ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Máy bay không người lái giúp bón phân, phun thuốc trừ sâu 

 

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

-          Chúng ta đã bước sang thế kỷ XXI thế kỷ của khoa học kỹ thuật hiện đại . Các thành tựu của khoa học kỹ thuật được áp dụng vào mọi mặt của cuộc sống. Điều này cũng được phản ánh một cách rõ ràng trong lĩnh vực lao động sản xuất. Ngày trước khi khoa học kỹ thuật vẫn còn lạc hậu thì lao động chân tay của con người chiếm một vị trí chủ đạo. Qua thời gian khi xã hội ngày càng phát triển nhu cầu của con người ngày càng cao không chỉ về số lượng mà còn cả chất lượng thì điều đó không còn thiết thực nữa. Lao động chân tay dần dần được thay thế bằng máy móc. Điều này có một ý nghĩa vô cùng quan trọng không chỉ giải phóng sức lao động mà còn nâng cáo năng suất cũng như chất lượng của các sản phẩm làm ra. Đặc biệt là trong các ngành công nghiệp nặng nhọc và độc hai.

-          Trong thời buổi kinh tế thị trường như hiện nay thì việc tự động hoá quá trình sản xuất trở thành một yếu tố sống còn của các các doanh nghiệp, tự động hóa không chỉ áp dụng cho các ngành công nghiệp hiện đại mà nay nông nghiệp cũng đã được áp dụng với các thiết bị tự động hóa. Sự thành công hay thất bại của một nhà nông phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó chất lượng sản phẩm và giá thành là hai yếu tố cơ bản nhất. Mà hai yếu tố này lại được quyết định trực tiếp bởi yếu tố công nghệ và khả năng tự động hoá của thiết bị hỗ trợ cho con người. Một khi sản phẩm nông nghiệp được sự hỗ trợ của các thiết bị tự động hoá thì tính ổn định và chất lượng cũng như năng suất của sản phẩm sẽ tăng từ đó sẽ giảm được giá thành nâng cao khả năng cạnh tranh.

-          Ngày nay, ở bất cứ nơi đâu không chỉ trong các nhà máy xí nghiệp mà trong cả đời sống sinh hoạt chúng ta có thể thấy sự hiện hữu của máy móc khắp nơi. Tuy nhiên nhu cầu của con người là vô hạn và nó phát sinh trong những hoàn cảnh nhất định. Do đó máy móc chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu của con người trong một giai đoạn nhất định nào đó. Nhưng không vì vậy mà con người bớt đi sự tìm tòi sáng tạo. Mà ngược lại việc này còn được hưởng ứng một cách rộng rãi không phân biệt giai cấp. Có thể là trí thức, học sinh- sinh viên và thậm chí là người lao động.  

-          Do đặc trưng của ngành nghề học tập cũng như yêu cầu của xã hội thì đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành chế tạo máy có quan hệ mật thiết với những điều nêu trên. Với đề tài “Thiết kế thiết bị bay phục vụ nông nghiệp” chúng tôi hi vọng sẽ đóng góp được một phần nào sự phát triển chung của quá trình lao động sản xuất giúp ngành nông nghiệp lúa nước Việt Nam phát triển hơn.

-       Hiện trên thị trường chưa có loại máy này, vì vậy việc bắt tay vào nghiên cứu nó xem như là một cơ hội cũng như thách thức cho bản thân, đồng thời chúng tôi hy vọng sẽ tạo ta một tiền đề cho các nghiên cứu sau này. Thật vậy, tại các cánh đồng mẫu lớn, các vườn trái cây, các khu rừng việc chăm sóc cây trồng  bằng tay( thủ công) còn khá phổ biến, rất mất thời gian cũng như công sức,ảnh hưởng đến sức khỏe, chi phí cũng theo đó mà tăng lên. Vì vậy yêu cầu cấp thiết hiện nay là có một loại máy có thể làm được công việc trên, với năng suất cao, chúng tôi tin rằng đó sẽ là một sáng kiến rất cần thiết cho ngành nông nghiệp.

-          Với chức năng phun thuốc và tưới nước sẽ giúp người nông dân bớt đi vất vã trong việc phải vát bình xịt thuốc trên lưng đội nắng để xịt thuốc trên cánh đồng. Giảm thiểu khả năng hít phải thuốc bảo vệ thực vật, Thiết bị thuận tiện, dễ sử dụng khi không làm việc thì nó còn có thể là một thứ giúp người nông dân tiêu khiển giải trí. Và đặc biệt bất kì người nông dân nào cũng có thể sở hữu vì giá thành của nó khá rẻ không đắt như các loại máy bay khác trên thị trường.

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

-          Như đã nói ở trên thì công trình nghiên cứu này nhằm giúp phát triển nền nông nghiệp hiện đại hơn, giúp giảm sức lao động của nhà nông, bảo vệ sức khỏe tránh tiếp xúc với thuốc bảo vệ thực vật. Nếu thành công như mong đợi thì đó không những giải quyết được công việc tay chân của những bác nông dân thường làm khi chăm sóc cây trồng, mà còn mang lại một một vốn hiểu biết rộng cho người nghiên cứu.

-          Tạo điều kiện, tiền đề cho người nghiên cứu có thể phát triển các kỹ năng, kiến thức của mình và ứng dụng chúng vào thực tiễn.

 

1.3Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

-           Củng cố kiến thức đã học, thu thập các kiến thức thực tiễn trong quá trình làm.

-           Tìm ra được nguyên lý cơ cấu hoạt động của máy bay phục vụ nông nghiệp.

-           Tính toán được các thông số, yêu cầu kỹ thuật của thiết bị bay.

-           Chế tạo được mô hình để kiểm nghiệm nguyên lý nâng hạ của máy bay.

-           Có được định hướng phát triển đưa sản phẩm ra thực tiễn sản xuất

1.4    Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng

-        Nhà nông, người trực tiếp chăm sóc các cánh đồng, các khu vườn.

