại giới Chính đồng nghĩa với việc giá thành sản phẩm cao Nó phù hợp với điều kiện kinh tế nhà nông Việt Nam Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 0.1:Máy gieo hạt Nguyễn Hồng Chương Hình 0.2:Máy gieo hạt Lê Thanh Trị Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 0.3:Robot gieo hạt nơng dân Phạm Văn Hát Hình 0.4:Máy gieo hạt tự động Nhật 10 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 3.14:Phiểu cấp đất 2D => Ta có cơng thức tính thể tích phễu sau : Vphễu = V1 + V2 - Kích thước hình chóp cụt: + Đáy lớn: 700x500mm + Đáy bé: 500x450mm + Chiều cao: 400mm V1 = (B1 + + B2) Với: B1 - diện tích đáy lớn B2 - diện tích đáy bé h - chiều cao => Thể tích hình chóp cụt: V1 = (0,35 + + 0,225) = 0,117 (m3) - Kích thước hình hộp chữ nhật: 500x450x126mm V2 = l.w.h Với: l - chiều dài w - chiều rộng h - chiều cao => Thể tích hình hộp chữ nhật: V2 = 0,5.0,45.0,126 = 0,028 (m3) => Thể tích phễu cấp đất: Vphễu = V1 + V2 = 0,117 + 0,028 = 0,145 (m3) 41 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên - Tổng khối lượng đất chứa phễu: m = V.D Với: m - khối lượng V - thể tích D - khối lượng riêng Đối với đất mùn sử dụng để gieo hạt có khối lượng riêng D = 1000 kg/m3 => Tổng khối lượng đất chứa phễu: m = 0,145.1000 = 145 (kg) Đất rơi xuống khay nhờ hệ thống băng tải đất + Chiều dài >500mm + Bề rộng với bề rộng băng tải khay + Băng tải đất sử dụng khác với băng tải khay, dùng gân dạng tam giác giúp tải đất tốt Hình 3.15:Băng tải cấp đất 3D 42 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 3.16:Băng tải cấp đất 2D 3.5.2 Chọn động cho băng tải cấp đất Các thông số ban đầu: + Đáy phễu: 500x450mm + Khoảng cách từ đáy phễu đến bề mặt băng tải: 35mm + Kích thước băng tải: 700x450mm - Tính tốn khối lượng đất/1 lần diện tích bề mặt băng tải: + Thể tích đất: V = l.w.h = 0,5.0,45.0,035 = 7,875.10-3 (m3) => Khối lượng đất: m = V.D = 7,875.10-3 1000 = 7,875 (kg) - Tính vận tốc băng tải cấp đất: + Mỗi khay xốp cần cấp lượng đất 3kg + Thời gian để khay xốp qua: t = = = (s) + Quãng đường băng tải để lấp hết khay xốp (3kg đất) Dựa theo thơng số có sử dụng phương pháp nhân chéo chia ngang ta có: S = = 0,27 (m) => Vận tốc băng tải cấp đất: V = = = 0,034 (m/s) Tính cơng suất động cơ: 43 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên + Tổng tải trọng băng tải: 145kg + Hệ số ma sát trượt : f = 0,7 + Thời gian làm việc 8giờ/ngày Gia tốc: a = = = 5,5.10-3 (m/) Lực kéo: F ≥ + ≥ µ.P + ma ≥ 0,7.145.9,8 + 145.5,5.10-3 ≥ 995,5 N => Chọn F = 1000N Công suất động cơ: P = F.V = 1000.0,034 = 34 (W) - Để phù hợp với thực tế thị trường => Chọn động giảm tốc ba pha 60W 3.6 Bộ phận gạt đất Bộ phận gạt đất thiết kế hai sắt 350x30 dày 2mm hợp với góc 120 , hai đầu ta bắt hai bát khoan hai lỗ Φ12 để bắt lên đế máy Hình 3.17: Bộ phận gạt đất 44 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên 3.7 Bộ phận nén đất Bộ phận nén đất lơ nhựa có đường kính 50mm,tích hợp nút tạo lỗ vòng quay nút tương