Bài giảng về cơ điện nông nghiệp: Truyền động, động cơ, máy nông nghiệp

MỤC LỤC

Truyền động trục vít - bánh vít

Bộ truyền này gồm có bánh vít (giống như bánh răng đặc biệt) và trục vít, trên đó có nhiều vòng ren để ăn khớp. Thông thường m rất nhỏ (m =1-3) nên bộ truyền trục vít - bánh vít có thể đạt tỉ số truyền rất lớn mà các bộ truyền động khác không thể có được, nhưng hiệu suất truyền lại thấp.

CÁC PHƯƠNG PHÁP NỐI GHÉP

Nối ghép tháo được

Có các loại then có đầu, then bán nguyệt, then chữ nhật..Khi nối ghép, cần lắp một phần then ngập trong rãnh của trục, một phần ngập vào rãnh của bánh răng, bánh đai. Then hoa thường dùng để nối các trục truyền với nhau hoặc để nối ghép các bánh răng, bánh đai, trong trường hợp các chi tiết này có yêu cầu chuyển động dọc trục.

Nối ghép không tháo được

Mối ghép bằng đinh tán dùng phổ biến trong các trường hợp mối ghép chiu tải trọng lớn, va đập; những mối ghép không thể đốt nóng được hoặc nếu đốt nóng thì chất lượng bị giảm (như mối ghép các tấm mỏng, mối ghép vật liệu bằng da, vải, cao su..). Tuy nhiên hàn cũng có một số nhược điểm, đó là do bị đốt nóng nên tổ chức kim loại ở vùng xung quanh mối hàn bị thay đổi, cơ tính bị giảm, có trường hợp bị biến dạng,.

Sơ đồ ổ trượt và bạc lót cổ trục

NHIÊN LIỆU DẦU MỠ 1. Nhiên liệu

    Ngoài ra dầu nhờn còn có tác dụng làm mát các chi tiết máy, rửa sạch các muội than và mạt kim loại sinh ra do các chi tiết máy bị mài mòn trong qúa trình làm việc. Mỡ có nhiều loại được sử dụng trong các trường hợp cụ thể, những nơi không thể bôi trơn bằng dầu nhờn được hoặc bôi trơn bằng dầu nhờn không hiệu quả.

    ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

    KHÁI NIỆM VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

      - Động cơ 2 kỳ ( chu trình làm việc của loại động cơ này được hoàn thành trong 2 hành trình chuyển động qua lại của pít tông, tương ứng với một vòng quay của trục khuỷu). - Hỗn hợp đốt: Là hỗn hợp nhiên liệu trộn đều với không khí theo một tỷ lệ nhất định, được tạo thành từ bên ngoài động cơ (động cơ bộ chế hòa khí) hoặc được tạo thành ngay trong lòng xy lanh động cơ (động cơ điêden).

      NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

        Nói chung trong bốn quá trình: nạp, nén cháy, sinh công, xả của động cơ 4 kỳ trình bày ở trên, chỉ có quá trình sinh công là quá trình có ích (tạo ra năng lương cơ học), còn lại ba quá trình khác là các quá trình cản, được thực hiện nhờ động năng của bánh đà và của các chi tiết quay khác, hoặc nhờ công của các xi lanh khác trong động cơ nhiều xi lanh. Ngoài ra đối với động cơ xăng 2 kỳ buồng thổi tay quay, do phải trộn dầu nhờn với xăng trước khi nạp để kết hợp bôi trơn cho các chi tiết của hệ thống biên tay quay nên chi phí dầu nhờn lớn hơn và khả năng bôi trơn kém hơn, vì vậy tuổi thọ của động cơ 2 kỳ thường thấp hơn động cơ 4 kỳ.

        Đồ thị chỉ thị của động cơ 4 kỳ
        Đồ thị chỉ thị của động cơ 4 kỳ

        CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

        • Hệ thống cung cấp hốn hợp đốt

          Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ không ngừng cung cấp dầu bôi trơn sạch với một số lượng cần thiết ở một nhiệt độ và áp suất nhất định cho các bề mặt ma sát của các chi tiết máy khi động cơ làm việc, nhằm làm giảm hao tổn công ma sát và giảm độ hao mòn các chi tiết máy; làm nguội các bề mặt bị nóng lên do ma sát; làm sạch muội than và mạt kim loại do các chi tiết máy bị mài mòn sinh ra ở trên các bề mặt làm việc; đồng thời bảo vệ cho các chi tiết máy không bị oxy hóa và làm tăng độ kín sát giữa các cặp lắp ghép. Vì vậy đa số các động cơ đốt trong 4 kỳ hiện nay dùng hệ thống bôi trơn kiểu phối hợp, nghĩa là đối với các chi tiết máy làm việc trong điều kiện tải trọng nặng nề thì được bôi trơn bằng phương pháp cưỡng bức, còn các chi tiết máy làm việc trong điều kiện tải trọng thấp hơn và các chi tiết máy khó thực hiện việc bôi trơn bằng cưỡng bức thì được bôi trơn bằng phương pháp vung dầu.

          Hình 2.8. Vòng găng
          Hình 2.8. Vòng găng

          MÁY KÉO

            Loại máy kéo này có cấu tạo đặc biệt và đươc lắp thêm các trang bị riêng để hoàn thành một số công việc có tính chất chuyên môn hóa trong sản xuất như san ủi, đào mương, vun luống, kéo gỗ,. Hệ thống điều khiển và trang bị làm việc, bao gồm hệ thống lái, phanh, trục thu công suất, bánh đai truyền động, cơ cấu treo và móc máy nông nghiệp, các hệ thống kiểm tra, hệ thống tín hiệu và an toàn v.v.

                                Hình 3.1  Sơ đồ các phần chính của máy kéo
            Hình 3.1 Sơ đồ các phần chính của máy kéo

            ÔTÔ

              Hệ thống truyền lực, bao gồm một số bộ phận có nhiệm vụ truyền mômen quay từ động cơ đến các bánh chủ động của máy kéo bánh hay các bánh sao chủ động của máy kéo xích và trục thu công suất. Gần đây do giá dầu mỏ tăng cao và để ít ô nhiễm môi trường nên một số loại nhiên liệu, năng lượng mới bắt đầu được sử dụng cho động cơ ôtô như: năng lượng mặt trời, nhiên liệu hyđrô lỏng, các loại dầu có nguồn gốc thực vật và động vật,.

              HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

                Trong quá trình ôtô, máy kéo chuyển động, li hợp chính phải làm việc liên tục, do đó nó phải đảm bảo các yêu cầu: Làm việc chắc chắn và an toàn, truyền được mômen quay lớn nhất mà không trượt, liên kết êm dịu, đóng ngắt nhẹ nhàng, li khai phải an toàn (nghĩa là phải tách được hoàn toàn các phần chủ động và phụ động của bộ li hợp ra khỏi nhau), có khả năng thoát nhiệt tốt, cấu tạo đơn giản, sử dụng và chăm sóc dễ dàng. Nhưng đối với ôtô máy kéo, do chuyển động tương đối giữa khung và cầu chủ động tạo nên trong quá trình làm việc bởi các bộ phận treo đàn hồi, mặt khác do cách lắp ghép các bộ phận không đảm bảo chính xác tuyệt đối cho nên các trục không thẳng hàng, có nghĩa là các trục đặt lệch nhau dưới một góc nhất định hay luôn luôn thay đổi trong một giới hạn nào đó khi ôtô, máy kéo chuyển động.

                Sơ đồ cấu tạo của bộ li hợp ma sát, một đĩa thường xuyên đóng được trình bày  trên hình 3-3, gồm có các bộ  phận chính:  bộ  phận chủ động,  bộ phận phụ động, cơ  cấu ép và cơ cấu điều khiển
                Sơ đồ cấu tạo của bộ li hợp ma sát, một đĩa thường xuyên đóng được trình bày trên hình 3-3, gồm có các bộ phận chính: bộ phận chủ động, bộ phận phụ động, cơ cấu ép và cơ cấu điều khiển

                HỆ THỐNG CHUYỂN ĐỘNG

                  Truyền lực trung ương của ôtô, máy kéo thường là một cặp bánh răng hình nón, trong đó bánh răng chủ động (nhỏ) nối liền với trục thứ cấp của hộp số, bánh răng phụ động (lớn) nối liền với các bộ phận truyền lực phía sau. Ở những chỗ đường vòng, hai bánh chuyển động theo hai quỹ đạo khác nhau, bánh ngoài sẽ chuyển động với quãng đường dài hơn bánh trong (so với tâm quay vòng), hoặc những chỗ đường thẳng nhưng mặt đường gồ ghề hay trường hợp các lốp xe có độ căng khác nhau thì tốc độ của các bánh chủ động cũng khác nhau.

                  HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ TRANG BỊ LÀM VIỆC

                    Khi hãm phanh, người điều khiển tác động một lực lên bàn đạp phanh hay tay phanh, qua cơ cấu truyền lực làm quay hai đĩa ép theo hai chiều ngược nhau, viên bi lăn về vị trí nông hơn ở trong rãnh, đẩy các đĩa ép về hai phía, ép chặt các đĩa ma sát vào vỏ phanh và thành xe, làm cho trục phanh giảm dần tốc độ. Phía trước mặt có các bộ phận điều khiển (như tay lái, tay số, tay ga, tay phanh, bàn đạp li hợp, bàn đạp phanh, bàn đạp ga,..), các đồng hồ báo (như đồng hồ đo tốc độ chuyển động, đồng hồ báo nhiệt độ nước làm mát, đồng hồ báo nhiệt độ và áp suất dầu bụi trơn, đồng hồ theo dừi trị số dũng điện nạp cho ắc qui, đồng hồ bỏo mức nhiên liệu trong thùng,..), các loại công tắc điện, tín hiệu và chiếu sáng, v.v.

                    MÁY PHÁT ĐIỆN

                      Đối với nước ta, Nhà nước chủ trương tập trung sức đẩy mạnh phát triển một số ngành công nghiệp nặng thiết yếu như điện, than, dầu khí, phân bón và cơ khí với phương châm "điện đi trước một bước" để làm cơ sở cho sự phát triển các ngành kinh tế khác. Phần kích thích có thể là máy phát điện một chiều công suất nhỏ, có rôto quay cùng trục với máy phát điện chính, nhưng hiện nay phần lớn dùng điốt bán dẫn chỉnh lưu một phần dòng điện xoay chiều lấy từ phần ứng, thành dòng điện một chiều cung cấp cho rôto.

                      MÁY BIẾN ÁP

                        Động cơ điện một chiều và máy phát điện một chiều cũng có tính thuận nghịch.

                        Sơ đồ cấu tạo

                          Đặc điểm cấu tạo của đèn sợi đốt là: Trong một bầu thủy tinh dạng hình nấm hoặc quả lê chất lượng cao, đã hút hết không khí (hoặc chứa khí trơ) đặt một đoạn dây điện có điện trở cao và chịu nhiệt, thường là hợp kim Vônfram (sợi đốt). Nhưng nó có nhược điểm là cấu tạo phức tạp, gía thành cao, khả năng làm việc của đèn phụ thuộc vào nhiệt độ (khi nhiệt độ môi trường thấp hơn 15oC thì đèn rất khó khởi động), gây nhiễu cho máy thu thanh, thu hình và ánh sáng của một vài loại đèn huỳnh quang không thật lắm nên khó ước lượng chính xác kích thước các đồ vật.

                          Sơ đồ cấu tạo

                          • MẠNG ĐIỆN HẠ ÁP
                            • AN TOÀN ĐIỆN

                              Dùng năng lượng điện để đốt nóng có một số ưu điểm là bảo đảm phát nóng đồng đều, cho phép điều chỉnh nhiệt độ phát nóng trong một giới hạn rộng, tự động đóng và cắt điện trong một thời gian xác định, đảm bảo sạch sẽ và không gây ô nhiễm môi trường, đồng thời ít nguy hiểm về mặt phòng hỏa. Nhưng cấp điện áp của đường dây càng cao sẽ dẫn đến vốn đầu tư lớn (do phải chi phí cho dây dẫn, cột, xà, sứ cách điện và các trạm biến áp..); đồng thời việc vận hành và bảo quản các thiết bị điện đó càng khó khăn hơn.

                              MÁY NÔNG NGHIỆP

                              MÁY LÀM ĐẤT .1 Máy cày

                              • Máy bừa

                                Yêu cầu kỹ thuật nông học đối với máy bừa là: Sau khi bừa bảo đảm tơi nhỏ đất, vơ hết cỏ dại ở ruộng khô và nhuyễn bùn, nhấn chìm cỏ dại ở ruộng nước, mặt đồng bằng phẳng, độ sâu lớp đất bừa đồng đều, bảo đảm giữ ẩm, thoáng khí, cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cho cây. Trong những năm gần đây, người ta cải tiến bánh lồng thẳng thành bánh lồng xoắn (thanh cắt bám đặt xiên một góc so với đường sinh của bánh lồng) đã cho hiệu qua rừ rệt: Lực cản riờng giảm, mỏy di chuyển ớt va đập bởi mặt đ ường nờn cú lợi cho hệ thống truyền lực, tiêu thụ nhiên liệu giảm và khả năng cuốn đất vào trong bánh khi đi trên ruộng lầy thụt cũng giảm.

                                Hình 5.3  Bừa răng
                                Hình 5.3 Bừa răng

                                MÁY GIEO TRỒNG VÀ CHĂM SểC .1 Máy gieo hạt

                                  Nguyên tắc hoạt động của rơmoóc tung phân chuồng như sau: Khi máy làm việc, qua trục thu công suất, dây chuyền cung cấp chuyển động, phân trên thùng sẽ dịch chuyển từ trước ra sau, trục tung phân có những cánh tung đặt chéo nhau sẽ tung phân ra mặt đồng. Khi phun thuốc lỏng: Trích một phần áp suất ở ống thổi để nén dung dịch thuốc, và khi mở van thuốc thì thuốc lỏng sẽ theo ống dẫn phun ra ở đầu phun, tại đây sẽ gặp luồng khí mạnh với tác dụng của các cánh xoắn làm tơi thuốc và không khí trộn lẫn để bay đến đối tượng cần phun.

                                  Sơ đồ cấu tạo một nhánh gieo hàng
                                  Sơ đồ cấu tạo một nhánh gieo hàng

                                  MÁY THU HOẠCH VÀ SƠ CHẾ SẢN PHẨM TRỒNG TRỌT .1. Máy thu hoạch lúa

                                  • Máy thu ho ạch ngô

                                    Nhiều thí nghiệm cho thấy rằng, với cùng một lượng thuốc phun, lúc giảm đường kính hạt thì diện tích thuốc phủ lên cây tăng, làm tăng khả năng diệt sâu bệnh, giảm tác hại đến cây trồng, giảm chi phí thuốc và tăng năng suất máy. Máy gặt đập liên hợp là tổng hợp các máy gặt, máy đập và trang bị thêm một số bộ phận làm việc khác như: Thùng chứa hạt, thùng chứa rơm, các băng chuyền lúa, hạt, hệ thống di động, điều khiển, bộ phận rũ rơm, bộ phận làm sạch và phân loại hạt.

                                    Hình 5.17  Máy gặt lúa rải hàng
                                    Hình 5.17 Máy gặt lúa rải hàng

                                    KVth g

                                    Máy sấy nông sản 1. Các phương pháp sấy

                                    Hiện nay ở nước ta, việc phơi sấy lợi dụng ánh nắng tự nhiên là chủ yếu, song nhiều loại sản phẩm và do tính thời vụ, điều kiện khí hậu nên việc sử dụng các loại máy sấy là một yêu cầu bức thiết. Căn cứ vào kết cấu của thiết bị sấy, ta có các loại sấy vỉ ngang, sấy buồng, sấy thùng quay, sấy băng tải, sấy tháp, sấy phun, sấy khí động, sấy tầng sôi.

                                    Hình 5.26   Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy sấy tĩnh vỉ ngang
                                    Hình 5.26 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy sấy tĩnh vỉ ngang

                                    Máy xay xát gạo

                                    Ưu điểm của máy xay xát 2 giai đoạn là cho chất lượng gạo tương đối tốt, tỷ lệ gạo/thóc cao và gạo, cám sạch (không lẫn trấu) do đó loại máy này đang được sử dụng phổ biến trong nông thôn. Nhược điểm chính của loại này là cấu tạo phức tạp (nhiều chi tiết) và một số bộ phận chóng mòn, hỏng phải thay thế thường xuyên như cặp quả lô cao su, các dây đai, ổ đỡ v.v.

                                    Điệ n năng từ năng lượng mặt trời

                                    Sự biến đổi ánh sáng thành năng lượng điện không đạt được 100% do còn có những hao tổn sau: Hao tổn phả n xạ, năng lượng không đủ của các phôton chiếu tới, hao tổn nhiệt bởi các phôton có năng lượng quá cao, sự liên kết lạ i của các cặp electron- lỗ trống và hao tổn điện trong pin. Đối với pin mặt trời chế tạo từ chất bán dẫn liên kết, các lớp hoạt tính của nó là hỗn hợp của các vật liệu bán dẫn khác nhau, thí dụ galli- arsen, cadmiunfid-đồng sunfid, đồng- indi-selen hoặc silic-ger mani, trong đó pin mặt trời lớp mỏ ng chế tạo từ bán dẫn liê n kết đồng- indi-selen (CiS) có triển vọng phát triển nhất.

                                    Hình 6.1. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời
                                    Hình 6.1. Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời

                                    Nhiệ t năng từ năng lượng mặt trời (quang nhiệt)

                                    * Nguyên lý hội tụ bức xạ tiêu điểm, gồm hội tụ theo điểm và hội tụ theo đường - Loại hội tụ theo điể m là cỏc thiết bị dựng gương cầu lừ m cú dạng paraboloit tròn xoay, mặt trong có độ phản xạ cao, nhờ vậy tập trung ở tiêu điể m nhiệt độ từ vài trăm đến trên 3000 0C. Bộ phận thu nhiệt là một hộp có phần nắp đậy là vật liệu trong suốt như kính hoặc vật liệu tổng hợp (mà ng mỏng polyetilen hoặc nhựa cứng), mặt đáy là kim loại được bôi đen (có thể dùng sơn đen trộn với bồ hóng hoặc vật liệu tương tự để tạo mặt đen không bóng).

                                    Hình 6.5  Sơ đồ nguyên lý hộp thu nhiệt nhờ hiệu ứng lồng kính (2 lớp kính).
                                    Hình 6.5 Sơ đồ nguyên lý hộp thu nhiệt nhờ hiệu ứng lồng kính (2 lớp kính).

                                    NĂNG LƯỢNG TỪ VẬT LIỆU SINH HỌC - BIOM ASS 1 Khái niệ m về Biomass

                                      Do vậy, để tạo thành Biogas người ta thiết kế hầm ủ cho cả ha i pha của quá trình lên men (ha i pha hỗn hợp hoặc có vách ngă n ha i pha) hoặc ủ nguyên liệu ở bể hở khoảng một tuần cho pha không kỵ khí rồi mới chuyển sang hầ m kín, như vậy sẽ giảm được thể tích của bể ủ kín. Ngoài các nguồn năng lượng truyề n thống từ khoáng vật được con người khai thác và sử dụng với số lượng lớn (than đá, dầu mỏ.), gần đây do thiếu hụt năng lượng nên nhiều quốc gia quan tâ m nhiều đến các nguồn năng lượng mới có tiềm năng lớn chưa được khai thác.

                                                  Hình 6.8  Sơ đồ hệ thống biogas nắp cố định kiểu vòm c ầu
                                      Hình 6.8 Sơ đồ hệ thống biogas nắp cố định kiểu vòm c ầu