-        Thiết bị bay hỗ trợ cho nông nghiệp.

1.4.2 Phạm vi

-        Do thời gian nghiên cứu ít, kiến thức của chúng em có hạn, nên đề tài xin phép được giới hạn trong Tìm hiểu thiết kế thiết bị bay phục vụ cho nông nghiệp

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1  Cơ sở phương pháp luận

Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt đến chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học. Theo định nghĩa này cần phải có những nguyên tắc cụ thể và dựa theo đó các vấn đề được giải quyết.

Nghiên cứu quy trình công nghệ và cơ cấu điều khiển nâng hạ của máy bay, từ đó đưa ra các phương pháp, nguyên lý hoạt động để giải quyết được các vấn đề.

 

1.5.2  Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

-        Phương pháp khảo sát thực tế: tìm hiểu thực tế về công việc thủ công và nhu cầu về một loại máy điều khiển tự động cho nhà nông. Tìm hiểu thị trường loại máy này đã có mặt trên thị trường hay không.

-        Phương pháp thu thập dữ liệu: lấy số liệu về năng suất làm việc của loại máy bay trước có năng suất và hiểu quả như thế nào khi thực hiện thủ công trong việc chăm sóc cây trồng thông qua việc khảo sát thực tế. Bấm thời gian để lấy số liệu về các công đoạn nâng hạ khi chịu tải khác nhau từ đó tính toán được năng suất cần thiết để cung cấp đủ tải cho phù hợp không làm hư máy và phải đạt được năng suất tốt nhất.

-        Phương pháp phân tích đánh giá: dựa vào dữ liệu đã thu thập được, tham khảo ý kiến của các nhà nông, và các chuyên gia để phân tích và đánh giá nhu cầu trong việc chế tạo một loại máy có khả năng thay thế được sức lao động của người công nhân nhưng vẫn đảm bảo năng suất cần thiết.Phân tích tìm ra các giải pháp công nghệ trong chế tạo, từ đó đưa ra quy trình để hoàn thiện đồ án một cách hiệu quả nhất.

-         Phương pháp tổng hợp: sau khi đã có đầy đủ thông tin, số liệu cần thiết và những gì được chứng kiến trong thực tế kết hợp với kiến thức chuyên ngành của chúng em, chúng em đã đưa ra những nhận xét, đánh giá khách quan để từ đó đề xuất quy trình hợp lí để chăm sóc cho bệnh nhân, và chế tạo thành công mô hình với nguyên lý điều khiển nâng hạ cung cấp nhiên liệu hợp lý nhất.

-         Phương pháp mô hình hóa: là mục tiêu chính của đề tài, tạo cho chúng em có cơ hội để ôn lại kiến thức đã học và học hỏi được nhiều kinh nghiệm trong thực tiễn. việc chế tạo mô hình giúp kiểm nghiệm được lý thiếtvà sửa chữa những chỗ sai mà phương pháp lý thuyết không thể thấy được.

 

1.6Kết cấu của ĐATN

ĐATN bao gồm 6 chương:

-        Chương 1:Giới thiệu .

-        Chương 2: Trình bày tổng quan nghiên cứu của đề tài.

-        Chương 3:  Trình bày về cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài

-        Chương 4: Cơ cấu và chức năng của các bộ phận

-        Chương 5: Tính toán thiết kế bộ phận máy

-        Chương 6: Chế tạo thử nghiệm nguyên lý bay của thiết bị

 

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

 

2.1           Các định nghĩa

• Máy tự động là máy tự động hoàn toàn, thao tác trên sản phẩm đến lấy sản phẩm ra. Chính vì thế con người không phải tốn công sức trong quá trình hoàn thiện sản phẩm.
• Vai trò và ý nghĩa của tự động hóa quá trình sản xuất:

- Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các quy luật kinh tế. Có thể nói chi phí và hiệu quả sản xuất là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa.

-  Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất. Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống thường không đảm bảo tính ổn định về giờ giấc, chất lượng gia công và năng xuất lao động, gây khó khăn trong việc điều hành và quản lý giờ giấc. Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhược điểm trên.

- Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ sản xuất hiện đại.

- Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất . Chỉ một số ít các sản phẩm phức tạp là được chế tạo từ một nhà sản xuất.

- Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều kiện sản xuất.

 

2.2            Giới thiệu về thiết bị bay phục vụ nông nghiệp:

Khuynh hướng và lịch sử của đề tài nghiên cứu.

- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo ra thiết bị bay phục vụ nông nghiệp nhằm giúp giảm sức lao động của con người,nâng cao năng suất lao động, giúp con người có thể chăm  sóc cây trồng ở những nơi di chuyển khó khăn.

- Tóm tắt Việt Nam là một nước có nền nông nghiệp lúa nước lâu năm, có nhiều khu vườn cây trái xum xuê việc chăm sóc như bón phân, tưới nước, rãi phân là những công việc chính cần thiết để cây phát triển và hiện nay hầu như các công việc đó đều làm thủ công bằng tay bằng sức người. Từ chổ đó chúng tôi đã thấu hiểu được nổi cực khổ của người nông dân phải đội nắng dầm mưa,  nên chúng tôi đã nẩy ra ý tưởng thay vì Flycam chỉ quay phim chụp hình thì không sử dụng hết tính năng của nó chúng tôi quyết định tích hợp thêm chức năng đơn lẻ, thiết kế và chế tạo một thiết bị bay  đơn giản nhưng hữu dụng từ những thiết bị đơn giản rẽ tiền, dễ kiếm.  giúp phục vụ nông dân trong nông nghiệp với chức năng là phun thuốc  trừ sâu. Giúp  người nông dân bớt vất vả và tránh tiếp xúc với hóa chất độc hại.

2.3  Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Đối tượng nghiên cứu:

Một số mô hình, các sản phẩm, các thiết bị hỗ trợ trong nông nghiệp, các vật liệu dự kiến dùng để chế tạo thiết bị.

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu và các bước tiến hành:

- Nghiên cứu cơ cấu, linh kiện, phụ tùng.

