BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TỪ HỒ AN HỘI

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VÀ THỬ NGHIỆM
ĐỂ LỰA CHỌN CƠ CẤU THIẾT BỊ
LÀM VỆ SINH ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204

S K C0 0 4 6 9 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TỪ HỒ AN HỘI

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VÀ THỬ NGHIỆM ĐỂ
LỰA CHỌN CƠ CẤU THIẾT BỊ LÀM VỆ SINH
ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204


I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Từ Hồ An Hội

Giới tính:Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 06/06/1969

Nơi sinh: Đồng Nai

Quê quán: Bến Tre

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 01 Đƣờng 21-Kp3-P. Linh Chiểu- Q. Thủ Đức
Điện thoại: 0903 911 646

E-mail: [email protected]

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo:

Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …

Nơi học (trƣờng, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học:
Hệ đào tạo: chính quy

Thời gian đào tạo từ: 10 /1986 đến 10

ĐẠI HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

1992-1994

Công ty Cao su y tế

Trƣởng ca sản xuất

1994-1997

Trung tâm dạy nghề Nhà Bè

Trƣởng phòng đào tạo

1998-2011

Công ty TNHH cơ khí Linh Trung

2011 đến
nay

Trƣờng Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức

iv


Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày

tháng

Học viên

Từ Hồ An Hội

vi

năm 2015


TÓM TẮT
Ngày nay, với đà phát triển của các ngành công nghiệp, hàng loạt các vấn đề
về ô nhiễm môi trƣờng đƣợc đặt ra. Trong quá trình sàn xuất, các công ty thải ra
môi trƣờng các chất thải ô nhiễm khác nhau. Trong đó, chất thải dạng bùn là một
trong những vấn đề ảnh hƣởng nghiêm trọng. Bùn sẽ làm giảm khả năng chảy hoặc
thậm chí làm tắt nghẽn các kênh, cống rãnh. Tại Việt Nam, hàng năng chính phủ
phải chịu chi phí khá lớn nhằm làm sạch và khai thông kêng, cống rãnh. Tuy nhiên,
đây vẫn là một trong những công việc khá nặng và vất vả do công nhân chƣa đƣợc
trang bị các thiết bị phù hợp. Vì vậy, trong nghiên cứu này, robot đẩy bùn sẽ đƣợc
thiết kế và chế tạo nhằm nâng cao năng suất nạo vét kênh và cống rãnh. Trong quá
trình thiết kế, các phần mềm thiết kế sẽ đƣợc sử dụng nhƣ: Solidwords, Orcad,
AVRStudio. Qua quá trình phân tích các phƣơng án thiết kế, phƣơng án tối ƣu sẽ
đƣợc lựa chọn cho quá trình chế tạo thiết bị.

ABSTRACT
Nowadays, with the increase of industry, a number of issues of

1. 6 Ý nghĩa thực tiễn.................................................................................................... 3
Chƣơng II: QUÁ TRÌNH KHẢO SÁT, THỐNG KÊ CÁC PHƢƠNG PHÁP
NẠO VÉT CỐNG ĐỂ ĐÚC KẾT Ý TƢỞNG CHO ĐỀ TÀI ..................................4
2.1 Quá trình khảo sát ................................................................................................... 4
2.1.1. Khảo sát hệ thống cống ở các khu chế xuất, khu công nghiệp ........................... 4
2.1.1.1 Khu chế xuất Tân Thuận ............................................................................... 4


Phƣơng pháp vệ sinh cống thoát nƣớc ........................................................... 6

2.1.1.2 Khu công nghiệp Trảng Bàng – Tây Ninh (KCN TB – TN) ..................... 7


Phƣơng pháp vệ sinh cống thoát nƣớc: ........................................................ 8

2.1. 2 Khảo sát tình hình cống ngầm ở các khu dân cƣ trên địa bàn Thành phố Hồ
Chí Minh. ...................................................................................................................... 9
2.1.2.1 Khảo sát đƣờng 3/2 ,quận 10 (đoạn từ Lê Hồng Phong đến Lý
Thƣờng Kiệt): ......................................................................................................... 10


Quy trình vệ sinh: ......................................................................................... 10

viii




Cách thức thực hiện: .................................................................................... 11


