Thiết kế phận khí cho hệ thống máy trồng xà lách tự động

CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN Đề tài: MƠ HÌNH HỆ SERVO THỦY LỰC ÁO CÁO ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN Tên đề tài: Thiết kế phận khí cho hệ thống máy trồng xà lách tự động Cơ sở thiết kế: Máy trồng xà lách dựa ý tưởng hệ thống gieo trồng, tưới nước kiểm tra điều kiện trồng cách tự động Cấu trúc máy trồng xà lách tự động dựa cấu trúc máy cắt CNC với trục XYZ, chủ yếu hoạt động trục X Y Nội dung đồ án: - Tính tốn, thiết kế chế tạo khung khí - Sử dụng mạch PIC để điều khiển dạng chuyển động hệ thống Các sản phẩm dự kiến Tính tốn, thiết kế lắp đặt hồn thiện phần khí cho máy trồng xà lách tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN Đề tài: MƠ HÌNH HỆ SERVO THỦY LỰC GVHD : Thầy Võ Lâm Chương SVTH : Nguyễn Đức Trung 16146382 Đồn Hữu Thạch 16146494 TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KỸ THUẬT TP HCM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ mơn Cơ điện tử BÁO CÁO ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN Tên đề tài: Thiết kế phận khí cho hệ thống máy trồng xà lách tự động Cơ sở thiết kế: Máy trồng xà lách dựa ý tưởng hệ thống gieo trồng, tưới nước kiểm tra điều kiện trồng cách tự động Cấu trúc máy trồng xà lách tự động dựa cấu trúc máy cắt CNC với trục XYZ, chủ yếu hoạt động trục X Y Nội dung đồ án: - Tính tốn, thiết kế chế tạo khung khí - Sử dụng mạch PIC để điều khiển dạng chuyển động hệ thống Các sản phẩm dự kiến Tính tốn, thiết kế lắp đặt hồn thiện phần khí cho máy trồng xà lách tự động Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: 18/9/2019 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ mơn…………… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ……………………………………… Giảng viên hướng dẫn: …………………………………………… Sinh viên thực hiện: ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… MSSV: …………………… MSSV: …………………… MSSV: …………………… MSSV: …………………… Tên đề tài Mục tiêu đề tài Nội dung đồ án (Trình bày nội dung thực đồ án) Kết dự kiến Cơ khí Bộ điều khiển  Bản vẽ Phần mềm  Tính tốn lựa chọn linh kiện  Lưu đồ giải thuật  Tính tốn truyền động  Mã nguồn  Sơ đồ ngun lý  Tính tốn sức bền  Chương trình máy tính điều khiển  Mơ hình hệ thống  Mạch điều khiển Sản phẩm khác: Kế hoạch thực đồ án: Stt Nội dung, công việc thực Kế hoạch thực (tuần) 10 11 Ngày 12 13 tháng 14 15 năm Giảng viên hướng dẫn 16 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Mục tiêu đồ án .2 1.1.2 Xu hướng áp dụng tự động hóa vào hoạt động công nghiệp 1.1.3 Một số hệ thống tự động hóa sử dụng cơng nghiệp CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quy trình kỹ thuật trồng xà lách .9 2.1.1 2.2 Đặc điểm thực vật học yêu cầu điều kiện ngoại cảnh Kỹ thuật trồng chăm sóc xà lách 2.2.1 Cách chọn giống rau xà lách 2.2.2 Chuẩn bị đất trồng xà lách 10 2.2.3 Cách trồng chăm sóc xà lách 10 2.2.4 Phân bón cách bón phân cho xà lách .11 2.2.5 Sơ đồ dự kiến mơ hình trồng rau xà lách 12 2.3 Các giải pháp cho q trình tự động hóa .13 2.3.1 Chọn động cho khối dẫn động trục tọa độ .13 2.3.2 Giới thiệu động bước .14 2.3.3 Các giải pháp cho cấu truyền động 15 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ .17 3.1 Yêu cầu kĩ thuật 17 3.1.1 Yêu cầu kĩ thuật 17 3.1.2 Phương án thiết kế .17 3.1.3 Phương án di chuyển trục 17 3.1.4 Phương án cho module gieo hạt 20 3.1.5 Phương án cho module tưới nước 21 