- Thiết kế sơ đồ tổng thể trên máy vi tính.

- Lựa chọn, mua sắm vật liệu.

- Chế tạo theo sơ đồ thiết kế.

- Thử nghiệm và đánh giá kết quả

- Hoàn thiện mô hình và chế tạo sản phẩm

- Áp dụng vào thực tiễn thao tác trên cánh đồng.

- Các tiêu chí của sản phẩm: Trong quá trình nghiên cứu, phân tích, chúng tôi thấy rằng, để sản phẩm sự định chế tạo thực sự có giá trị sử dụng phục vụ trong nông nghiệp thay thế sức lao động cho người nông dân.

- Đồng thời có thể tiếp tục cải tiến, nâng cấp sản phẩm phù hợp với nhu cầu và hoàn cảnh và khả năng kinh tế của từng gia đình nhưng vẫn đảm bảo chất lượng.

2.3.3 Kết quả nghiên cứu và chế tạo

 

Hình 2.1: Kết quả nghiên cứu và chế tạo

 

-  Xây dựng sơ đồ thiết kế trên máy vi tính và mô hình tổng thể sản phẩm. Đối với việc chăm sóc cây trồng thì việc đầu tư các dụng cụ thiết bị đáp ứng các nhu cầu tối thiểu phải phối hợp với sức lao động của con người làm cho quá trình thực hiện trở nên vất vả. Vì vậy, chúng tôi xây dựng dựng sơ đồ thiết kế và mô hình tổng thể sản phẩm - một thiết bị, tích hợp các tính năng và công dụng kể trên nhưng đơn giản và gọn nhẹ, an toàn và dễ sử dụng, rẻ tiền và chắc chắn. Hình vẽ dưới đây là mô hình sản phẩm do chính chúng tôi thiết kế:

Định nghĩa :

- Thiết bị bay phục vụ nông nghiệp: là một phương tiện bay phục vụ cho nông nghiệp. Thay thế sức con người làm những  việc vất vả , nâng cao năng suất và bảo vệ sức khỏe người nông dân tránh tiếp xúc và hít phải hóa chất độc hại.

- Thông thường thì thiết bị bay được sản xuất ra phần lớn để phục vụ cho nhu cầu giải trí, bên cạnh đó nó còn nhiều công dụng khác nên chúng tôi đã tích hợp thêm tính năng để nó trở thành sản phẩm không chỉ để giả trí mà còn có thể sử dụng trong sản xuất.

- Bình thường nó sẽ là một chiếc máy bay không người lái bình thường mọi người có thể bay để  giải trí. Nhưng khi sản xuất thì mọi người chỉ cần gắn thiết bị hỗ trợ vào thì nó sẽ trở thành thiết bị bay phục vụ nông nghiệp và tính năng của nó cũng thay đổi. Thiết bị bay có thể tiến đến những nơi mà con người khó di chuyển đến nên cũng giảm thiểu được khó khăn và nguy hiểm rất nhiều.

- Hiện nay các nhà nông ở đồng bằng sông Cửu Long cũng đã ứng dụng thiết bị này vào nông nghiệp, nhưng giá thành khá cao không phù hợp với hoàn cảnh của nhà nông. Nên chúng tôi đã tính toán và chọn ra vật liệu, thiết bị rẻ, bền,  đẹp nhưng chất  lượng cũng không thua kém. Phù hợp với kinh tế của nhà nông và dễ dàng thay thể bảo trì.

- Thiết bị bay phục vụ nông nghiệp  được làm từ các vật liệu thủy tinh đen và nhựa nên rất nhẹ  bền và đẹp.

 

Phân loại thiết bị bay:

- Thiết bị bay phục vụ nông nghiệp được thiết kế  dựa theo nhu cầu cũng như yếu  tố phù hợp với nhà nông, khi đa số các nhà nông chưa  sử dụng được sản phẩm tự động hóa

- Thiết bị  bay bao gồm: loại có 4 cánh, loại 6 cánh loại 8 cánh.

+ Loại 4 cánh:  Loại máy bay nhỏ,gọn có 4 cánh, 4 động cơ, công suất nhỏ thường dùng để bay quay phim chụp ảnh, ở không gian chật hẹp , thung lũng, hóc đá, hoặc quay phim chụp hình trên cao. Dễ mang theo khi đi dã ngoại, đi du lịch.

              Hình 2.2: Thiết bị bay loại 4 cánh

+ Loại  6 cánh: Là loại máy có khung sườn lớn hơn nhưng cũng không quá rườm rà, có 6 cánh , 6 động cơ. Công suất lớn hơn và phụ thuộc vào loại motor mà mình sử dụng. Loại 6 cánh thường sử dụng cho việc thăm đồng khi tích hợp thêm camera, sử dụng trong việc cứu hộ ngoài biển, cũng có thể làm thiết bị quay phim chụp ảnh.

                        Hình 2.3: Thiết bị bay loại 6 cánh

 

+ Loại 8 cánh: Là loại máy có công suất lớn có khả năng nâng hạ được vật nặng từ 10kg trở lại, khung sườn của nó cũng không quá lớn,  gồm 8 cánh , 8 động cơ, việc nâng hạ vật nặng phụ thuộc vào công suất motor mà mình sử dụng.

+ Công dụng : nó tích hợp được tất cả các tính năng của 2 loại máy bay nói trên, nhưng vì khổ lớn nên không tiện đem đi xa như đi du lịch, dã ngoại.

+ Nó cũng có thể quan sát cánh đồng khi tích hợp camera giúp người sử dụng có thể quan sát được mọi việc trên mảnh đất của mình mà không cần phải đi lại vất vả.

+ Khi cần thiết có thể tham gia cứu hộ cứu nạn.

+ Loại 8 cánh tận dụng việc nâng hạ được vật nặng nên được ưu tiên chọn áp dụng vào nông nghiệp, thay thế sức người trong việc bảo vệ cây trồng.