ứng với lỗ khay.Lơ nén quay nhờ truyền xích từ động băng tải,tỉ số truyền cho lô khớp với lỗ khay Hình 3.18:Bộ phận nén đất 3.7.1 Tính tốn truyền xích cho lơ tạo lỗ Thơng số: P= 60W, số vịng quay n=50 vịng/phút Tỉ số truyền: u= = =0.84 đó: R bán kính lơ băng tài L khoảng cách tâm lỗ khay Chọn số sơ đĩa xích =29-2*0.84=27.3 chọn =28 Số đĩa xích lớn:==u=0.84*28=23.52 chọn =24 Tính lại tỷ số truyền:u==24/28=0.86 Tính tốn hệ số điều kiện sử dụng xích theo cơng thức: K=*****=1*1*1*1.5*1*1.12=1.68 Trong đó: hệ số xét đến ảnh hưởng vị trí truyền =1 -hệ số xét đến ảnh hưởng khoảng cách trục hay chiều dài xích =1 45 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên -hệ số xét đến ảnh hưởng khả điều chỉnh lực căng xích =1 - hệ số xét đến điều kiện bơi trơn ,bơi trơn định kì =1.5 - hệ số tải trọng động: dẫn động động điện tải trọng tác động lên truyền tương đối êm =1 - hệ số xét đến chế độ làm việc :làm việc ca =1.12 Cơng suất tính tốn: =P*K**=0.06*1.68*1.09*1=0.1 KW Trong đó:=/=25/28=1.09 =/=50/50=1 Theo bảng 5.5 tài liệu thiết kế dẫn động khí tập với =50 vịng/phút,chọn truyền xích dãy có bước xích p=12.7 thõa mãn độ bền mịn:< P=0.19 KW Khoảng cách trục:a=40p=40*12.7=50.8mm Số mắt xích: x =2a/p+0.5(z1+z2)+p/4 =2*40+0.5*(28+24)+*12.7/(4)=106 Số lần va đập xích: i=z1*n1/15x=28*50/(15*106)=0.9 3.7.2 Kiểm nghiệm xích độ bền s= Theo bảng 5.2 tải trọng phá hỏng Q=18,2kN khối lượng mét xích q=0,65kg =1.7 v= = = 0.89 m/s =1000P/v=1000*0.09/0.89=101N =q=0,5 N =9.81qa=9.81*4*0.65*50.8=1295,7N =4 truyền nghiên [s] truyền xích đảm bảo đủ độ bền Đường kính đĩa xích: d1=p*z1/ =12,7*28/ = 113 mm 46 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên d2=p*z2/ =12,7*24/ = 97 mm da1=p(0.5+cotg(/z1)=132.5 mm da2=p(0.5+cotg(/z2)=150 mm Lực tác dụng lên trục: F=Kx*Ft=1.15*101=116 N 3.8 Bộ phận gieo hạt (hút, nhả hạt vào khay xốp) Hệ thống gieo hạt thiết kế đỡ ống nhôm Φ 20 dài 520mm đỡ hai ổ lăn bên gắn động bước để tạo chuyển động quay, khí ống nhơm Φ 20 nối với đỡ hinh chữ L, khí ta gắn 12 cúp hút hạt phía phía ta rơ hai lỗ để bắt van khí Bộ phận phễu thiết kế 12 phễu nhựa cách 40mm gắn lên nhôm Tất phận gắn vào hai chân đỡ hai đế có khoan bên hai lỗ Φ12 để bắt đế máy.Sử dụng gieo hai cần song song,một cần hút cần nhả luân phiên giúp gieo nhanh chóng + Phụ thuộc vào khay xốp gieo hạt + Khoảng cách kim hút hạt = với khoảng cách tâm lỗ khay xốp + Tổng chiều dài > chiều dài khay xốp (490mm) + Gồm nhiều chi tiết ghép lại với nhau, phận chủ đạo quan trọng gieo kim hút hạt 47 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 3.19:Cần gieo hạt Hình 3.20: Bộ phận gieo hạt 3D Hình 3.21: Bộ phận gieo hạt 2D 48 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên 3.9 Bộ phận máng rung chứa hạt Bộ phận máng rung chứa hạt thiết kế ba phần: Phần đế đỡ, động lệch tâm phần máng.