2.4.3 Phƣơng pháp sử dụng các thanh thông cống .................................................. 24
2.4.4 Phƣơng pháp sử dụng tời đôi và gàu chuyên dụng ........................................ 25
2.4.5 Thiết bị hốt bùn hố ga (Dạng vỏ sò) ............................................................... 25
2.4.6 Máy cắt rác với thanh truyền linh hoạt ........................................................... 26
2.4.7 Vét bùn bằng các lƣỡi cạo .............................................................................. 28
2.4.8 Sử dụng tia nƣớc áp lực cao (Bơm cao áp) .................................................... 29
2.4.9 Bơm hút bùn ................................................................................................... 30
2.4.10 Phƣơng pháp gom bùn cống hộp và cống hở sử dụng xe ủi. ....................... 30
2.5 Phân tích, so sánh ƣu nhƣợc điểm các phƣơng pháp vệ sinh ............................... 31
Bảng 1: So sánh ƣu nhƣợc điểm của các phƣơng pháp vệ sinh ............................. 31
Chƣơng III: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN.........33
3.1. Phân tích các qui trình vệ sinh đang đƣợc sử dụng ............................................. 33
3.2 Các vấn đề cần giải quyết ..................................................................................... 36

ix


3.3 Phƣơng pháp giải quyết ........................................................................................ 38
Bảng 2: Một số kích thƣớc cống hộp ...................................................................... 38


Một số hình ảnh liên quan ............................................................................ 39

Chƣơng IV: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ NẠO VÉT CỐNG HỘP ........40
4. 1 Yêu cầu của thiết bị và giải pháp: ........................................................................ 40


Ph

ng n thi t

http://www.engineeringtoolbox.com/) .................................................................... 51
Bảng 10: Thông số kĩ thuật cơ bản của xe sau khi hoàn thành ............................... 52
4.2. 5 Quy trình tháo lắp xe: .................................................................................... 54
Chƣơng V: MÔ TẢ TỔNG QUÁT HOẠT ĐỘNG CỦA XE ..............................56
5. 1 Tóm tắt hoạt động của xe..................................................................................... 56
Chƣơng VI: THỰC NGHIỆM THỰC TẾ VÀ KẾT LUẬN ...............................57

x


6. 1 Thực nghiệm: ....................................................................................................... 57
Bảng 11: Kết quả thực nghiệm: ............................................................................... 57
6. 2 Kết luận: ............................................................................................................... 58
6. 3 Hƣớng phát triển thêm trong tƣơng lai: ............................................................... 58
2 0 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................59
PHỤ LỤC .................................................................................................................60
Phụ lục 1: PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ CHUYỂN VỊ MÁNG ĐẨY ..............60
Bảng 12: Thuộc tính vật liệu ................................................................................... 60


Lực tác động vào bề mặt tấm (nữa tấm): 0,004MPa .................................... 60

Bảng 13: Bảng phân tích kết quả............................................................................. 61
Phụ lục 2: PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT VÀ CHUYỂN VỊ CỦA TRỤC SAU XE
DƢỚI TÁC DỤNG MOMENT XOẮN. ................................................................74
Bảng 14: Thuộc tính vật liệu ................................................................................... 74


Moomen xoắn tác dụng lên trục: 18000 Nmm ............................................ 74


huyên dụng. .........................................................11
trong ống và huyền ên trên. .................................12

Hình 2. 11 H i ông nhân đổ r
Hình 2. 12 Đ

vào thùng xe. ......................................................12

bùn ên xe t i nhỏ. ...........................................................................13

Hình 2. 13 Thùng xúc rác. .........................................................................................13
Hình 2. 14 Bộ hung m y tời.....................................................................................14
Hình 2. 15 Công ụ

o động và ông ụ hổ trợ h . .............................................14

Hình 2. 16 Công nhân múc rác vào thùng. ...............................................................15
Hình 2. 17 Công nhân điều hiển m y tời. ...............................................................15
Hình 2. 18 H i ông nhân đổ r

vào thùng. ............................................................16

Hình 2. 19 Công nhân

th nh tre với nh u và .........................................17

t nối

Hình 2. 20 Hình d ng “tr i ầu ôi”. .......................................................................17
Hình 2. 21 Bộ hung ó gắn đầu m y éo. ...............................................................18

với truyền động mềm .....................................................27

đầu ắt r

Hình 2. 34 M y ắt r

í h th ớ .....26

ho th nh truyền động mềm .........................................27

với th nh truyền inh hoạt ủ Stee Dr gon Too s ............28

Hình 2. 35 Nguyên ý ào bùn bằng

ỡi ạo ...........................................................29

Hình 2. 36 Xe vệ sinh bằng ti n ớ

p

o .......................................................29

Hình 2. 37 Hệ thống hút bùn bằng hân hông t hợp ủ ANEMATSU
ENGINEERING CO.,LTD – Nhật B n. ....................................................................30

