NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY TRỒNG MÍA MINI, thuyết minh THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN CẢI TIẾN HỆ THỐNG , quy trình sản xuất THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY TRỒNG MÍA MINI, bản vẽ nguyên lý , bản vẽ THIẾT KẾ MÁY, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ,THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY TRỒNG MÍA MINI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

 CẤP BỘ

TÊN ĐỀ TÀI:  NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY TRỒNG MÍA MINI

MỤC LỤC

Chương 1

Tổng quan về nghiên cứu thiết kế máy trồng mía

1. Lý do chọn đề tài                                              trang 3
2. Mục đích nghiên cứu                                                                             3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu                                                                            4
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài                                                                  4
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài                                                                   4
6. Đối tượng nghiên cứu                                                                  4
7. Phạm vi nghiên cứu                                                                     4
8. Phương pháp nghiên cứu                                                             4

Chương 2

Thiết kế hình dạng máy

1. Xuất phát điểm                                                                                 5
   1. Yêu cầu thiết kế của máy                                                        5
   2. Nguyên lý thiết kế máy                                                  5

2.2 Phương án thiết kế máy và cụm máy                                          6

1. Sơ đồ nguyên lý                                                             13
2. Nguyên lý làm việc                                                        13
3. Thiết kế sơ bộ hình dạng của máy                                 14

 

 

Chương 3

Tính toán chi tiết máy

3.1 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền                                                       15

3.2 Thiết kế bộ truyền đai thang                                                                           16

3.3 Thiết kế bộ truyền bánh vít – trục vít                                                   21

3.4 Thiết kế bộ truyền bánh răng Z₃, _­­Z₄                                                      26

3.5 Thiết kế bộ truyền bánh răng Z₅, Z₆                                                      31

3.6 Thiết kế bộ truyền bánh răng Z₇, Z₈, Z₉                                                          34

3.7 Thiết kế bộ truyền bánh răng Z₆, Z₁₀                                                     36

3.8 Tính toán thiết kế trục                                                                          40

Chương 4

Mô phỏng chuyển động của máy

4.1 Các bước xây dựng mô hình                                                                49

4.2 Mô phỏng chuyển động và kiểm tra bền                                              52

 

Kết luận và đề xuất ý kiến

5.1 Kết luận.............................................................................................   54

5.2 Đề xuất ý kiến...................................................................................   54

Tài liệu tham khảo...................................................................................   56

Phụ lục.....................................................................................................   1

 

 

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Hiện nay Quảng Ngãi là một trong những tỉnh trồng mía nhiều nhất nước Việt Nam, nhưng thu nhập của người nông dân trồng mía vẫn còn thấp, do chi phí trồng và chăm sóc mía ở mức cao bởi lối canh tác mía theo kiểu truyền thống là thủ công, dựa vào sức người là chính. Mặt khác các máy móc phục vụ cơ giới hóa trong khâu trồng và chăm sóc cây mía phát triển còn hạn chế, giá thành lại quá cao nên không mang tính phổ biến, không phù hợp với người trồng mía ở tỉnh ta. Người trồng mía khó có thể mua được, chỉ có công ty, nhà máy mới có khả năng nhưng sự đầu tư của các đơn vị này còn nhỏ.

Một trong những biện pháp tối ưu để tăng năng suất và giảm giá thành sản xuất mía là chúng ta phải hiện đại hóa, cơ giới hóa trong quá trình sản xuất mía, đặt biệt là ở khâu trồng mía để thay thế dần sức người. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo một máy trồng mía mini là hết sức cần thiết để phục vụ cho người trồng mía.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy trồng mía mini nhằm giải quyết các vấn đề:

- Thay thế sức lao động của con người nhằm tăng năng suất lao động.

- Hạ giá thành sản xuất mía.

- Tăng lợi nhuận cho người trồng mía.

- Hiện đại hóa, cơ giới hóa cho ngành nông nghiệp của Việt Nam

1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu thiết kế hình dáng của máy trồng mía.

- Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động của máy.