     

              Hình 2.4: Thiết bị bay loại 8 cánh

Tính năng của thiết bị bay:

- Thiết bị bay được sản xuất phục vụ cho nhiều công việc, điều kiện và kinh tế khác nhau. Mỗi sản phẩm đều có đặc điểm chất lượng thích hợp với mục đích công việc khác nhau.

- Các loại thiết bị bay không chênh lệch nhau nhiều về tính năng  chỉ nhau ở công suất động cơ và khung sườn để chịu tải. Trong các loại thiết bị bay như 4 cánh, 6 cánh, 8 cánh mọi người đều có được những lựa chọn khác nhau. Nếu muốn công suất lớn thì có thể thay động cơ, bay cao xa thì điều chỉnh về tính hiệu thu phát, ngoại hình của thiết bị bay thì thay đổi kiểu cánh kiểu khung sườn.

- Sự lựa chọn phù hợp nhất là nên chọn thiết bị bay theo mục đích của công việc thì tuổi thọ và sưc bền của nó sẽ lâu hơn. Không nên bắt thiết bị bay làm việc vượt khả năng của nó: Như loại 4 cánh dùng để tải vật nặng thiết bị cũng hoạt động được nhưng sẽ hư trong quá trình bay hoặc giảm tuổi thọ.

 

Chất lượng của thiết bị bay:

- Hiện nay thiết bị bay trên thị trường khá phổ biến nhưng thiết bị bay phục vụ nông nghiệp thì chưa thịnh hành các loại thiết bị bay khác thì giá thành rất cao không phù hợp cho nhà nông để sản xuất.Thiết bị của chúng tôi đã cải tiến về mẫu mả và vật liệu để phù hợp với kinh tế và thị hiếu của nhà nông.

- Sản phẩm thiết bị bay phục vụ nông nghiệp cần đạt sự an toàn, chất lượng kỹ thuật đã được công bố trong phần kỹ thuật.

- Hơn nữa, kết cấu của sản phẩm phải phù hợp với tiêu chuẩn của thiết kế thì mới có thể bay an toàn. Ví dụ như động cơ phải đi với đường kính cánh sải cánh bao nhiêu, với cánh bao nhiêu là phù hợp.

- Vì vậy, để mang đến sự tiện lợi và độ an toàn nhất cho người nông dân, chúng tôi đưa ra tất cả sản phẩm thiết bị bay với tất cả sản phẩm chất lượng ngang nhau, tất cả kết cấu kỹ thuật sản xuất đề có sự tính toán tỉ mỉ độ bền, độ chắc chắn tuyệt đối và qua một khâu kiểm tra chất lương nghiêm ngặt nhất. Bạn có thể xem qua thông số kỹ thuật của thiết bị bay  tại đây…

Chọn lựa thiết bị bay phù hợp với người nông dân

- Đây là câu hỏi đầu tiên cho những người mua thiết bị bay nói riêng và tất cả các sản phẩm khác nói chung hay hỏi nhất. Không biết là chọn giường y tế giường bệnh như thế nào?

- Tất cả các sản phẩm bay nếu vận hành được đều có thể phục vụ nông nghiệp được. Nếu mục đích phục vụ với tải trọng khác nhau thì nên lựa chọn theo động cơ vì với mỗi loại động cơ khác nhau  có thể nâng được tải trọng khác nhau.

Đặc điểm của thiết bị bay

- Là loại máy chưa có trên thị trường Việt Nam ,trên thị trường ngoài nước giá thành cao và chưa áp dụng được vào trong nông nghiệp nhiều.

- Điều khiển bằng mạch Naza và năng lượng sinh ra do pin 3S.

- Bán tự động hóa.

- Có thể điều chỉnh van phun thuốc bằng tay điều khiển.

- Có thể bay với tốc độ cao nên rút ngắn được thời gian phun thuốc, đặc biệt là những nơi có diện tích lớn.

 

Sơ đồ phân tích chức năng :

 

Sơ đồ chức năng con

 Nâng hạ bình thuốc và phân

                                                       Phun thuốc

                                                       Rãi phân

                                                       Quay về nạp nguyên liệu

                                                            Tiếp tục quy trình

 

 

Hoàn thiện chức năng con

Nâng hạ sản phẩm:

- Tiến hành song song đảm bảo nâng hạ an toàn va thao tác an toàn. Ngoài nâng hạ phân và thuốc thiết bị bay cũng có thể chuyển những vật dụng nhỏ hơn 10kg đến những địa điểm khó di chuyển khi khẩn cấp. Mà không ảnh hưởng đến tốc độ và tuổi thọ của sản phẩm.

 

Thay bình thuốc sang thùng phân

- Khi phun thuốc xong nếu tiếp tục  thực hiện rãi phân thì chỉ cần tháo phần định vị bình thuốc ra lấy toàn bộ thiết bị phun thuốc ra và lắp thùng phân vào định vị lại nạp nguyên liệu và tiếp tục hoạt động.

- Khi rãi hết  phân thì quay thiết bị về mở thùng phân ra tiếc tục nạp nhiên liệu và vận hành như cũ.

2.4  Các tồn tại cần giải quyết của máy.

          2.4.1  Cơ cấu của máy

-Vì khung sườn nhỏ vòng quay của motor và lực nâng của cánh theo tiêu chuẩn nên  chỉ nâng được khối lượng dưới 10kg. Nên quá trình hoạt động thiết bị bay sẽ thường xuyên bay về nạp nhiên liệu rất mất thời gian tốn năng lương và phiền phức cho việc nạp nhiên liệu.

ðHướng giải quyết: Nâng cấp khung sườn to hơn.

-        Thay đổi motor với vòng tua lớn hơn.

-        Thay đổi cánh với chiều dài lớn hơn.

2.4.2 Di chuyển của thiết bị bay

- Do trọng lượng và thiết bị bắt tính hiệu nên thiết bị bay chỉ hoạt động ở phạm vi nhỏ từ 800m-1.5km.