Hình 3. 1 Cụm tời nạo vét ống ngầm BUSADCO ...................................................34
Hình 3. 2 Xú bùn r

trong ống hộp và đ


Hình 4. 8 B n vẽ trụ s u ..........................................................................................48
Hình 4. 9 Moomen xoắn ............................................................................................48
Hình 4. 10 Mô hình xe s u hi thi t

......................................................................49

Hình 4. 11 S đồ phân bố

hi xe di huyển.........................................................50

Hình 4. 12 Bảng 3 Hệ số

n ăn ủ xe ..................................................................51

Hình 4. 13 Xe sau khi gia công .................................................................................53
Hình 4. 14 Xi nh đ o hiều và nâng hạ m ng .........................................................53

xiii


Hình 4. 15 Quy trình th o ặp ...................................................................................54
Hình 4. 16 hung xe s u hi gắn ố định

hi ti t...............................................54

Hình 4. 17 Xe s u hi đã hoàn thành ........................................................................55

Hình 5. 1 B ng tóm tắt hoạt động ủ xe ..................................................................56
Hình 6. 1 Hút bùn bằng m y đẩy bùn .......................................................................57
Hình 6. 2 B ng 5 t qu th nghiệm ......................................................................57


t qu th

b n ủ xe s u hi hoàn thành ................................52

nghiệm: ................................................................................57

Bảng 12: Thuộ tính vật iệu ....................................................................................60
Bảng 13: B ng phân tí h

t qu .............................................................................61

Bảng 14: Thuộ tính vật iệu ....................................................................................74
Bảng 15: B ng phân tí h

t qu .............................................................................75

Bảng 16: Thuộ tính vật iệu ....................................................................................89
Bảng 17: B ng phân tí h

t qu .............................................................................90

xiv


Chƣơng I: TỔNG QUAN
1. 1 Đặt vấn đề
Ở nƣớc ta vấn đề môi trƣờng và tình trạng ngập lụt ở các thành phố lớn đang
diễn ra thƣờng xuyên và đáng báo động. Ngập lụt ảnh hƣởng nghiêm trọng đến giao
thông, hoạt động buôn bán, sản xuất, môi trƣờng và đời sống ngƣời dân. Từ đó nảy

nƣớc và bùn nhão.
 Thiết bị hoạt động thông qua giao diện điều khiển và tín hiệu không
dây.
 Có camera quan sát truyền video và hình ảnh về cho ngƣời điều khiển.
 Camera phải hoạt động tốt trong môi trƣờng ẩm thấp và thiếu sáng.
1. 4 Giới hạn đề tài
Đề tài mới đƣợc thực hiện trong môi trƣờng cống hộp có cạnh từ 1,2 mét, có
thể khô hoặc chứa nƣớc với mức ngập nƣớc không quá 0,3 mét và khối lƣợng bùn
đẩy đƣợc giới hạn từ 60 ÷ 70 kg.
1. 5 Tình hình nghiên cứu
Ở Việt Nam việc nghiên cứu chế tạo thiết bị nạo vét cống thƣờng xuất phát
từ chính công nhân với các hình thức thô sơ nhƣ quả cầu vải, cầu lôi, ... Hiện nay thì
có thêm các công ty nhƣ: Công ty TNHH MTV Thoát nƣớc và Phát triển đô thị Bà
Rịa Vũng Tàu – BUSADCO, công ty Samco, ... nhƣng vẫn còn sản xuất với giá
thành rất cao.
Ngoài ra tại Việt Nam và trên thế giới cũng đã có những nghiên cứu về vệ
sinh đƣờng ống nhƣ:
 ROBOT VỆ SINH ĐƢỜNG ỐNG. Tác giả: Bích Nhàn. Nguồn:
khoahoc.baodatviet.vn, 2011.
 PHAT TRIỂN ROBOT KIỂM TRA VA VỆ SINH DƢỜNG ỐNG. Tác giả:
Trần Phƣơng Nam, Nguyễn Trƣờng Thịnh, Nguyễn Ngọc Phƣơng. Nguồn:
Hội Nghị toàn quốc về Điều khiển và Tự động hóa, 2011.
 ROBOT VỆ SINH DƢỜNG ỐNG NƢỚC THẢI "MADE IN VIETNAM".
Nguồn: tamnhin.net, 2011.
 A STUDY OF PIPE-CLEANING AND INSPECTION ROBOT. Tác giả:
Truong-Thinh, Nguyen; Ngoc-Phuong, Nguyen; Phuoc-Tho, Tuong. Nguồn:
2011 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, 2011.