Đế làm từ hai vuông 40x40 với chiều cao 190mm, hai nối với V4, phía ta làm hai đế hai sắt dày 4mm có khoan hai lỗ Φ12 để định vị đế máy Máng làm từ nhôm dày, máng thiết kế nghiêng góc từ đến 10 để hạt bỏ vào khay hạt giống bị trơi mép ngồi máng, hạt giống ln ln dồn đầu miệng máng kim hút hút tỷ lệ cao hơn, khay rung loại hạt cát đất không nẩy lên được, máng đế máng liên kết với miếng nhơm hình chữ U, phía có gắn hai động lệch tâm để tạo rung động máng Hình 3.22: Bộ phận máng rung 3D 49 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 3.23: Bộ phận gieo hồn chỉnh 3.9.1 Tính tốn chọn động cho phận gieo - Khối lượng phận gieo: 3kg - Thời gian gieo: 1s (500 khay/h) - Cánh tay địn: R = 50 mm - Tính moment xoắn động cơ: M = F.R = mg.R = 3.9,8.0,05 = 1,47 (Nm) => Động sử dụng cho cấu gieo động bước: SUMTOR 57HS7630A4 3A-1.8Nm-76mm * Các thơng số động cơ: + Kích thước mặt bích: 57x57mm + Chiều dài thân: 76mm + Dịng chịu tải: 3A + Góc bước: 1,8°/step + Moment xoắn trục: 1,8 Nm + Đường kính trục: 6,35mm 8mm 50 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Ngun Hình 3.24:Kích thước động bước 3.10 Phiểu lắp đất + Thể tích: V = 0,05 m3 40kg đất mùn trộn với sơ dừa Với khối lượng riêng đất D = 800kg/m3 + Bề rộng đáy = 490mm Hình 3.25: Phiểu lắp đất 3.11 Bộ phận tưới Hệ thống tưới gồm hai ống phi 12 lỗ 10,mỗi ống gắn hai béc phun,được đỡ bốn pad chữ L bắt vào khung máy + Phạm vi tưới: 450mm ~ 500mm 51 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên + Sử dụng béc phun sương Hình 3.26: Cần tưới nước Hình 3.27:Cơ cấu tưới 3.12 Bộ phận nâng - Bộ phận nâng sử dụng theo cấu chữ X, truyền động bẳng vít me Mặt sắt dày 1mm để giữ khay, khay rơi xuống bàn nâng hạ dần xuống, chứa 10 khay Khi lấy số khay khởi bàn nâng cấu tự động trả vị trí ban đầu - Cơ cấu thiết kế tách biệt với khung máy - Các thông số bàn nâng: + Khối lượng nâng: 42kg 52 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên + Thời gian nâng: 8s + Chiều cao: 0,7m Chọn động cho cấu nâng: - Ta có cơng thức tính cơng suất: P = Fv Trong đó: P: cơng suất (Jun/giây (J/s) Watt (W)) F:Lực tác dụng đẩy vật (N.m) Vận tốc: v=0,7/8=0,0875 Lực kéo: F ≥ P + Fms ≥ mg + fmg ≥ 42*9.8 + 0.5*42*9.8 ≥ 617 N Chọn F=650N => Công suất động cơ: P = 650*0,0875=57 (W) Chọn động pha có cơng suất 60W 53 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 3.28: Bàn nâng 3D Hình 3.29: Bàn nâng 2D 54 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 3.30: Máy gieo hạt 3D Hình 3.31 Máy gieo hạt 3D 3.13 Bộ phận điều khiển 55 ... trọng gieo kim hút hạt 47 Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 3.19:Cần gieo hạt Hình 3 .20 : Bộ phận gieo hạt 3D Hình 3 .21 : Bộ phận gieo hạt 2D 48 Thiết kế máy gieo hạt tự động. .. 3 .28 : Bàn nâng 3D Hình 3 .29 : Bàn nâng 2D Hình 3.30: Máy gieo hạt 3D Hình 3.31 :Máy gieo hạt 3D Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc... nhà nông Việt Nam Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc Nguyên Hình 0.1 :Máy gieo hạt Nguyễn Hồng Chương Hình 0 .2 :Máy gieo hạt Lê Thanh Trị Thiết kế máy gieo hạt tự động GVHD:Ths.Hà Ngọc