ðHướng giải quyết: Thay đổi vật liệu nhẹ hơn nữa để giảm trọng lượng khung sườn.

-        Nâng cấp thiết bị bắt tính hiệu ở phạm vi rộng hơn .

 

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 

3.1      Lý thuyết chuyên ngành

- Vận dụng kiến thức chuyên ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy để tính toán thiết kế máy. Bao gồm các loại sách như: Thiết kế máy, Tính toán hệ dẫn động cơ khí, Dung sai kỹ thuật đo, Công Nghệ chế tạo máy… (đã được trình bày ở phần tài liệu tham khảo).

- Ngoài ra còn sử dụng các công thức thuộc dung sai để tính dung sai cho bản vẽ, các công thức sức bền để tính bền cho các chi tiết máy.

 

3.2      Lý thuyết bên ngoài thực tiễn

- Vận dụng cơ sở lý thuyết về kinh tế, nghiên cứu thị trường trong và ngoài nước về thiết bị bay phục vụ nông nghiệp.

- Tính toán giá thành sản xuất và hoạch định được chi phí chế tạo

.

3.3        Lý thuyết điều khiển Octa Quad

- Cặp cánh quạt phía trước (front) và phía sau (back) quay ngược chiều kim đồng hồ, trong khi đó cặp cánh bên phải (right) và bên trái (left) lại quay thuận chiều kim đồng hồ nhằm cân bằng moment xoắn được tạo ra bởi các cánh quạt trên khung. Cả 8 cánh phải sinh ra một lực đẩy bằng nhau khi Octa Quad cất cánh và hạ cánh (throttle up/down). Góc xoay (roll) được điều khiển bằng cách thay đổi tốc độ giữa cánh bên phải và bên trái sao cho vẫn giữ nguyên tổng lực đẩy sinh ra bởi cặp cánh này. Tương tự như vậy, góc nghiêng (pitch) được điều khiển bằng thay đổi tốc độ của 4 cánh phía trước và phía sau mà vẫn giữ nguyên tổng lực đẩy. Trong khi đó, góc lệch (yaw) được điều khiển nhờ vào sự thay đổi tốc độ của cặp cánh phải – trái so với tốc độ của cặp cánh trước–sau mà tổng lực đẩy 8 cánh vẫn không đổi để Octa Quad giữ được độ cao.

 

                         Hình 3.1: Chuyển động cơ bản của Octa Quad

 

CHƯƠNG 4 : CƠ CẤU & CHỨC NĂNG CÁC BỘ PHẬN

 

4.1 Cơ cấu của thiết bị bay

-        Bao gồm: Động cơ, cánh quạt, mạch điều khiển,điều tốc, khung sườn....

ðLà cơ cấu rất quan trọng quyết định đến chất lượng của toàn bộ thiết bị bay.

-        Cơ cấu nâng hạ của thiết bị bay: có nhiều cơ cấu nâng hạ thiết bị  tùy vào tải trọng mà ta có thể chọn và sử dụng motor có cơ cấu phù hợp.

-        Motor Emax 600KV_MT4008

o   Max thrust:1200g

o   Weight:96g

o   Diameter: 46mm

o   No.of cells:3-45

o   Speed:4750(RPM)

o   Propeller:11”-15”

-        Motor Emax 600KV_MT3510

o   Max thrust:1780g

o   Weight:102g

o   Diameter: 41.5mm

o   No.of cells:3-4

o   Speed:6100(RPM)

o   Propeller:14”-15”

-        Motor Emax 380KV_MT4008

o   Max thrust:1460g

o   Weight:93g

o   Diameter: 41.5mm

o   No.of cells:3-4s

o   Speed:6070(RPM)

o   Propeller:12”-15”

-        Cánh quạt gồm:

o   Cánh cacbon 6030 Propeller Muticopter (2pcs/set) 11”- 15”

o   Cánh cacbon TAROT 1255 Propeller Muticopter (2pcs/set) 11”- 15”

o   Cánh cacbon TAROT 1755 Propeller Muticopter (2pcs/set) 11”- 15”

o   Cánh cacbon TAROT 1655 Propeller Muticopter (2pcs/set) 11”- 15”

o   Cánh cacbon TAROT 1355 Propeller Muticopter (2pcs/set) 11”- 15”

o   Cánh cacbon TAROT 1155 Propeller Muticopter (2pcs/set) 11”- 15”

-        Điều tốc:

o   ESC Emax Simon 12A

o   ESC Emax Simon 20A

o   ESC Emax Simon 30A

o   ESC Emax Simon 40A

o   ESC Emax Simon 60A

-        Pin:

o   TATTU 5500mmAh 3s 25c Lipo Battery

o   TATTU 5500mmAh 4s 25c Lipo Battery

o   Lipo Battery Gens Ace 22.2v 1800mmAh_45C 6s1p

o   Lipo Battery Gens Ace 11.1v 1800mmAh_45C

o   Lipo Battery Gens Ace 11.1v 10000mmAh_45C

 

Kết luận: Chọn động cơ Motor Emax 600KV_MT4008

-        Cánh cacbon TAROT 1155 Propeller Muticopter (2pcs/set) 11”- 15”

-        ESC Emax Simon 30A

-        Lipo Battery Gens Ace 11.1v 10000mmAh_45C

ðPhù hợp với động cơ và khung sườn đã chọn.

 

4.2 Chức năng các bộ phận:

4.2.1     Cơ cấu nâng hạ của motor

- Chức năng: Cung cấp lực quay cho cánh quạt để nâng hạ máy bay lên và hạ máy bay xuống

- Hoạt động:Khi khởi động bộ điều khiển thì điện được cấp từ nguồn pin ra cung cấp năng lượng cho motor quay làm xoay cánh quạt quay và nhờ bộ điều khiển nâng hạ máy bay lên hoặc xuống và di chuyển theo các hướng.

                                                   
Hình 4.1Motor

 

4.2.2     Cơ cấu quay của cánh quạt

- Chức năng:  Tạo ra lực quay để hút gió nâng thiết bị lên khỏi mặt đất và giữ cho thiết bị trên không an toàn.