2



Hình 2. 1 S đồ hu h xuất Tân Thuận
Do có vị trí nằm sát sông Sài Gòn nên địa hình ở khu vực này khá thấp, cho
nên hệ thống cống ở TTZ không thể xây ngầm trong lòng đất nhƣ các khu vực khác
đƣợc. Vì vậy phần lớn hệ thống cống ở đây khá cạn và đƣợc để hở. Hệ thống cống
hở này chạy quanh các doanh nghiệp và nằm song song với hệ thống đƣờng nội bộ
ở đây, với tổng chiều dài trên 30km và chiều ngang từ 2 – 6m.

4


Hình 2. 2 Cống hở ở TTZ
Hình 2.2 cho thấy hệ thống cống hở ở TTZ có nhiều bùn và rác, ngoài ra có
đƣờng ống nƣớc thải bằng nhựa có đƣờng kính từ 200 – 300mm đi theo các cống hở
này gây khó khăn cho việc nạo vét bùn.
Bên cạnh hệ thống cống hở là hệ thống cống hộp đôi nằm tại các ngã tƣ, ngã
ba để nối hệ thống cống hở với nhau. Có kích thƣớc mỗi cống là 2m x 2m với tổng
chiều dài trên 1 km.

5


Hình 2. 3 Hệ thống ống hộp ở TTZ
Để xử lý nƣớc thải từ các doanh nghiệp khu chế xuất đã đầu tƣ xây dựng nhà
máy xử lý nƣớc thải với công suất thiết kế lên đến 10.000 m3/ ngày đêm.
 Phƣơng pháp vệ sinh cống thoát nƣớc
Do phần lớn cống thoát nƣớc là cống hở (dạng mƣơng thoát nƣớc nên quá trình
nạo vét bảo dƣỡng có thể sử dụng công nhân và các thiết bị hỗ trợ để thực hiện. Hiện
nay, xe cuốc gắn đầu cạp bùn (Hình 2.4) để vét bùn dƣới cống hở, nhƣng phƣơng pháp
này tốn nhiều chi phí do bùn không tập trung và hệ thống cống quá dài.


nghiệp Tây Ninh. KCN TB-TN có trên 12 km đƣờng nội bộ và trên 20 km cống
thoát nƣớc các loại, phần lớn là cống có kích thƣớc từ 600 – 800 mm.
Qua quá trình sử dụng thiết bị khảo sát hiện trạng cống ngầm cho thấy do
địa hình cao nên các đƣờng cống chủ yếu tích tụ đất cát, bê tông trong quá trình
thi công.

Hình 2. 5 Hạ tầng hu ông nghiệp Tr ng Bàng – Tây Ninh
Hình 2.5 cho thấy các loại chất thải lắng đọng trong các cống nƣớc thải và
cống nƣớc mƣa ở KCN TB-TN. Có nhiều loại nhƣ bùn nhảo, đất cát, bê tông do
thi công.
 Phƣơng pháp vệ sinh cống thoát nƣớc:
Do cống thoát nƣớc trong KCN TB-TN là loại cống bê tông tròn đƣờng kính
từ 600 - 800 mm nên việc vệ sinh gặp nhiều khó khăn, chủ yếu cho công nhân nạo
vét phía 2 đầu cống tại hố ga. Việc vệ sinh phía trong chƣa thực hiện đƣợc.
Theo yêu cầu của công ty cần thiết kế thiết bị nạo vét các cống tròn đƣờng
kính từ 300 – 800mm với đối tƣợng vệ sinh chủ yếu là đất cát lắng đọng lâu ngày.

8