ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
MÁY PHUN THUỐC TRỪ SÂU ĐIỀU KHIỂN
TỪ XA
Người hướng dẫn
:
Sinh viên thực hiện 1:
Số thẻ sinh viên
:
Lớp
:
TS. Võ Như Thành
Vi Văn Tâm
101130175
13CDT1
Sinh viên thực hiện 2:
Số thẻ sinh viên
:
Lớp
:
trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Máy phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa tại
trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng (DUT). Đây là mẫu máy có khả năng chạy được
dưới bùn lầy mà không làm hư hại lúa, đó là điểm mấu chốt cho nền nơng nghiệp lúa
nước vồn là nền nơng nghiệp chính của nước ta.
Nội dung đồ án:
Chương 1: Tổng quan các vấn đề của đề tài.
Chương 2: Tính tốn, thiết kế cơ khí cho máy.
Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy :
- Tổng quan hệ thống điều khiển và các vấn đề liên quan;
- Sơ đồ mạch lắp ráp mạch điều khiển;
- Thuật tốn và chương trình điều khiển;
Chương 4: Kết luận và hướng phát triển.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT
Họ tên sinh viên
Số thẻ SV
a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
Nội dung
4.a1. Tổng quan các vấn đề liên quan và tính cấp thiết
của đề tài.
01 Vi Văn Tâm
4.a 2. Thiết kế phương án và sơ đồ động học tồn máy.
4.a3. Tính tốn sức bền và thiết kế các kết cấu chính
của máy.
4.a4. Thiết kế mạch điều khiển:
- Tổng quan hệ thống điều khiển và các vấn đề liên
quan;
02 Nguyễn Minh Hiền
- Sơ đồ mạch lắp ráp mạch điều khiển;
- Thuật tốn và chương trình điều khiển;
4.a5. Chế tạo máy thiết kế.
4.a6. Kết luận và hướng phát triển.
b. Phần riêng:
TT
Họ tên sinh viên
- Bản vẽ mơ hình:
1A0
- Bản vẽ kết cấu:
4-5A0
- Bản vẽ sơ đồ mạch điện điều khiển:
2A0
b. Phần riêng:
TT
Họ tên sinh viên
Nội dung
01
Vi Văn Tâm
Không
02
Nguyễn Minh Hiền
Không
chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này.
Mặc dù được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Võ Như Thành, nhưng do cơng
nghệ cịn hạn chế, kinh nghiệm thiết kế chưa trau dồi nhiều, tài liệu phục vụ cho cơng
việc thiết kế cịn q ít nên cũng khơng tránh khỏi những bỡ ngỡ và sai sót. Sau thời
gian 3 tháng làm đề tài này bằng chính nổ lực của bản thân và được sự hướng dẫn của
thầy Võ Như Thành, các thầy cô giáo và sự giúp đỡ của các bạn sinh viên khác trong
khoa chúng em đã hoàn thành xong đồ án này đúng thời gian quy định. Một lần nữa
cho phép chúng em gửi đến q thầy cơ cùng các bạn lịng biết ơn sâu nhất.
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 12 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Vi Văn Tâm
Nguyễn Minh Hiền
i
LỜI CẢM ƠN
Năm cuối đối với mỗi sinh viên là cột mốc quan trọng, là thời gian để củng cố,
vận dụng kiến thức đã học vào thực tế sản xuất. Nhà trường nói chung và Khoa Cơ khí
nói riêng đã tạo điều kiện thuận lợi cho sinh viên tiếp cận với công việc thực tế liên
quan đến ngành học để thích ứng với điều kiện làm việc sau khi ra trường, bố trí thời
gian để sinh viên cố thể thực hiện đồ án tốt nghiệp. Cùng với đó là sự giúp đỡ tận tình
từ quý Thầy hướng dẫn, em đã học tập, được nghiên cứu và nắm bắt được nhiều kinh
nghiệm thực tế thông qua việc làm đồ án tốt nghiệp, qua đó nhóm chúng em đã thực
hiện thành cơng đề tài “Thiết kế và chế tạo máy phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa”.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS. Võ Như Thành, quý thầy cô giáo trong
Khoa Cơ khí trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN đã hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ và
đơn đốc nhóm chúng em hồn thành đồ án một cách tốt nhất.
Nhóm em xin chân thành cám ơn!