- Hoạt động: Khi motor quay thì cánh quạt quay theo tạo ra lực đảy  gió. Tùy vào cách đấu dây mà cánh quạt có thể quay cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Khoảng cách bay xa, cao, hay gần cũng còn phụ thuộc vào chiều dài cánh.

 

Hình 4.2 Cánh quạt

 

4.2.3 Cơ cấu giảm tốc của điều tốc (ESC)

- Chức năng: Điều khiển cho 8 động cơ hoạt động cùng lúc và quay cùng một tốc độ tránh hiện tượng hoạt động không đồng bộ làm máy không bay được

- Hoạt động: Khi động cơ được cấp nguồn thì nguồn pin chuyền xuống tấm mạch và từ mạch truyền sang 8 điều tốc qua bộ lọc và đi ra 8 động cơ làm motor quay và 8 cánh quạt sẽ quay đồng thời.

Hình 4.3: Điều tốc

 

4.2.4 Một số cơ cấu và chi tiết khác

vCơ cấu điều khiển thiết bị DEVO 10

- Chức năng: Thu tín hiệu đến thiết bị bay giúp khỏi động nguồn và điều khiển thiết bị bay theo ý muốn.

- Hoạt động: Khi khởi động bộ điều khiển thì nguồn của động cơ được cấp pin tín hiệu thu và phát bắt  được tính hiệu để chờ lệnh tự bộ điều khiển. Khi quá trình khỏi động đã xong thì tiếp tục đến quá trình điều khiển cho thiết bị bay lên.

 

vTấm bắt chân động cơ

- Vật liệu: composit glass

- Kích thước :55 X 50 mm

- Công dụng  : để bắt  động cơ lên

Hình 4.5: Tấm bắt động cơ

vPat động cơ

- Vật liệu: Nhựa PP

- Kích thước: 39x14.5 mm

-
 Công dụng: bắt ống carbon với khung sườn

 

Hình 4.6: Pat động cơ

 

vỐng carbon

- Vật liệu: carbon

- Kích thước : ø25, dài 298mm

- Công dụng: giữ cánh động cơ và cánh quạt nằm cân bằng và đều với 7 cánh còn lại.

 

Hình 4.7: Ống carbon

 

vChân đứng của thiết bị 

- Vật liệu: nhựa

- Kích thước: ống nhựa Ø14

- Công dụng: Giúp cho động cơ đứng trên mặt đất được và giữ khoảng cách an toàn giữa cánh, động cơ với mặt đất.

                     

Hình 4.8: Chân đứng của thiết bị

 

vTấm mạch điện tử

- Vật liệu: như FR1, FR2, FR3, FR4, CEM.....

- Kích thước: vuông 45

- Công dụng: để tổng hợp các cực của nguồn điện từ động cơ lại và truyền nguồn từ trên pin xuống chia ra các động cơ

 

 

Hình 4.9: Tấm mạch

 

vBulong

- Vật liệu: thép CT3

- Kích thước: M3 x 50, M3 x5

- Công dụng: Giữ chặc các chi tiết lại với nhau lại với nhau.

 

Hình 4.10:  Bulong

 

vRX 1002 DEVO 10

- Vật liệu:

- Kích thước:

- Công dụng phát tín hiệu để bộ điều khiển DEVO 10 nhận tín hiệu

                          

  Hình 4.11: RX 1002 Devo 10

 

 

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN MÁY

 

• Hình ảnh 3D của flycam nông nghiệp:

 

   Hình 5: Mô hình thiết bị bay phục vụ nông nghiệp

 

Mô hình toán học của OctaQuad

- Có thể được xuất phát theo luật chuyển động của Newton giống như máy bay thông thường.

- Hệ quy chiếu (XYZ)r kết hợp chắc chắn với OctaQuad được đặt ở trung tâm của trọng trường hình 5.1:

 

 

 

 

 

 

 

 

- Cũng cho thấy các hướng tích cực luân chuyển  chiều dương của lực đẩy T_i, chiều dương của moment phản ứng M_i của cánh quạt đơn. Định luật chuyển động của Newton được viết dưới dạng vector

- Hướng trái là nơi mà trọng lực tập trung nhiều nhất. Tất cả các thao tác trên thân OctaQuad chỉ số 0 biểu thị thời gian bắt nguồn của điện áp(mV) và moment của điện áp (H) đối với lực quán tính của khung . Hệ quy chiếu của khung _quán tính trái đất (X,Y,Z)0. Được mô tả trong hình 5.2:

- Công thức định hướng lẫn nhau cảu khung được mô tả bởi ma trận luận chuyển R_or

- Phương trình (1) có thể được thực hiện thuận tiện trong khung tham khảo OctaQuad

- Mặt trái chịu lực tập trung nhiều nhất khi tác động lên từng trục V_ir,  là các thành phần vận tốc và tốc độ góc trong các trục tương ứng i:

- Phương trình 2 có thể biểu diễn trong khung OctaQuad, nhưng ta phải biết phân bố trọng lượng trong thân OctaQuad, có thể giả thuyết rằng khối lượng của tứ giác được phân bố theo mặt phẳng (XY)r,(XZ)r, và (YZ)r đối xứng sau đó các thành phần quán tính có thể bỏ qua và công thức (2) có thể được tính như sau:

- Phía trái (5) thể hiện các khoản thành phần của tất cả các thời điểm tác động lên OctaQuad trong trục tương ứng i, ji là những momnet quán tính đối với trục tương ứng i. Do tính đối xứng của tứ giác cũng có thể giả định jx=jy. Bây giờ ta phải biểu diễn chuyển động của góc tọa độ trong khung quán tính (X,Y,Z)

- Quan hệ giữa vận tốc góc của quán tính trong thân và quán tính trong máy bay được cho bởi sự chiếu dốc và tốc độ nghiêng trong khung máy và ngược lại:

- Quan hệ giữa vận tốc trong khung quán tính và máy bay có thể  được thực hiện như dạng sau:

- Quan hệ cuối cùng các lực và những khoảng thời gian tác động lên OctaQuad phải được xác định, đó là vấn đề phức tập nhất. Chỉ những chuyển động chậm của OctaQuad lơ lửng sẽ được giả định thêm nữa.Sau đó các lực lượng chính hoạt động trên OctaQuad là lực đẩy cánh quạt và lực hấp dẫn.