- Nghiên cứu thiết kế bộ phận lấy hom, vận chuyển hom, đặt hom và lấp đất

- Nghiên cứu mô hình mô phỏng máy trồng mía mini.

1.4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Hiện đại hóa nền nông nghiệp của đất nước

- Nâng cao khả năng tiếp cận KHCN của ngươi dân

1.5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Khi đề tài đựợc hoàn thành nó sẽ được sử dụng để:

- Cung cấp cho người trồng mía để thực hiện quá trình trồng mía thay thế cho sức lao động của con người nhằm tăng năng suất, lợi nhuận và tiết kiệm thời gian cho người dân

- Tài liệu tham khảo quan trọng cho sinh viên .

1.6 Đối tượng nghiên cứu

- Máy trồng mía sử dụng trong nông nghiệp.

1.7 Phạm vi nghiên cứu

- Thiết kế máy trồng mía Mini

1.8 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp kết hợp giữa mô phỏng trên máy tính và lý thuyết

Chương 2

THIẾT KẾ HÌNH DẠNG MÁY

2.1 Xuất phát điểm

2.1.1 Yêu cầu thiết kế của máy

- Máy trồng mía mini phải thực hiện các chức năng sau: Bón phân, đưa mía từ thùng chứa tới vị trí cắt mía thành từng hom, cắt mía thành hom và đưa mía xuống rãnh đã được cầy sẵn, lấp đấp lại sau khi mía được đưa vào hom.

- Việc đưa mía thành từng cây xuống phểu và bón phân là hoàn toàn tự động, dao cắt sẽ chuyển động tịnh tiến một đoạn đường với thời gian cắt thành một hom.

- Kích thước hom dài 25cm, được cắt xiên một góc 45^o so với trục cây mía

- Năng suất trung bình máy trồng mía mimi:  2000m²/1h

2.1.2 Nguyên lý thuyết kế máy

- Đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu thiết kế một số cơ cấu sau:

+ Thiết kế cơ cấu đưa mía từ thùng chứa vào phểu xuống vị trí cắt mía để cắt mía thành hom

+ Thiết kế cơ cấu cắt mía

+ Thiết kế cơ cấu bón phân

+ Thiết kế cơ cấu lấp đất sau khi hom được đưa xuống rãnh mía

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của các cơ cấu này:

1.Cử chặn giữ mía, 2.Cơ cấu biến đổi chuyển động cho dao, 3.Dao cắt

4.phểu, 5.băng tải dẫn mía, 6.cơ cấu bón phân, 7.thùng chứa mía, 8.khe hở giử mía

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của các cơ cấu

2.2 Phương án thiết kế máy và cụm máy

a. Thiết kế cơ cấu đưa mía từ thùng chứa vào phểu xuống vị trí cắt mía để cắt mía thành hom:

Sử dụng băng tải để đưa mía từ thùng chứa lên và thả xuốn phểu. Sơ đồ nguyên lý làm việc của cơ cấu này như hình vẽ sau:

 

Hình 2.2: Cơ cấu cấp phôi

1.thùng chứa mía; 2.băng tải; 3.khe hở giữ mía; 4.phểu định hướng mía

                          Bộ phận nạp liệu:

   Để mía có thể trượt được trên băng tải thì:                     

Trong đó: f=0,4; : Góc nghiêng của băng tải.

Hình 2.3: Mô tả chuyển động của mía trên băng tải.

Nguyên lý làm việc của cơ cấu này là:

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu này như sau: mía sẽ được băng tải đưa từ thùng chứa lên băng tải nhờ vào khe hở giữ mía (3), băng tải (2) có độ dốc so với phương ngang là , khe hở này có chiều cao bằng đường kính cây mía để một lần chỉ có một cây mía được đưa lên các cây khác sẽ trượt lại xuống thúng chứa, sau đó mía sẽ được đưa lên tới vị trí cuối của băng tải và được thả vào phểu định hướng vào ống phía dưới phểu để dao cắt sẽ cắt mía thành từng hom,

b. Cơ cấu cắt mía

Sử dụng cơ cấu tay quay – con trượt để biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến

Hình 2.4: Cơ cấu cắt mía

Khi mía rớt xuống ống (5) để chờ cắt thì mía sẽ được giữ lại nhờ vào cử chặn phía dưới như hình sau:

Hình 2.5: Cử chặn

Hình 2.6: Dao cắt

 

c. Thiết kế cơ cấu bón phân

- Phương án 1: Dẫn động phân bằng trục vít

Hình 2.7: Trục vít tải

Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản dễ chế tạo

+ Trục được dẫn động nhờ vào sự chuyển động của xe, khi xe dừng lại thì cơ cấu này sẽ ngừng hoạt động theo và phân sẽ không tự động xuống

- Phương án 2: Đưa phân xuống các rãnh trên trục được quay trong bạc phía dưới bạc có rãnh thoát phân xuống như hình vẽ sau:

Hình 2.8: Cơ cấ bón phân

Ưu điểm:

Phương án này đơn giản hơn phương án dẫn động bằng trục vít và có thể chế tạo từ nhiều loại vật liệu như gỗ…

Tương tự như phương án dẫn động bằng trục vít tải thì phương án này cũng có ưu điểm là sẽ ngừng cấp phân khi máy dừng lại và tốc độ cấp phân sẽ tùy thuộc vào tốc độ chuyển động của máy.

Phương án này sẽ được lựa chọn làm phương án bón phân tự động cho mía

d. Thiết kế cơ cấu lấp đất sau khi hom được đưa xuống rãnh mía

Bộ phận lấp đất này chỉ gôm 2 lưỡi cầy lấp đất cho hai rãnh hom

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý

2.2.2 Nguyên lý làm việc

Khi động cơ hoạt động sẽ truyền momen xoắn đến hộp giảm tốc thông qua bộ truyền đai thang, sau đó momen này được truyền tới hộp đảo chiều, hộp đảo chiều này sử dụng bánh răng di trượt để đảo chiều chuyển động của xe, momen này được truyền tới bộ vi sai, vận tốc máy trồng mía đạt được tối đa khi qua hộp giảm tốc và hộp đảo chều là 0,5m/s. khi bánh xe quay thì sẽ dẫn động cho các cơ cấu khác hoạt động như cơ cấu bón phân,

Khi máy trồng mía hoạt động thì mía từ thùng chứa sẽ được băng tải đưa lên nhờ vào băng tải được thiết kế với độ dốc 15⁰ và gờ chặn được lắp cố định trên băng tải, gờ chặn này có chiều cao chỉ cho phép một cây được giữ lại. sau khi mía được đưa xuống phểu thì mía sẽ bị dao cắt cắt thành từng hom và rơi xuống rãnh đất trồng đã được tạo sẵn, song song với quá trình cắt mía là quá trình bón phân, hệ thống bón phân hoạt động nhờ vào sự chuyển động của xe. Khi mía được cắt và được thả vào hom xong thì sẽ được hai lưỡi cầy lấp đất phía sau se lấp đất lại. và cứ thế chi trình làm viêc lại được tiếp tục

2.2.3 Thiết kế sơ bộ hình dạng của máy

Trên cơ sở nguyên lý hoạt động của các cơ cấu trong máy trồng mía mini, ta xây dựng sơ đồ động của máy như sau:

Hình 2.9: Sơ đồ truyền động của máy

Đồng thời cũng xây dựng được hình dáng của máy trồng mía mini:

Hình 2.10: Hình dạng sơ bộ của máy

Chương 3

TÍNH TOÁN CHI TIẾT MÁY

3.1 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

Gọi:

N : Công suất trên bánh xe

 : hiệu suất chung

N_ct: Công suất cần thiết

P : tải trọng và lực cắt

- Công suất trên bánh xe:

N  =  =  = 2,5(kw)

h₁ = 0.94 : hiệu suất trên bộ truyền đai

h₂ = 0,97 : hiệu suất trên bộ bánh răng

h₃ = 0,87 : hiệu suất trên bộ truyền trục vít

h₄ = 0,97: hiệu suất của ổ lăn

h_tg = 0,8  : hiệu suất của ổ tang

- Hiệu suất chung:

h = h₁h₂h₃h₄h_tg = 0,94.0,97.0,87.0,97.0,8 = 0,615

- Công suất cần thiết:

N_ct  =  (Kw)

Chọn động cơ:  8HP, số vòng quay 3600 (vg/ph)

• Phân phối tỷ số truyền

+ Tỷ số truyền chunng i =  =

+ Chọn trước tỷ số truyền đai i_d = 2

3.2 Thiết kế bộ truyền đai thang

Số vòng quay trục dẫn n₁ = 3600 (vg/ph)

Tỉ số truyền i = 2

a. Chọn loại đai

Momen xoắn trên trục dẫn

T₁ = 9550=

Tra bảng (6-1 BG: thiết kế máy-ThS. Nguyễn Vĩnh Phối) ta chọn đai thang A có thông số sau:

Tiết diện đai	A
Kích thước đai a x h (mm)	13 x 8
Tiết diện đai F (mm2)	81

Định đường kính đai

Đường kính bánh đai nhỏ D₁ = 1.2D_1min

D₁min = 90, D₁ = 1,2.90 = 108 (mm)

Tra bảng 5-15 thiết kế máy-Nguyễn Trọng Hiệp chọn D₁ = 100 (mm)

Đường kính đai lớn

D_2­ = i(1-) D₁ = 2(1-0,02)100 = 196 (mm)

Lấy theo chuẩn bảng 5-15, chọn D₂ = 200 (mm)

• Số vòng quay thực của trục bị dẫn
  • n_2’ = (1-0,02)n₁= 0,98.3600. (vg/ph)
• vận tốc đai
  • V =  (m/s)

V < V_max = (30 - 35) (m/s)

b.Chọn sơ bộ khoảng cách trục A (theo bảng 5- 16 thiết kế chi tiết máy)

A = 1,2D₂ = 1,2.200 = 240 (mm)

c. Tính chiều dài L theo khoảng cách A sơ bộ

L =

Lấy L theo chuẩn (bảng 5-12 thiết kế chi tiết máy) chọn

L = 1000 (mm)

d. Xác định khoảng cách trục A theo chiều dài đã lấy theo chuẩn

 (mm)

A thỏa mãn điều kiện sau:

0,55+ h  A 2

173 < 259,7 < 600

Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai

A­_min = A – 0,015L = 259,7 – 0,015.1000 = 244,7 (mm)

Khoảng cách lớn nhất cần thiết để mắc đai

A_max = A + 0,03L = 259,7 +0,03.1000 = 289,7 (mm)

e. Tính góc ôm 

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

Chương 4

MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY

4.1 Các bước xây dựng mô hình

 Sử dụng phần mềm Inventor để mô phỏng chuyển động và tính ứng suất cho máy trồng mía. Trình tự xây dụng mô hình có thể tóm tắc theo các bước sau;

a. Xây dựng các chi tiết 3d dạng khối hoặc tấm từ các sketch

• Từ giao diện chính ta chọn new sau đó chọn new file định dạng *.ipt

Chọn vật liệu cho chi tiết

Sau khi tạo ta được các chi tiết như hình sau:

b. Lắp ráp các chi tiết đã tạo lại với nhau trong môi trường lắp ráp

• Ta tạo một file mới có định dạng là *.iam

• Vào place component để đưa các chi tiết đã vẽ vào để tiến hành lắp rắp

4.2  Mô phỏng chuyển động và kiểm tra bền

• Sử dụng  lệnh constrain để láp ráp các chi tiết với nhau

- Ràng buộc các chuyển động lại với nhau để tiến hành mô phỏng và kiểm tra bền

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

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

Kết luận

Với đề tài được giao là “Thiết kế máy trồng mía mini”, sau hơn 3 tháng tìm hiểu tài liệu, tính toán, tham quan thực tế và tổng hợp các kiến thức đã học trong thời gian học tập tại trường, đến nay nội dung phần một của đề tài mà nhóm em được giao đã hoàn thành về cơ bản. Qua đó em có các kết luận như sau:

- Việc nghiên cứu, tính toán và thiết kế máy trồng mía mini về cơ bản đã hoàn thành và đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng trên phần mềm Inventor. Quá trình nghiên cứu đã được tiến hành nghiêm túc. Tuy nhiên vì  trong một thời gian không nhiều và do lần đầu tiên tiếp xúc với công việc thiết kế máy nên đã gặp không ít khó khăn trong quá trình tính toán, thiết kế, còn nhiều thiếu sót nhưng nhìn chung phần tính toán cơ bản đã được hoàn thành.

- Nội dung của đề tài tương đối rộng, tài liệu liên quan đến thiết kế tính toán máy không được đầy đủ nên chất lượng của đề tài còn nhiều thiếu sót.

- Các tài liệu tham khảo được đưa ra trong quá trình thiết kế có một số tài liệu sử dụng công thức thực nghiệm, còn hầu hết đều được chứng minh đầy đủ, các nguồn tài liệu này đều có độ tin cậy cao.

Đề xuất ý kiến:

- Phần 1: Thiết kế máy trồng mía mini về cơ bản đã hoàn thành, chúng em mong Khoa, Nhà trường tạo điều kiện để tiếp nghiên cứu, hoàn thiện bản thiết kế và chế tạo mô hình máy trồng mía mini.

- Nhà trường, khoa, Bộ môn cần tăng thêm các buổi học ngoại khoá cũng như tăng thời gian đi thực tập thực tế tại các cơ sở sản xuất để sinh viên có điều kiện học hỏi kinh nghiệm thực tế và củng cố lại những kiến thức đã học được, giúp cho sinh viên hiểu được những vấn đề mà trước đây lý thuyết chưa hiểu rõ.

- Cần tăng thêm các thiết bị mô hình, thiết bị phục vụ trong quá trình học tập để giúp sinh viên nắm bắt được kiến thức sâu hơn và kĩ hơn ngay khi còn đang học lý thuyết.

- Trong quá trình hoàn thành đề tài có rất nhiều vấn đề còn thiếu sót do không có đầy đủ tài liệu tham khảo, vì vậy thư viện cần thu thập thêm nhiều tài liệu chuyên ngành để chúng em có thể tìm hiểu và cải tiến hơn nữa chất lượng của máy đượcthiết kế.

- Cần tăng thêm các tiết học vào học phần “Thiết kế chi tiết máy” để sinh viên tiếp

xúc được với nhiều cơ cấu dẫn động, tạo ra sự sáng tạo cho sinh viên trong quá trình thiết kế máy.

           Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong Khoa KTCN -Bộ môn Cơ khí trường Đại học Phạm Văn Đồng, các thầy trong khoa và thầy Th.S Trần Văn Thùy đã nhiệt tình chỉ bảo, hướng dẫn nhóm em trong thời gian làm đề tài này cũng như trong thời gian học tập tại trường.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 [1]  Hà Tiến Hoàng, “ Thiết kế cơ khí xưởng cán”, NXB KHKT Hà Nội, 2006

[2] Đào Minh Ngừng, Nguyễn Trọng Giảng, “ Lý thuyết cán”, NXBGD, 2006

[3] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “thiết kế chi tiết máy” NXBGD, 2004

[4] Hệ thống máy nông công nghiệp phục vụ sản xuất cây trồng, NXBGD, 1999

[5] Ninh Đức Tốn, “sổ tay dung sai lắp ghép” NXB giáo dục, 2007

[6] Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Trọng Danh, Trần Văn Địch, “sổ tay công nghệ chế tạo máy” trường đại học bách khoa Hà Nội, 2000

*TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2004.

2. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy tập 1, 2 NXB Giáo dục, 1998.

3. Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2003.

4. Nguyễn Hữu Lộc, Độ tin cậy trong thiết kế kỹ thuật , NXB ĐHQGTP Hồ Chí Minh, 2002.