MỤC LỤC
TÓM TẮT.........................................................................................................................i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................. iii
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
CAM ĐOAN................................................................................................................. iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ vii
Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CỦA ĐỀ TÀI...............................................1
1.1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu ................................................................ 1
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước. ............................................................. 2
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước. .........................................................................2
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước. .........................................................................3
1.3. Tính cấp thiết của đề tài Máy phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa .........................4
1.4. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................ 5
Chương 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO MÁY ............................................6
2.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho máy. ....................................................................6
2.2. Thiết kế bánh xe .......................................................................................................6
2.2.1. Vấn đề: ...................................................................................................................6
2.2.2. Giải quyết vấn đề ...................................................................................................6
2.2.3. Hạn chế ..................................................................................................................6
2.3. Thiết kế hệ thống cơ khí cho máy ( truyền động và di chuyển ) .............................. 7
2.3.1. Phương án bố trí cụm bánh xe dẫn động trên máy. ...............................................7
2.3.2. Thiết kế bộ truyền động (Bộ truyền trực tiếp dẫn động quay cho hai bánh sau) .9
2.3.3. Tính chọn động cơ và bộ truyền cho cơ cấu truyền động chính .........................12
2.3.4. Tính tốn thiết kế các trục dẫn động ...................................................................18
2.3.5. Thiết kế cụm cơ cấu lái........................................................................................22
Bảng 2– 2: Các thơng số hình học của bộ truyền: ........................................................16
Bảng 2– 3: Thông số bánh răng ....................................................................................18
Bảng 2.4: Bảng thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ....................27
vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1: Máy bay phun thuốc AT-300 ..........................................................................2
Hình 1-2: Máy phun thuốc SS2400 .................................................................................2
Hình 1.3: Nơng dân tự chế máy phun thuốc trên ruộng lúa ............................................3
Hình 1.4: Chiếc máy phun thuốc của nhà sáng chế nông dân Lê Văn Sửa ....................3
Hình 1.4: Máy phun thuốc bánh xích ..............................................................................4
Hình 1.5. Nơng dân phun thuốc bằng dụng cụ thơ sơ khơng trang bị bảo hộ lao động ..5
Hình 2 - 1. Thiết kế bánh xe ............................................................................................ 7
Hình 2 - 2. Máy có 4 bánh xe điều hướng và dẫn động ..................................................8
Hình 2 - 3. Xe có hai bánh dẫn động và một bánh lái .....................................................8
Hình 2 -4. Bộ truyền động xích .......................................................................................9
Hình 2 - 5. Sơ đồ động phương án bộ truyền xích ........................................................10
Hình 2 - 6. Bộ truyền bánh răng trụ thẳng .....................................................................11
Hình 2 - 7. Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ..........11
Hình 2-8. Sơ đồ tính tốn cho cơ cấu truyền động chính ..............................................12
Hình 2-9. Động cơ gạt nước 60W .................................................................................15
Hình – 2.10. Kết cấu sơ bộ trục lắp trên tang dẫn động. ...............................................19
Hình - 2.11 . Biểu đồ lực tác dụng và biểu đồ mômen xoắn nội lực. ............................ 21
Hình 2 -2.12. Máy sử dụng bộ truyền nâng trục cho cơ cấu lái ....................................22
Hình 2 - 13. Cơ cấu lái sử dụng động cơ tự hãm........................................................... 23
Hình 2 - 14. Sơ đồ tính tốn cho cụm bánh lái .............................................................. 24
Hình 2 - 15. Động cơ gạt nước ......................................................................................25
Hình 2 - 16. Cụm bánh lái cho Máy ..............................................................................27
Những vấn đề trên ảnh hưởng rất lớn đến năng suất mùa vụ. Thống kê cho thấy, người
nông dân cần phải phun thuốc nhiều lần cho một mùa vụ từ khi gieo hạt đến thu hoạch:
- Phun thuốc cỏ
- Phun thuốc trừ sâu
- Phun thuốc phòng và trị bệnh ( từ 2- 3 lần/mùa vụ)
- Phun thuốc dưỡng hạt (2-3 lần/mùa vụ)
Như vậy trung bình ít nhất người nơng dân phải phun thuốc trung bình 6
lần/mùa vụ. Mặt khác, để tăng sản lượng lúa đặc biệt là ở vùng đồng bằng sông Cửu
Long, người nông dân thường xuyên thâm canh tăng vụ thông thường là 3 mùa vụ
/năm.