- Trong đó Ti là viết tắc của lực đẩy của cánh quạt thứ i. Những khoảnh khắc chính là những khoảnh khắc phản ứng và khoan của chân vịt và khoảnh khắc do lực đẩy của cánh quạt

- Trong đó L là chiều dài của cánh tay OctaQuad. Hình 1 J_mp là thời điểm quán tính của 1 động cơ với cánh quạt và  đại điện cho vận tốc góc của cánh quạt riêng biệt. Các khoảnh khắc phản ứng của cánh quạt được giả thuyết tỷ lệ thuận với lực đẩy của cánh quạt do đó K_mt thể hiện tỷ lệ thời gian. Phản ứng và lực đẩy của cánh quạt được sử dụng tương tự. Vận tốc góc của cánh quạt được giả thuyết là tỷ lệ thuận với lực đẩy của cánh quạt.

- Được sử dụng cho mô phỏng bay OctaQuad và để kiểm tra luật kiểm soát chúng có thể được biến đổi thành dạng biến trạng thái như sau:

 

5.1  Tính ứng suất của tấm trên :

Từ ứng suất tính được trên phần mềm creo 3.0 ta chọn bề dày tấm 2.0mm

...............................

1  Tính ứng suất của tấm trên :

Từ ứng suất tính được trên phần mềm creo 3.0 ta chọn bề dày tấm 2.0mm

Hình 5.1: Ứng Suất Của Tấm Trên

 

5.2Tính ứng suất của tấm dưới :

Từ ứng suất tính được trên phần mềm creo 3.0 ta chọn bề dày tấm 2.0mm

Hình 5.2: Ứng Suất Của Tấm Dưới

 

5.3 Tính ứng suất của đế động cơ :

Từ ứng suất tính được trên phần mềm creo 3.0 ta chọn bề dày tấm 1.75mm

Hình 5.3: Ứng Suất Của Đế Bắt Động Cơ

 

5.4 Tính ứng suất của ống cacbon :

Từ ứng suất tính được trên phần mềm creo 3.0 ta chọn ống có D=25mm

Hình 5.4: Ứng Suất Của Ống Cacbon

CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM NGUYÊN LÝ BAY CỦA

 THIẾT BỊ

 

6.1  Chế tạo

- Chế tạo máy để kiểm nghiệm nguyên lý làm việc. Do kinh phí có hạn nên chỉ chế tạo một bộ phận phun thuốc để hỗ trợ nông nghiệp.

 

6.2  Đánh giá

-  Nhìn chung nguyên lý đưa ra là khá hợp lý, có khả năng nâng hạ vật nặng tốt.                  

Kinh phí chế tạo cũng không quá cao như trên thị trường.

- Tuy nhiên vẫn còn một số tồn động của máy: là khả năng làm việc sẽ không ổn định do quá trình nâng hạ chưa được tốt. Động cơ hoạt động liên tục có thể có thể gây nóng động cơ làm cháy dây đồng.

           -  Yêu cầu:

          Có đủ điều kiện kỹ thuật, khả năng gia công và việc lắp đặt, điều chỉnh và sửa chữa như thiết bị gia công, thiết bị kiểm tra, hiệu chỉnh và đo lường.

Phải đảm bảo tất cả các thông số, dung sai kích thước và đặc tính kỹ thuật.

Hướng dẫn vận hành, Hướng dẫn chế độ bảo dưỡng, kiểm tra thường xuyên và định kỳ, biện pháp khắc phục sự cố khẩn cấp.

           Sử dụng các phương pháp vật lý để kiểm tra phát hiện các khuyết tật bên trong hoặc ở bề mặt vật kiểm mà không làm tổn hại đến khả năng sử dụng của chúng.

 

            Mục đích: Nhằm đánh giá tính chất vật liệu trước khi chúng bị hư hỏng, dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật quy định được công nhận hoặc biến dạng suy biến xác định qua thời gian dài, để bảo đảm đúng chất lượng sản phẩm và tính năng làm việc của , thiết bị, và cũng nhằm khai thác hết khả năng của các kết cấu kỹ thuật. Hạn chế rủi ro hoặc các khuyết tật nhằm tăng cường tính toàn vẹn trong gia công và lắp ráp.

TÍNH GIÁ THÀNH

Giá thành của máy được tính theo bảng sau:

STT	Tên Chi Tiết	Số lượng	Gía (ngàn/cái)	Gía ( ngàn)
1	Tấm khung trên	1	25	25
2	Tấm khung dưới	1	25	25
3	Động cơ 600Kv_MT4008	8	250	2000
4	Cánh carbon	8	208	1664
5	Ống carbon	8	160	1280
6	Điều tốc	8	168	1344
7	Bass động cơ	16	33	528
8	Tấm bắt động cơ	8	5	40
9	Bulong M3 x 50	32	0.4	13
10	Bulong M3 x 6	32	1	32
11	Motor  12V	1	20	20
12	Mạch Naza	1	3750	3750
13	Dây điện	2	5	10
14	Devo 10	1	3950	3950
15	Cục phát tính hiệu	1	480	480
16	Anten phát tính hiệu	1	125	125
17	Tấm mạch điện	1	15	15
18	Dây điện gắn mạch tính hiệu	16	12	192
21	Servor Emax	1	170	170
22	Công tắc hành trình	1	7	7

 

Tổng giá tiền: 15.563.000 VNĐ                        

                                   KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ

 

Thông qua quá trình làm đồ án. Chúng em đã đạt được những kết quả sau:

-        Hoàn thành thuyết minh tính toán và chế tạo được mô hình kiểm nghiệm một bộ phận của máy.