3.1.6 Kết luận 24 3.2 Thiết kế tính tốn 25 3.2.2 Hệ thống truyền động trục Y 30 3.2.3 Hệ thống truyền động trục Z 34 3.2.4 Module gieo hạt 39 3.2.5 Module tưới nước .42 3.2.6 Tính tốn truyền động đai trục X, Y 43 Hình 3.29 Mơ tả ăn khớp đai 44 3.3 Kiểm nghiệm bền 46 3.3.1 Thanh nhôm trục X 46 3.3.2 Thanh nhôm trục Y 48 3.3.2 Trục truyền động đai .50 CHƯƠNG 4: BỘ ĐIỀU KHIỂN 52 4.1 Thiết kế mạch điện 52 4.1.1 Sơ đồ khối 52 4.1.2 Mô tả sơ đồ khối 52 4.2 Bộ nguồn 52 4.3 Thành phần điều khiển .53 4.3.1 Vi điều khiển STM32F4 .53 4.3.2 Driver Smart PID .54 4.4 Các thiết bị khác .55 4.4.1 Công tắc hành trình 55 4.4.2 Van điện từ 56 4.4.3 RC Servo 56 4.5 Lưu đồ giải thuật 56 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ 59 5.1 Kết chế tạo máy .59 5.2 Kết điều khiển 62 5.3 Hướng phát triển đồ án tới 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 LỜI MỞ ĐẦU Một khía cạnh mà nhóm em chọn để làm chủ đề cho đồ án truyền động điều khiển lần “Chế biến Lương thực – Thực phẩm” Có thể thấy nhu cầu thực phẩm ln nhu cầu cần thiết đời sống người Tuy nhiên dạo gần hay nhìn thấy tin tác hại “thực phẩm bẩn”, “không rõ nguồn gốc xuất xứ”, “sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc tăng trưởng”,…vì thế, chúng em nghĩ việc nhất, tự trồng loại đơn giản phục vụ cho nhu cầu “thực phẩm sạch” gia đình hướng có tiềm Và để khiến cho cơng việc trở nên đơn giản, tiết kiệm thời gian công sức, chúng em định thực dự án chế tạo “cỗ máy”, hệ thống hỗ trợ cho gia đình tự trồng cho loại rau củ đơn giản quen thuộc, phục vụ cho nhu cầu thực phẩm Dự án thực qui mô cỡ nhỏ, với ý định biến khoảng khơng gian nhỏ gia đình trở thành “vườn rau sạch” CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Mục tiêu đồ án Với ý tưởng xây dựng hệ thống trồng chăm sóc nơng sản tự động, qui mơ nhỏ để áp dụng hộ gia đình với mục đích đáp ứng nhu cầu rau củ để sử dụng sinh hoạt, chúng em lên ý tưởng hệ thống với tiêu chí sau: - Mơ hình nhỏ gọn, tiết kiệm diện tích dễ lắp đặt - Tự động hóa qui trình trồng chăm sóc loại nơng sản - Dễ dàng điều khiển thông qua thiết bị di động Với yêu cầu đặt đồ án truyền động điều khiển, kì này, chúng em dự tính hồn thiện phần sau mơ hình: - Tồn phần khí, bao gồm khung nhơm, trượt, động cơ, hệ thống truyền động cấu chấp hành - Thực điều khiển chuyển động hệ thống chạy ngang dọc, mở van nước, cấu gieo hạt, chạy theo quĩ đạo cho trước - Tính tốn số liệu động cơ, sức bền, - Lên kế hoạch cải thiện hướng phát triển cho đồ án tới Trong kì này, chúng em tập trung mạnh vào phần mô hình khí thực lệnh điều khiển chuyển động Mục tiêu hoàn thiện khung khí phần điều khiển 3.3.2 Trục truyền động đai Số liệu đầu vào: Lực kéo moto để trục Y Z trượt trục X 15N Điểm chịu lực lớn điểm B nên ta tính ứng suất uốn điểm Ứng suất uốn xuất trục thép chịu uốn phẳng phải thõa mãn điều kiện sau: Trong đó: : Moment uốn cực đại tiết diện nguy hiểm trục thép (N.mm) J x : Moment quán tính mặt cắt ngang trục trung hòa x (mm4) k y ma x : Khoảng cách từ điểm biên đến trục trung hòa (mm) σ = 230: Giới hạn chảy cho phép thép (N/mm2) Hình 3.37 Biểu diễn lực trục truyền động đai FB = FK = 15N ΣMA=0  -FB * 20 + FC * 500 =  FC = 0.6N ΣFy=0  FB – FC = 14.4N Hình 3.38 Biểu đồ moment uốn trục truyền động đai Mặt cắt ngang trục thép hình tròn có đường kính D = 8mm Hình 3.39 Tiết diện trục thép có D=8mm Jx = 0.05 * D4 = 0.05 * 84 = 204 mm4  σmax = = = 5.6 (N/mm2)