Do nền nông nghiệp nước ta cịn khá thơ sơ, con người phải trực tiếp lao động
nhất là việc phun thuốc. Một người nông dân có thể phun thuốc khoảng 2 ha/ngày
tương đương với khoảng từ 30-40 bình thuốc loại 25 lít. Đặc biệt trong ý thức bảo hộ
lao động, người phun thuốc ít quan tâm đến nên vấn đề sức khỏe của họ bị ảnh hưởng
rất nhiều từ các loại chất hóa học độc hại.
Nếu như một người nơng dân có thể phun thuốc khoảng tối đa 2 ha/ngày, thì
thay vào đó một cái máy có thể phun thuốc với 4 ha/ngày thì giúp cho người nông
dân giảm được thời gian phun thuốc, nhất là một vụ đến 6 lần. Chi phí thuê mướn
nhân cơng cũng giảm đi. Từ đó giảm được chi phí sản xuất tăng lợi nhuận cho người
trồng lúa.
Trước những u cầu đó, nhóm tác giả đã tìm tịi nghiên cứu, áp dụng các kiến
thức về cơ chế tạo, kỹ thuật vi điều khiển, các kiến thức về hệ thống cơ điện tử để thiết
kế ra máy phun thuốc góp phần giảm thiểu số lượng nông dân tiếp xúc với các loại
thuốc bảo vệ thực vật.
SVTH: Vi Văn Tâm – Nguyễn Minh Hiền
GVHD: TS. Võ Như Thành
1
Hình 1.3: Nơng dân tự chế máy phun thuốc trên ruộng lúa
Hình 1.4: Chiếc máy phun thuốc của nhà sáng chế nông dân Lê Văn Sửa (Đông Tháp)
SVTH: Vi Văn Tâm – Nguyễn Minh Hiền
GVHD: TS. Võ Như Thành
3
Thiết kế và chế tạo máy phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
Năm 2010, anh Trần Thanh Tuấn ngụ tại n iang đ chế tạo máy phun thuốc trừ
sâu điều khiển từ xa loại bánh xích.
Hình 1.4: Máy phun thuốc bánh xích
1.3. Tính cấp thiết của đề tài Máy phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
Với thực trạng nền nơng nghiệp Việt Nam cịn nhiều lạc hậu trong việc sản xuất
và trồng trọt, nhất là trong khâu tưới tiêu và bảo vệ thực vật. Nhận thấy nhiều nhà
vườn trồng cây hoa màu, rau củ vẫn sử dụng phương pháp tưới truyền thống là người
nông dân trực tiếp mang bình đi phun rất có hại cho sức khỏe khi thuốc trừ sâu có thể
dính vào người hoặc trực tiếp hít phải hơi thuốc.
SVTH: Vi Văn Tâm – Nguyễn Minh Hiền
GVHD: TS. Võ Như Thành
4
Thiết kế và chế tạo máy phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
Chương 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO MÁY
2.1. Lựa chọn phương án thiết kế cho máy.
- Với yêu cầu đề tài đặt ra là thiết kế máy có thể đi được trên ruộng lúa mà
khơng làm hư hại lúa, đồng thời kết cấu máy phải đủ độ cứng vững để có thể chứa
được các linh kiện bên trong máy cũng như bình chứa nước, thuốc bảo vệ thực vật mà
vẫn có thể di chuyển được trên các địa hình đất bùn lầy.
- Do đó :
- Bánh xe có dạng sắt ống để di chuyển mà không làm hỏng lúa, bù lại nền đất
rất lún nên bánh xe phải to.
- Cần phun phải dài để phun nhanh hơn, giảm thời gian hoạt động.
2.2. Thiết kế bánh xe
2.2.1. Vấn đề:
- Do xe di chuyển trên nền đất mềm, trơn nên dễ xảy ra hiện tượng trượt quay.
- Nền đất ruộng có đặc điểm là khơng bằng phẳng, chỗ mềm chỗ cứng nên rất
khó trong việc cân bằng cho máy phun thuốc.
- Lúa là cây loại mềm dễ ngã và mọc ngẫu nhiên, không theo hàng, nên việc
tránh cán trên lúa là hết sức khó khăn. Tuy nhiên, việc lúa bị ngã khơng bị chết và có
khả năng hồi phục sau vài ngày.
2.2.2. Giải quyết vấn đề
- Để máy phun thuốc di chuyển trên đất mềm, tránh hiện tượng trượt quay thì
bánh xe là dạng tuyệt đối cứng, và có nhiều gai để tăng độ bám.
- Bánh xe có đường kính lớn nhằm mục đích tăng mơ men quay, giúp cho máy
có khả năng vượt lầy tốt.
- Bề rộng bánh xe được thiết kế nhỏ để hạn chế cán lên lúa.
2.2.3. Hạn chế
Việc cân bằng và ổn định khi máy phun thuốc di chuyển trên nền đất ruộng là
hết sức khó khăn, việc tìm ra biện pháp ổn định còn chưa được quan tâm đến. Giải
pháp đưa ra là giảm trọng lượng máy phun thuốc nhằm làm giảm tính mất cân đối khi
Có độ cứng vững cao
-
Tốc độ di chuyển nhanh
+ Nhược điểm:
-
Tính kinh tế khơng cao vì nếu sử dụng phương án này thì cần 4 động cơ
có momen lớn để có thể dẫn động các bánh.
-
Không linh hoạt trong việc chuyển hướng cho máy.
❖ Phương án thứ hai: Bố trí một cặp bánh dẫn động và một bánh lái cho máy:
Phương án này bố trí ở phí trước máy một cụm bánh dẫn động gồm 2 bánh xe
giúp máy di chuyển tới lùi, đồng thời đặt một bánh lái ở giữa phía sau máy giúp
máy định hướng di chuyển.
Hình 2 - 3. Xe có hai bánh dẫn động và một bánh lái
+ Ưu điểm:
-
Tốc độ di chuyển ổn định
SVTH: Vi Văn Tâm – Nguyễn Minh Hiền
sau)
Với cơ cấu thiết kế đã chọn, máy sẽ có một cặp bánh dẫn động chính và một
bánh dẫn hướng riêng. Và để xe di chuyển được linh hoạt, điều hướng tốt hơn nhóm đã
chọn phương án thiết kế hai bánh dẫn động chạy độc lập. Từ đó yêu cầu được đặt ra
tiếp theo là thiết kế một bộ truyền động phù hợp với động cơ và trục dẫn động chính.
❖ Phương án thứ nhất: Bộ truyền động xích.
Bộ truyền xích thực hiện truyền động từ bánh xích chủ động sang bánh xích bị
động nhờ vào sự ăn khớp giữa răng trên đĩa xích và các mắt xích.
Hình 2 -4. Bộ truyền động xích
Sơ đồ động phương án sử dụng bộ truyền xích:
SVTH: Vi Văn Tâm – Nguyễn Minh Hiền
GVHD: TS. Võ Như Thành
9
Thiết kế và chế tạo máy phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
Hình 2 - 5. Sơ đồ động phương án bộ truyền xích
+ Ưu điểm:
-
Momen xoắn lớn.
-
Có thể làm việc khi quá tải đột ngột, hiệu suất cao hơn, khơng có hiện
thay đổi.
-
Phải bơi trơn thường xun và phải có bánh điều chỉnh xích.
-
Mau bị mịn trong mơi trường có nhiều bụi hoặc bơi trơn khơng tốt.
-
Cần phải có cơ cấu căng xích, do đó bố trí phức tạp hơn
+ Phạm vi sử dụng:
SVTH: Vi Văn Tâm – Nguyễn Minh Hiền
GVHD: TS. Võ Như Thành
10
Thiết kế và chế tạo máy phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
-
Truyền công suất và truyền chuyển động giữa trục có khoảng cách xa,
cho nhiều trục đồng thời trong trường hợp n < 500 v/p.
-
11
Thiết kế và chế tạo máy phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
-
Hiệu suất cao có thể đạt 0.97 - 0.99.
-
Tỉ số truyền không đổi.
+ Nhược điểm:
-
Chế tạo phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao.
-
Gây ồn khi vận tốc lớn.
-
Khả năng tự hãm kém
+ Phạm vi sử dụng:
-
Khối lượng sắt hộp cần dùng là Mi:
M = 2 T ( A1 + A2 ) − 4 T T Z L 0.001
(2.1)
Trong đó bao gồm các ký hiệu như sau:
-
T: Độ dày [mm]
-
L: Chiều dài [m]
-
A1: Cạnh 1 [mm]
-
A2: Cạnh 2 [mm]
-
Z: tỷ trọng [g/cm3]
-
M: Khối lượng thép [Kg]
GVHD: TS. Võ Như Thành
13
Copyright: Tài liệu đại học ©