4.5 Thiết kế trục quạt
4.5.1 Tính tốn trục quạt
Chọn vật liệu: Thép C45 là một loại thép hợp kim có hàm lượng carbon cao lên đến 0,45%. Ngoài ra loại thép này có chứa các tạp chất khác như silic, lưu huỳnh, mangan,crom…. Có độ cứng, độ kéo phù hợp cho việc chế tạo khuôn mẫu. Ứng dụng trong cơ khí chế tạo máy, các chi tiết chịu tải trọng cao và sự va đập mạnh.
31
Đường kính trục được xác định chỉ bằng momen xoắn theo tài liệu [1]: 3 21 0.2 T d (mm) (11) Trong đó:
- là ứng suất xoắn cho phép của vật liệu C45, CT3,.. - 15 30 Mpa,
- T là momen xoắn trên trục quạt, T = 29286 (Nmm)
Từ đường kính trục sơ bộ ta chọn được đường kính trục, ta chọn d = 30 (mm) thỏa mãn điều kiện công thức yêu cầu
3 0.2 T d . 4.5.2 Tính bền trục
Dưới tác dụng của mômen xoắn theo tài liệu [1]
6 6 4, 6 9,55.10 . 9,55.10 . 29286 1600 N Mx n 2 / N mm (12)
Trong trục sinh ra ứng suất xoắn:
x x o W M (11) Mômen xoắn cản trục: 3 3 0, 2. 0, 2.30 5400 o W d 2 / N mm (13) Trong đó: - d là đường kính trục (mm) Từ điều kiện: x x (14)
32 x = 15 (N mm/ 2) ứng với thép C45 Ta có: 6 3 3 9,55.10 .4, 6 21 0, 2. 0, 2.15.1600 x x M d (mm) (15) Để đủ độ bền tăng d = 30 mm Xác định lại mômen cản xoắn:
3 2 3 2 * . ( ) 3,14.30 8.4(30 4) 4938 16 2. 16 2.30 o d b t d t W d 2 / N mm (16)
Theo tiêu chuẩn then bằng (TCVN 2261 – 77và 4218 – 86) Với d = 30 mm ta chọn:
- b = 8 mm - t = 4 mm Kiểm tra lại:
6 * 3 2 9,55.10 .4,6 5,56 3,14.30 8.4(30 4) 1600. 16 2.30 x x o M W (17)
x x = 15 N mm/ 2 vậy d = 30 mm thỏa điều kiện bền.
Tuy nhiên, khi làm việc trục cịn có thể hỏng do mỏi. Kiểm tra hệ số an toàn về mỏi. 1 . . . a m n n K (18)
Ứng suất mỏi xoắn giới hạn:
1 0, 2. b
33
Chọn trục có phơi là thép C45 có b= 360 N mm/ 2 Thay các giá trị khác như sau:
- a: biên độ ứng suất tiếp
- m: trị số trung bình của ứng xuất tiếp 5,56 2, 78 2 2 x a m 2 / N mm (20)
Hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then: K
- K= 1,5
- Hệ số tăng bền , không tăng bề mặt trục nên =1 - Hệ số kích thước t = 0,8; = 0,05 Từ đó suy ra: 0, 2.360 13, 45 1,5.2,78 0,05.2,78 1.0,8 n (21)
Vậy: n n 1,5 2,5 , do đó trục khơng hỏng do mỏi.
34
4.6 Thiết kế khung gá thiết bị
- Vật liệu: Khung gá được sử dụng sắt hộp 50x50x3.2 mm và Sắt V30x30x5
mm.
- Số lượng chi tiết: 16 cái
- Phương pháp gia cơng: cắt, hàn thành kết cấu như (hình 4.10)
Hình 4.10 Bản vẽ khung gá hệ thống phun thuốc 4.7 Thiết kế ống dẫn hƣớng gió 4.7 Thiết kế ống dẫn hƣớng gió
35
Xác định chiều dài khe hở cánh theo tài liệu [6]:
C > lcanhquat.0,15 = 150.0,15 = 22,5 (mm) (22)
Trong đó:
- C là khe hở của cánh
- lcanhquat là chiều dài cánh, lcanhquat = 150 mm
- Dquat Dựa vào đường kính ngồi của cánh quạt là 480 mm C > lcanhquat.0,15 như vậy ta chọn 20 mm là tổng khe hở của cánh.
Ta có:
ongdan
D = Dquat+ C = 480 +20 = 500 (mm) (23)
Chiều dài ống dẫn ( Vỏ) được xác định bằng biểu thức theo tài liệu [6]:
2 0,7. trong 0,7.155 108,5
L D (mm) (24)
Trong đó:
trong
D là đường kính trống của quạt, Dtrong=155 mm
Sau khi tính tốn chọn L2= 300 mm
Chọn vật liệu: thép tấm 1.5 mm cán nóng cho vỏ quạt, thép la 30 dày 3 mm.
- Số lượng vỏ quạt: 1 cái - Phương pháp gia công:
- Triển khai chế tạo vỏ quạt trước tiên nhóm chúng em đi uốn thép la 30 thành vòng tròn 560 mm để làm mặt bích.
- Sau đó tiến hành cắt tơn 1.5 mm để uốn thành vỏ quạt có kích thước là 500 mm. sau cùng khoan các lỗ trên mặt bích.
36
Hình 4.12 Bản vẽ chi tiết của ống dẫn hướng gió 4.8 Thiết kế tấm chắn rẽ gió 4.8 Thiết kế tấm chắn rẽ gió
- Chức năng rẽ gió thay đổi chuyển động của gió ở đầu ra của quạt tản ra theo góc cơn của hình nón cụt.
- Vật liệu thép tấm cán nóng 1,5 mm. - Số lượng 1 cái
Hình 4.13 Bản vẽ chi tiết tấm chắn rẽ gió 4.9 Thiết kế thùng chứa dung dịch 4.9 Thiết kế thùng chứa dung dịch
37 - Miệng phuy: 60 cm
- Chiều cao phuy: 100 cm - Loại nắp hở, có đai sắt
- Màu sắc: thân thùng xanh dương nắp trắng - Vật liệu : HDPE
-
Hình 4.14 Thùng phuy 200l – Nguồn: Internet 4.10 Thiết kế gối đỡ trục quạt 4.10 Thiết kế gối đỡ trục quạt
4.10.1 Gối đỡ
- Vật liệu: thép tấm CT3 dày 8 mm - Số lượng: 2 tấm
38
Hình 4.15 Bản vẽ chi tiết gối đỡ trục quạt
4.10.2 Gân tăng cứng
Gân tăng cứng được thiết kế theo (hình 4.15)
Hình 4.16 Thơng số thiết kế gân – Nguồn: Internet
- Vật liệu: thép tấm CT3 dày 5 mm - Số lượng: 6 tấm
39
Hình 4.17 Gân tăng cứng
4.10.3 Tấm đế dưới
- Vật liệu: thép tấm CT3 dày 8 mm - Số lượng: 1 tấm
- Phương pháp gia công: cắt laser đạt dung sai 0,3 – 0,9 mm
40
4.10.4 Tấm trên gối
- Vật liệu: Thép tấm 8 mm - Số lượng: 1 tấm
- Phương pháp gia công: cắt laser đạt dung sai 0,3 – 0,9 mm
Hình 4.19 Tấm trên gối 4.11 Khớp nối các đăng (cardan) 4.11 Khớp nối các đăng (cardan)
Khớp nối trục cardan là một trong 6 loại khớp nối bù hay khớp nối đàn hồi được để dùng để nối các trục bị biến dạng đàn hồi, có sai lệch tâm, có sai số chế tạo và lắp đặt.
Đặc tính khớp nối cardan:
- Khớp nối cardan cho phép truyền momen xoắn một cách trơn tru, êm ái, ít tiếng động.
- Khớp nối cardan có sự đa dạng về cấu tạo, thiết kế, bao gồm các dạng đơn, dạng đơi, dạng bi, dạng rãnh trượt hình vng, dạng rãnh trượt lục giác.
- Có kích thướcchiều dài làm theo yêu cầu sử dụng của máy móc, thiết bị . - Khớp cardan được làm từ vật liệu thép chống mài mòn, chống rỉ sét cao.
41
- Khớp nối cardan cho phép độ lệch góc lớn nhất đến 45 độ, đường kính trục lớn nhất lên đến 50mm, tốc độ tối đa đến 1750 vòng/phút
- Cho phép giảm tải, ngăn ngừa việc quá tải và đều chỉnh tốc độ linh hoạt.
Hình 4.20 Khớp nối cardan – Nguồn: Internet 4.12 Gối đỡ UCP 205 4.12 Gối đỡ UCP 205
Vật liệu: vòng bi được chế tạo từ thép crom cứng, vỏ gối được đúc bằng gang có trọng lượng 0.74 kg.
42
4.13 Gối đỡ UCF 206
Vật liệu: vòng bi được chế tạo từ thép crom cứng, vỏ gối được đúc bằng gang có trọng lượng 1.05 kg.
Hình 4.22 Bản vẽ chi tiết gối UCF206 4.14 Cơ cấu tăng đƣa 4.14 Cơ cấu tăng đƣa
Chức năng làm căng dây đai, vật liệu thép CT3. Sử dụng nguyên lý bulong đai ốc.
43
4.15 Tấm điều hƣớng gió trái
- Vật liệu: thép tấm
- Chức năng: Điều hướng gió theo hướng lên xuống, giảm tổn hao lưu lượng gió ra khơng đúng yêu cầu.
Hình 4.24 Bản vẽ chi tiết tấm điều hướng gió trái (L) 4.16 Tấm điều hƣớng gió phải
- Vật liệu: thép tấm
- Chức năng: Điều hướng gió theo hướng lên xuống, giảm tổn hao lưu lượng gió ra khơng đúng u cầu.
44
Chƣơng 5
THI CÔNG CHẾ TẠO MÁY PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT
Bảng 5.1 Máy được thiết kế theo các thơng số kỹ thuật sau:
Kích thước (mm) 1452x1255x1291
Dung tích bình thuốc (lít) 200
Thơng số động cơ (hp) 24
Năng suất phun tối đa (lít/giờ) 300
Chiều dài phun tối đa khi phun ngang (m) 12
45
5.1 Chế tạo trục cánh quạt
Vật liệu thép C45, Chọn vật liệu thép C45, phơi trịn có kích thước có
tổng chiều dài là 552 mm. Ưu điểm:
- Do có độ bền kéo 570-690 Mpa, thép C45 có khả năng chống bào mịn, chống oxy hóa tốt và chịu được tải trọng cao
- Tính đàn hồi tốt, vì có độ bền kéo cao và giới hạn chảy cao nên thép C45 có khả năng chịu được va đập tốt.
- Sức bền kéo cao giúp cho việc nhiệt luyện, chế tạo chi tiết máy, khuôn mầu - Mức giá thành thấp hơn so với các dòng thép nguyên liệu khác.
- Quy trình cơng nghệ gia công trục quạt:
Bảng 5.2 Gồm 3 nguyên công
Ngun cơng 1 : Tiện ngồi, chích rãnh phe.
Máy: Sử dụng máy tiện cơ vạn năng.
Đồ gá: kẹp mâm cặp 3 chấu, chống tâm.
Dao: dao tiện ngồi, dao chích rãnh.
Bước cơng nghệ:
Bước 1: Kẹp mâm cặp tiện mặt đầu, lấy dấu, khoan. Bước 2: Tiện ngồi, tiện bậc, chích rãnh phe. Bước 3: Taro.
46 Ngun cơng 2: Tiện ngồi,
chích rãnh phe.
Máy: Sử dụng máy tiện cơ vạn năng.
Đồ gá: kẹp mâm cặp 3 chấu, chống tâm.
Dao: dao tiện ngồi, dao chích rãnh.
Bước cơng nghệ:
Bước 1: Quay đầu kẹp, rà đồng tâm.
Bước 2: Tiện mặt đầu, lấy dấu, khoan.
Bước 3: Tiện ngồi, tiện bậc, chích rãnh phe. Bước 4: Taro.
Nguyên công 3 : Phay rãnh then.
Máy : Sử dụng máy phay cơ. Đồ gá: Sử dụng khối V. Dao: Sử dụng dao phay Enmill.
Bước công nghệ:
Bước 1: Gá chi tiết lên đồ gá kẹp chặt xuống bàn máy. Bước 2: Chạy biên dạng rãnh then 2 đầu.
47
5.2 Chế tạo khung gá thiết bị
Triển khai cắt sắt theo kích thước, sau đó dùng phương pháp hàn cố định theo kết cấu được thiết kế.
Phần khung máy gồm 3 loại: sắt hộp 50x50x3.2 mm và sắt V3, V6 có bề dày 5
mm.
MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG Q TRÌNH LÀM.
48
Hình 5.4 Cắt sắt V hàn tăng đưa chân máy
49
Hình 5.6 Tăng đơ sau khi hàn xong 5.3 Chế tạo ống dẫn hƣớng gió 5.3 Chế tạo ống dẫn hƣớng gió
Quy trình thực hiện q trình làm:
50
Hình 5.8 Uốn vỏ lịng lọt lịng vào vịng thép la
51
Hình 5.10 Hàn chấm bong, khoan lỗ đối xứng trên mặt bích vỏ quạt 5.4 Chế tạo tấm chắn rẽ gió 5.4 Chế tạo tấm chắn rẽ gió
Phương pháp gia cơng: Vịng trịn lớn,hình nón cơn ( hình gị) cắt bằng máy đột cnc. Trải chi tiết hình nón cụt ra mặt phẳng để được biên dạng chi tiết bằng phần mềm “plate n Sheet” sau đó đưa lên máy đột CNC để cắt biên dạng (Sau khi gia công xong làm sạch phần ba via).
Tiếp theo là đến phần uốn, uốn bằng cách gõ rà từ từ sao cho thành hình nón. Tất cả được liên kết bằng mối hàn.
Bƣớc 1: Khởi động phần mềm bằng cách nhấp chuột phải 2 lần hoặc nhấp
chuột trái bấm vào Open.
52
Bƣớc 2: Chọn vào mục Cones > Right cone frustum > Chọn vào biên dạng muốn dựng > bấm vào Continue.
Hình 5.12 Chọn các tùy chọn theo mong muốn Bƣớc 3: Nhập thơng số kích thước cần thiết kế. Bƣớc 3: Nhập thơng số kích thước cần thiết kế.
53
Bƣớc 4: Bấm vào mục hiển thị các hình chiếu sau đó trải ra mặt phẳng (pattern view).
Chú ý: Các tham số được nhập xong, phù hợp và quá trình thực hiện thành
cơng, thì chúng chuyển thành màu xanh mực.
Nếu các giá trị tham số cịn màu đỏ tức là q trình nhập các thơng số chưa xong.
Hình 5.14 Hồn thành bước 4
Bước 5: Xuất file DXF hoặc chuyển trực tiếp qua môi trường Autocad để chuyển
qua môi trường gia công.
54
Qua phần mềm gia công cnckad2006 tạo chương trình đột lỗ trên máy đột CNC.
Hình 5.16 Nón cụt trên phần mềm gia công trên phần mềm cnckad2006
55
Hình 5.18 Cắt viền để lại sau khi gia cơng đột
56
Hình 5.20 Sau khi gõ một lúc
57
Hình 5.22 Hàn nón cụt với mặt bích
58
Hình 5.24 Lắp ráp đầu chia béc phun sương vào bộ rẻ quạt
59
Hình 5.26 Sơn phủ chóng gỉ sét tăng độ thẩm mỹ cho bộ rẻ gió
60
5.5 Khảo nghiệm xác định một số thơng số làm việc chính của máy phun thuốc
5.5.1 Mục đích khảo nghiệm
Nhằm xác định đánh giá các thông số làm việc cơ bản của máy phun thuốc bảo vệ thực vật.
5.5.2 Thực nghiệm trên vườn cây trái
Thực nghiệm trên vườn cây Na ( Mãng cầu ta). Thực hiện phun trên diện tích vườn 2000 2
m hàng cách hàng 5 m, cây cách cây 5 m, cây 2 năm tuổi mất 10 - 12 phút (khơng tính thời gian chuẩn bị).
61
Hình 5.29 Kết quả đạt được sau khi phun thuốc
Sau khi tiến hành thực nghiệm thực tế đánh giá một số thơng số làm việc chính của máy phun (độ phân bố cường độ phun, độ đồng đều khi phun, độ phun cao, độ phun xa,..). Kết quả cho thấy các tính năng phù hợp, đáp ứng được yêu cầu của máy phun thuốc bảo vệ thực vật cho vùng chuyên canh cây ăn quả.
5.5.3 Sơ bộ tính tốn giá thành
5.5.3.1 Sơ bộ tính tốn năng suất thiết bị
Lượng phun được tính theo tài liệu [10]: 10000.22 10000. 366 . 12.50 F A B V lít/ha (21)
62 Trong đó:
- A là lưu lượng phun, lít/ha
- F lưu lượng phun của béc phun, F = 22 lít/phút - B là bề rộng phun, B = 12 m
- V là vận tốc trung bình của máy kéo, khoảng 50 m/phút
Năng suất làm việc của thiết bị tính theo ca 4 tiếng theo tài liệu [11] . . . 12.3000.4.0,6 8,64 10000 10000 dichuyen ca ca B v t N (ha/ca) (22) Trong đó: - B là bề rộng làm việc, B = 12 m
- vdichuyen là tốc độ di chuyển trung bình của máy kéo, vdichuyen = 3 km/h - tca là thời gian ca, tca= 4 h
- là hệ số sử dụng thời gian 0,6 – 0,7
5.5.3.1 Sơ bộ tính tốn giá thành
Với năng suất phun là 22 lít/phút. Để phun cho 1 ha tương đương với 400 - 600 lít dung dịch thuốc phun, sử dụng máy phun đã chế tạo thì mất 1 giờ, chi phí
nhiên liệu tiêu thụ 3 lít dầu với giá dầu bán lẻ trên thị trường thì chi phí nhiên liệu là 36.000 vnd.
Tiêu hao nhiên liệu: (tối đa 3 lít/giờ máy cũ)
i nl l kh bh bd thuoc lx
M M M M M M M M M (23)
= A+ B = 120+ 400 = 520.000 vnđ Trong đó:
63 + Mnl .chi phí ngun liệu và dầu bơi trơn. + Mkh chi phí khấu hao sử dụng thiết bị