-        Tích luỹ được nhưng kinh nghiệm quý báo trong quá trình làm.

-        Khả năng tính toán và hoạch định được kinh phí làm đồ án.

-        Vì đây là loại máy chưa có trên thị trường Việt Nam nên có thể đây là tiền đề cho chúng em phát triển sản phẩm sau này.

Kiến nghị:

-        Quá trình làm đồ án chúng em thật sự gặp rất nhiều khó khăn trong việc chế tạo cũng như địa điểm để làm đồ án. Vì thế chúng em kính mong thầy cô Khoa mình sẽ có nhiều hơn nữa sự giúp đỡ cho sinh viên làm đồ án. Đặc biệt là tạo điều kiện máy móc, cơ sở vật chất cho quá trình làm đồ án.

(The Project Summary)

TÊN ĐỀ TÀI: (Desgin fly decive serve farming)              

“Thiết kế thiết bị bay phục vụ nông nghiệp”

Nội dung: (Content of study)

Dựa trên các kiến thức đã học ở trường, cùng với sự phân công của bộ môn chúng em có cơ hội tìm hiểu về đề tài” “Thiết kế thiết bị bay phục vụ nông nghiệp”

. Quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thực thi, đề tài được chúng em tóm tắt như sau:

-        Nghiên cứu nhu cầu thị trường về thiết bị của thiết bị bay phục vụ nông nghiệp.

(- Research the market demand forDesgin fly decive serve farming)

Tìm hiểu trong và ngoài nước đã có loại máy này chưa?

(- Learn at home and abroad have had this machine yet?)

-        Tìm ra nguyên lý hoạt động của máy.

(- Find out the principle of operation of the machine)

-        Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, các định nghĩa, kiến thức chuyên ngành có liên quan.

(Learn about the theory establishment, definitions and specialist knowledge as well.)

-        Tính toán và thiết kế các bộ phận của máy.

(Calculate and design the component parts.)

-        Chế tạo máyvà kiểm nghiệm kết quả.

-        (- Mechanical engineering and testing results.)

II         Kết quả đạt được:

-        Tiếp thu, tổng hợp được một khối lượng lớn các kiến thức thực tiễn cũng như lý thuyết.

(Acquire and sum up an extensive volume of authentic knowledge  and booklore.)

-        Tính toán thiết kế được thiết bị bay phục vụ cho nông nghiệp.

(- Calculation of machine design Desgin fly decive serve farming.)

-        Chế tạo thành công máy.

(- The creation of the machine..)

-        Nghiên cứu phát triển sản phẩm ra thị trường.

(Research and development product to the market)

 DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ

 Hình 2.1: Kết quả nghiên cứu và chế tạo. 6

Hình 2.2: Thiết bị bay loại 4 cánh. 7

Hình 2.3: Thiết bị bay loại 6 cánh. 8

Hình 2.4: Thiết bị bay loại 8 cánh. 8

Hình 3.1: Chuyển động cơ bản của Octa Quad. 12

Hình 4.1: Motor14

Hình 4.2: Cánh Quạt15

Hình 4.3: Điều Tốc. 15

Hình 4.4:  Devo10. 16

Hình 4.5: Tấm bắt động cơ. 16

Hình 4.6: Pat động cơ. 17

Hình 4.7: Ống carbon. 17

Hình 4.8: Chân đứng của thiết bị18

Hình 4.9: Tấm mạch. 18

Hình 4.10: Bulong. 19

Hình 4.11: RX 1002 Devo 10. 19

Hình 5 : Mô hình thiết bị bay phục vụ nông nghiệp. 20

Hình 5.1: Ứng Suất Của Tấm Trên. 24

Hình 5.2: Ứng Suất Của Tấm Dưới25

Hình 5.3: Ứng Suất Của Đế Bắt Động Cơ. 25

Hình 5.4: Ứng Suất Của Ống Cacbon. 25

 

MỤC LỤC

Nhận Xét Giáo Viên Hướng Dẫn. ii

LỜI CAM KẾT. iii

LỜI CẢM ƠN.. iv

TÓM TẮT ĐỒ ÁN.. v

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ. vi

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.. 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài2

1.3     Mục tiêu nghiên cứu của đề tài2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 2

1.4.1 Đối tượng. 3

1.4.2 Phạm vi3

1.5     Phương pháp nghiên cứu. 3

1.5.1     Cơ sở phương pháp luận. 3

1.5.2     Các phương pháp nghiên cứu cụ thể. 3

1.6     Kết cấu của ĐATN.. 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI. 5

2.1     Các định nghĩa. 5

2.2     Giới thiệu về thiết bị bay phục vụ nông nghiệp:5

2.3  Đối tượng và phương pháp nghiên cứu. 6

2.3.1. Đối tượng nghiên cứu:6

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu và các bước tiến hành:6

2.3.3 Kết quả nghiên cứu và chế tạo. 6

2.4  Các tồn tại cần giải quyết của máy.11

2.4.1  Cơ cấu của máy. 11

2.4.2 Di chuyển của thiết bị bay. 11

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 12

3.1     Lý thuyết chuyên ngành. 12

3.2     Lý thuyết bên ngoài thực tiễn. 12

Hình 3.1: Chuyển động cơ bản của Octa Quad. 12

CHƯƠNG 4 : CƠ CẤU & CHỨC NĂNG CÁC BỘ PHẬN.. 13

4.1     Cơ cấu của thiết bị bay. 13

4.2     Chức năng các bộ phận:14

4.2.1     Cơ cấu nâng hạ của motor14

4.2.2     Cơ cấu quay của cánh quạt14

4.2.3     Cơ cấu giảm tốc của điều tốc (ESC)15

4.2.4     Một số cơ cấu và chi tiết khác. 15

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN MÁY   20

CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM26

6.1     Chế tạo. 26

6.2     Đánh giá. 26

TÍNH GIÁ THÀNH.. 27

KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ28

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 29

 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU