2.3.1. Khung mô hình
2.3.1.1. Sắt V3x3cm
Khái niệm
Sắt V lỗ đa năng hay còn gọi là thép V lỗ đa năng là thanh thép có hình chữ V được đục lỗ dọc thân thanh thép, bạn có thể sử dụng những lỗ này để bắt ốc và lắp ráp tạo thành những chiếc kệ sắt với nhiều kích thước khác nhau, phù hợp và tiện dụng cho người sử dụng.
Hình 2.9. Sắt V3x3cm
Ứng dụng cơ bản
Sắt V lỗ được nhiều người dùng ưa chuộng bởi tính cơ động và khả năng dễ sử dụng. Loại sản phẩm này được ứng dụng phổ biến để làm các loại kệ sắt. Người dùng thường vận dụng tối ưu để làm thành giá, kệ sử dụng để hàng hóa, các vật dụng sinh hoạt trong gia đình.
2.3.1.2. Tấm mica
Khái niệm
Tấm mica trong suốt là tên gọi khác của tấm PMMA tại Việt Nam, là một loại nhựa dẻo nóng trong, bắt sáng, chống vỡ và dùng để thay thế thủy tinh. Mica là vật liệu nhựa đa năng, trong suốt và trọng lượng nhẹ nhưng lực tác động lớn hơn so với thủy
25
tinh. Chất liệu nhựa dẻo trong suốt, có thể truyền ánh sáng qua cho phép tấm mica hoạt động như một cửa sổ có thể nhìn xuyên thấu. Trong ngành quảng cáo, mica giống như một vật tư hỗ trợ đắc lực cho việc cung cấp phụ kiện quảng bá sản phẩm, trang trí không gian
Hình 2.10. Tấm Mica
Ứng dụng của tấm mica trong suốt
Tấm mica trong suốt là vật liệu được ưa chuộng nhất hiện nay bởi những tính năng ưu việt của nó. Mica màu sắc đa dạng, bề mặt phẳng trong suốt. Mica trong là tấm nhựa màu trong suốt, độ xuyên sáng cao tới 92% ánh sáng thực truyền qua, cao hơn cả kính thông thường. Chính vì thế tấm mica trong suốt là sản phẩm sử dụng phổ biến, là vật tư quảng cáo thông dụng
2.3.2. Cơ cấu phun sương
Tưới phun sương là hình thức là hình thức cung cấp nước tưới cho cây trồng dưới dạng mưa nhân tạo nhờ các thiết bị hỗ trợ và đầu phun. Tưới phun mưa giúp tiết kiệm một lượng nước khổng lồ; tiết kiệm hơn, năng suất lao động tăng cao nhờ tiết kiệm công tưới. Tưới phun mưa đáp ứng tốt yêu cầu tưới và làm sạch bụi bám trên lá. Cây trồng sinh trưởng tốt.
Hệ thống phun sương gần 3 thành phần chính: - Động cơ bơm
- Dây dẫn - Bec phun
26
2.3.2.1. Động cơ bơm nước
Máy bơm là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ bên và truyền năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy đưa chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống đường ống.
Cấu tạo của máy bơm nước gồm hai phần chính: Động cơ điện và đầu bơm. - Động cơ điện gồm:
+ Vỏ động cơ: Bảo vệ các chi tiết bên trong của động cơ điện. + Phần tĩnh (Stato): Thành phần cơ bản của một động cơ điện. + Trục quay (Rôto): Truyền chuyển động qua đầu bơm.
+ Quạt: Làm mát động cơ.
+ Bạc đạn: Cố định vị trí của Rô to và cho phép Rô to xoay vòng. + Bảng điện: Truyền điện năng vào trong động cơ.
Hình 2.11. Nguyên lý vào ra của động cơ bơm
- Đầu bơm gồm:
+ Vỏ bơm: Thân bơm, bảo vệ bộ phận thủy lực của máy bơm.
+ Cánh bơm: Tạo và định hướng chuyển động của nước bên trong máy bơm. + Guồng bơm: Chuyển đổi năng lượng hoặc chuyển động do cánh bơm tạo ra thành
áp năng.
+ Phớt cơ học: Ngăn nước vào trong động cơ.
+ Các gioăng tròn: Làm kín giữa các chi tiết của máy bơm.
2.3.2.2. Ống dẫn nước
Ống dẫn nước là thành phần trong hệ thống tưới tự động dùng để truyền tải nước giữa các thiết bị như: nguồn nước, máy bơm nước, van điện từ, béc tưới cây. Nước dành
27
cho việc tưới tiêu thường có ít tạp chất nên đường ống không cần phải có tính năng chống ăn mòn nhưng phải chịu được áp lực cao từ nguồn nước.
Hình 2.12. Ống dẫn nước
Thành phần cấu tạo
Ống dẫn nước có cấu tạo hình trụ tròn nhằm giảm ma sát trong đường ống, giúp tăng vận tốc nước truyền tải.
Thông số kỹ thuật
Đường kính ống là yếu tố quyết định lưu lượng nước mà ống có thể truyền tải được. Đường kính ống càng lớn thì lưu lượng càng lớn. Ngoài ra đường kính ống còn quyết định một yếu tố khác, đó là khi nước chảy trong ống, đường ống càng dài thì áp lực nước ở đầu ra sẽ càng bé, đây gọi là tổn thất theo chiều dài ống. Bên cạnh đó, nếu đường kính ống càng lớn thì tổn thất theo chiều dài sẽ càng nhỏ.
Độ dày sẽ ảnh hưởng đến mức độ chịu đựng áp lực nước của ống. Ống càng dày thì sẽ chịu được áp lực càng cao. Thông số này thể hiện trên ống bằng kí hiệu. Ví dụ: PN8 sẽ chịu được áp lực nước 8 bar.
Một thông số nữa cũng ảnh hưởng đến tổn thất chiều dài đó chính là vật liệu làm ống. Vật liệu làm ống còn ảnh hưởng đến độ bền, mức độ chịu nắng, mức độ chịu lực và sự linh hoạt của ống.
Phân loại:
- Ống PVC - Ống PPR - Ống HDPE - Ống LDPE
28
2.3.2.3. Đầu phun sương
Béc phun sương là loại béc khi tưới sẽ tạo ra các hạt nước nhỏ mịn, phân tán đều trong không khí để tạo độ ẩm cho khu vực. Béc phun sương có bán kính phun trung bình từ 0.5m – 1.5m, lưu lượng thấp và cần áp lực cao để có thể hoạt động tốt.
Hình 2.13. Đầu phun sương
Béc tưới phun sương hoạt động nhờ vào áp lực lớn của dòng nước (2 bar trở lên) đẩy qua những miệng phun nhỏ, sau đó tiếp xúc trực tiếp vào bộ phận điều hướng để tạo thành các chùm sương có độ rộng khác nhau, tùy thuộc vào cấu tạo của mỗi loại béc.
Các loại béc phun sương thông dụng
- Béc tưới một ngõ - Béc tưới hai ngõ
- Béc tưới bốn ngõ đặt giữa các béc tưới dẫn tới giảm số lượng béc tối đa.
2.3.3. Cơ cấu kéo rèm 2.3.3.1. Động cơ giảm tốc 2.3.3.1. Động cơ giảm tốc
Động cơ giảm tốc hay còn được gọi là motor giảm tốc, motor hộp số, động cơ hộp số… Đây là loại động cơ điện có tốc độ thấp. Tốc độ của motor giảm tốc đã giản đi rất nhiều so với những động cơ thông thường có cùng số cực và công suất. Khi động cơ này quay với tốc độ chậm thì lực mà nó sản sinh ra sẽ lớn mạnh hơn.
Động cơ giảm tốc được sản xuất với chức năng là kìm hãm và làm giảm đi tốc độ của vòng quay. Thực chất nó chính là một cơ cấu truyền động ăn khớp trực tiếp với tỉ số truyền không thay đổi.
Ngoài ra thì động cơ này còn được sử dụng để kìm hãm lại vận tốc góc và làm tăng mômen xoắn.
29 Cấu tạo
Ngay từ tên gọi chúng ta đã thấy được cấu tạo của loại động cơ này. Động cơ giảm tốc bao gồm 2 phần đó động cơ điện và hộp số giảm tốc. Cấu tạo chi tiết của 2 phần này như sau:
Hình 2.14. Cấu tạo động cơ giảm tốc
Động cơ điện
Động cơ điện của motor giảm tốc được cấu tạo với 2 bộ phận chính là roto và stato. Trong đó roto là phần động có hình trụ được cấu tạo bởi những vòng dây dẫn điện cuốn trên một lõi thép. Còn stato là phần tĩnh được cấu tạo bởi những cuộn dây điện 3 pha quấn trên các lõi sắt và được xếp trên 1 vành tròn (mâm tròn). Từ đó tạo ra từ trường quay.
Hộp giảm tốc
Hộp giảm tốc là bộ phận có chứa bộ truyền động với trục vít và bánh răng… để làm giảm tốc độ của vòng quay. Nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc là nguyên lý của cơ cấu truyền động ăn khớp trực tiếp với tỷ số truyền không đổi. Động cơ điện sẽ được nối với hộp giảm tốc đồng thời cốt của hộp giảm tốc sẽ được gắn với tải (đai, nối cứng, xích).
Nguyên lý hoạt động của động cơ giảm tốc:
Động cơ giảm tốc hoạt động theo nguyên lý 1 lý đó là muốn làm cho số vòng quay của động cơ nhỏ đi cẩm phải lắp thêm hộp số giảm tốc vào động cơ điện. Điều này cũng giúp cho người dùng có thể linh hoạt trong việc làm thay đổi số vòng trục quay.
Bên cạnh đó còn có một số nhân tố nữa cần nhắc đến đó là momen xoắn. Số vòng quay và momen xoắn của động cơ điện điện là điều chúng ta khó có thể chế tạo theo ý
30
muốn. Người gọi đây là tỷ số truyền với vòng quay và số momen xoắn tỉ lệ nghịch với nhau.
Các loại động cơ giảm tốc
Dựa vào chỉ số điện áp và chức năng mà động cơ giảm tốc được chia loại như sau: - Motor giảm tốc 3 pha: Điện áp từ 380V – 460V
- Motor giảm tốc 1 pha: Điện 220V - Motor giảm tốc DC: Điện áp 12V, 24V
2.3.3.2. Pulley
Pulley trong tiếng anh có nghĩa là ròng rọc. Bộ phận có nhiệm vụ truyền momen lực chuyển động để vận hành máy móc.
Phân loại :
Một số loại pulley motor phổ biến có thể kể đến như: - Pulley dây đai thang
- Pulley đai dẹt - Pulley măng song - Pulley côn
- Pulley ghép - Pulley đai răng Ứng dụng của Pulley
- Pulleу được ѕử dụng rộng rãi tại các thang máу, băng chuуền trong công tу, nhà máу hoặc trong động cơ ô tô, máy móc thiết bị khác,..
31
2.3.3.3. Dây curoa
Dây curoa là một phụ kiện quan trọng của truyền động công nghiệp, loại dây này có khả năng kết nối để truyền năng lượng giữa các pulley và hệ thống máy móc thiết bị. Dây curoa có hình dạng đường dài liên tục khép kín hoặc mở. Bề mặt bên ngoài có thể được tùy chỉnh và bên trong có độ nhám hoặc có răng để tăng khả năng chạy đồng bộ chính xác với pulley. Dây đai (curoa) được gọi là tốt với độ giãn dài thấp, chịu ma sát lớn, nhiệt độ cao và hoạt động ổn định trong điều kiện khắc nghiệt.
Dây curoa truyền động được chia làm 3 loại chính:
- Dây curoa thang (V-Belt) - Dây curoa răng
- Dây curoa mở Cấu tạo
Dây curoa được làm từ cao su tổng hợp và có nguồn gốc từ dầu khí. Mặt bên ngoài dây curoa dạng trơn, mặt trong dạng trơn hoặc có răng để tăng khả năng chạy chính xác với pulley. Cấu tạo dây curoa có 4 phần:
1. Lớp vải bọc ngoài chuyên dụng.
2. Phần lõi dây: Có thể là sợi bố có chất liệu sợi tổng hợp hoặc là sợi lõi thép. Phần lõi dây curoa có chức năng chịu lực kéo, chống dãn dây, chống sinh nhiệt. Dây curoa bền chính là nhờ phần lõi dây tốt hay không. Nếu phần lõi dây tốt, dây curoa sẽ ít bị dãn trong quá trình làm việc, mức độ chịu nhiệt cao khi máy chạy với vận tốc lớn và trọng tải nặng.
3. Nền tạo liên kết giữa lớp vải và phần lõi dây.
32
4. Phần cao su là thành phần chính của dây curoa. Với nguồn gốc dầu mỏ, trải qua quá trình lưu hoá, bảo quản. Quá trình này ảnh hưởng lớn đến độ bền của dây cao su curoa.
Ưu và nhược điểm của dây curoa
Ưu điểm
- Chạy êm và ít ồn, chịu sốc - Khoảng cách trục có thể lớn - Tiện lợi thay thế
- Phí tổn bảo dưỡng ít, không cần dầu bảo dưỡng nên luôn giữ được sạch sẽ. - Đơn giá rẻ.
Nhược điểm
- Bị trượt qua sự giãn nở và sự hao mòn của dây đai. - Qua đó có tỷ lệ truyền giảm dần.
- Khả năng chống chịu môi trường kém.
- Dễ dạng bị tổn hại nếu chất lượng pulley kém.
- Cường độ làm việc trung bình.
33
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1. Thiết kế hệ thống cơ khí
3.1.1. Tính toán, lựa chọn cơ cấu kéo rèm
Yêu cầu bài toán
Tính toán, lựa chọn pulley dẫn động, pulley dẫn hướng cáp dẫn động, động cơ giảm tốc thỏa mãn yêu cầu:
- Kéo được rèm che với khối lượng 0.3kg - Tốc độ kéo rèm 1m/p
- Động cơ truyền động đồng trục đến pulley dẫn động tỉ lệ 1:1
3.1.1.1. Tính chọn động cơ giảm tốc:
Để kéo rèm với tốc độ 1m/p thì tốc độ quay của pulley dẫn động: N1 = V
D∗π [3.1] = 1
0.012∗ π = 26.5 (v/p)
Động cơ truyền động đồng trục đến pulley dẫn động: N2 = N1 = 26.5 (v/p)
Trong đó: N2: Tốc độ quay trục đầu ra của động cơ giảm tốc N1: Tốc độ quay pulley dẫn động
V = 1m/p: Tốc độ kéo rèm
D = 0.012m: Đường kính bánh răng
Momen tải pulley dẫn động: T1 = µ ∗ W ∗ D
2 [3.2] = 0.2 * 0.3 * 0.012
2 = 0.00036 (N.M)
Trong đó: µ = 0.2: Hệ số ma sát
W = 0.3kg: Khối lượng rèm che D = 0.012m: Đường kính bánh răng
Momen tải trục đầu ra động cơ giảm tốc: T2 = T1
H [3.3] = 0.00036
0.95 = 0.00038 (N.M)
34 Công suất của động cơ: P = T2 ∗N2
9.55 [3.4] = 0.00038 ∗26.5
9.55 = 1.1 (W)
Để đáp ứng với yêu cầu đặt ra ta chọn động cơ giảm tốc LS220
Hình 3.1. Động cơ giảm tốc LS220 Thông số kỹ thuật: - Điện áp: DC/12V - Tốc độ vòng quay 26 vòng/phút - Trục 5MM - Chiều Dài 54MM - Đường Kính 27MM - Tải Trọng Max 2kg 3.1.1.2. Lựa chọn Pulley dẫn động Hình 3.2. Pulley dẫn dộng GT2
35 Thông số kỹ thuật: - Pulley GT2 - Số răng: 20 răng - Bề rộng đai: 6m - Đường kính ngoài: 16mm - Đường kính bánh răng: 12mm - Bước răng: 2m - Chiều cao: 16mm - Trục: 5mm - Chất liệu: nhôm
3.1.1.3. Lựa chọn Pulley dẫn hướng
Thông số kỹ thuật:
- Pulley căng đai GT2 - Số răng: 20 răng - Bề rộng đai: 6m - Đường kính ngoài: 16mm - Đường kính bánh răng: 12mm - Bước răng: 2m - Chiều cao: 8mm - Trục: 5mm - Chất liệu: nhôm Hình 3.3. Pulley dẫn hướng GT2
36
3.1.1.3. Lựa chọn dây đai dẫn động
Thông số kỹ thuật:
- Dây curoa GT2 - Chu vi vòng: 38cm - Bề rộng đai: 6m - Bước răng: 2m
- Chất liệu: Cao su dẻo, lõi dù
3.1.2. Tính toán, lựa chọn cơ cấu bơm nước 3.1.2.1. Tính chọn động cơ bơm nước 3.1.2.1. Tính chọn động cơ bơm nước
Thông số đầu vào
- Lưu lượng bơm yêu cầu Q=5 x10-5 m3/s - Chiều cao cột áp bơm Hb=0.3 m
- Khối lượng rèm che W = 0.3kg Công suất máy bơm: P = Q∗Hb∗𝐷𝑛
102∗ S [3.5] =5∗10−5∗0.3∗1000
102∗0.8 = 0.184 (W)
Trong đó: P : Công suất bơm cần thiết (kW)
Q=5 x10-5 : Lưu lượng bơm yêu cầu (m3/s) Hb=0.3 : Chiều cao cột áp bơm (m)
Dn= 1000: Khối lượng riêng của nước (kg/m3) S=0.8 : Hiệu suất bơm
Công suất bơm theo hệ số dư tải (an toàn): Pb = P
0.43 = 0.428 (W) [3.6]
37 Công suất động cơ của bơm với hệ số động cơ 0.9:
Pđc = 𝑃𝑏
0.9 = 0.48 (W ) [3.7] Để đáp ứng với yêu cầu đặt ra ta chọn động cơ bơm nước R385
Hình 3.5. Bơm nước R385 Thông số kỹ thuật: - Điện áp: DC / 12V - Dòng định mức: 0.25A - Công suất: 3W - Tốc độ dòng: ~3 L / phút - Chiều cao tối đa: 5m
- Thời gian làm việc liên tục tối đa: 120h - Hoạt động nhiệt độ môi trường: 5℃ - 40℃ - Áp suất nước tạo ra: 0.3Mpa
3.1.2.2. Lựa chọn ống dẫn nước
Hình 3.6. Ống dẫn nước
Thông số kỹ thuật
- Loại sản phẩm: PU-5×8 mm
- Chất liệu: Nhựa PU chịu nhiệt và ăn mòn