ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG
MÁY GIEO HẠT

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐĂNG TUẤN ANH
HUỲNH VĂN TUẤN

Đà Nẵng - Năm 2018


Nghiên cứu tính tốn thiết kế và mơ phỏng máy gieo hạt

TĨM TẮT

Trong đề tài này nhóm chúng em đã nghiên cứu tính tốn thiết kế máy gieo hạt
bán tự động sử dụng nguyên lý quạt hút chân không để gieo hạt. Ngồi ra, máy gieo
hạt cịn được thiết kế sử dụng nguồn điện chủ yếu từ bình ắc quy và pin năng lượng
mặt trời để cung cấp cho các phụ tải trên máy gieo hạt. Sau quá trình nghiên cứu nhóm
đã thu được một số kết quả như sau: các thơng số cơ bản, mơ hình 3D, mơ phỏng quá
trình di chuyển của máy gieo hạt.


Nghiên cứu tính tốn thiết kế và mơ phỏng máy gieo hạt

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM


Huỳnh Văn Tuấn

103130193

13C4B

Kỹ thuật cơ khí

1. Tên đề tài đồ án:
Nghiên cứu tính tốn thiết kế và mơ phỏng máy gieo hạt.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
……………………………………..……………………………………………..……...
...…………………………………………………………………………………………
…..………………………………….…..………………………..………………………
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
a. Phần chung:
TT

Họ tên sinh viên

1

Nguyễn Đăng Tuấn
Anh

2

Huỳnh Văn Tuấn


Họ tên sinh viên
Nguyễn Đăng Tuấn
Anh

2

Huỳnh Văn Tuấn

Nội dung

b. Phần riêng:
TT

Họ tên sinh viên

1

Nguyễn Đăng Tuấn
Anh

2

Huỳnh Văn Tuấn

6. Họ tên người hướng dẫn:
TS. Nguyễn Văn Triều
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hoàn thành đồ án:

Nội dung



Nghiên cứu tính tốn thiết kế và mơ phỏng máy gieo hạt


Nghiên cứu tính tốn thiết kế và mơ phỏng máy gieo hạt


Nghiên cứu tính tốn thiết kế và mơ phỏng máy gieo hạt

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian 5 năm học tại trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, được sự dạy
dỗ và chỉ bảo tận tình của các thầy, cơ chúng em đã hồn thành tốt chương trình đào
tạo kỹ sư ngành kỹ thuật cơ khí. Mỗi sinh viên khi ra trường cần phải qua một đợt tìm
hiểu thực tế và kiểm tra khả năng nắm bắt, sáng tạo của sinh viên. Do đó q trình
thực tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là công việc rất cần thiết nhằm giúp cho
sinh viên tổng hợp lại những kiến thức mà mình đã học, đồng thời nó là tiếng nói của
sinh viên trước khi ra trường.
Được sự cho phép của ban lãnh đạo khoa Cơ Khí Giao Thơng và các thầy cơ
trong bộ mơn Máy Động Lực nhóm em gồm các sinh viên là Nguyễn Đăng Tuấn
Anh, Huỳnh Văn Tuấn thực hiện đề tài “Nghiên cứu tính tốn thiết kế và mô
phỏng máy gieo hạt” đây là đề tài mang tính thực tế cao.
Khi thực hiện đề tài này chúng em đã cố gắng tìm tịi, nghiên cứu các tài liệu
một cách nghiêm túc, để hoàn thành tốt đề tài. Tuy nhiên do trình độ cịn hạn chế, cịn
ít kinh nghiệm thực tế, tài liệu chưa đầy đủ nên chắc chắn khơng tránh khỏi sai sót. Em
rất mong sự chỉ bảo của q thầy cơ và sự đóng góp ý kiến của các bạn để đề tài của
chúng em càng hoàn thiện hơn.
Cuối cùng cho em được gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trong
nhà trường đã truyền đạt kiến thức cho chúng em trong thời gian qua. Em xin chân

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................. iii
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................i
CAM ĐOAN................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ...........................................................................iv
Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI .........................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................1
1.2. Mục tiêu đề tài ........................................................................................................1
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................1
1.4. Khảo sát nhu cầu thực tế .......................................................................................2
1.5. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................5
Chương 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY GIEO HẠT .......................................................8
2.1. Giới thiệu về máy gieo hạt .....................................................................................8
2.1.1 Công dụng...............................................................................................................8
2.1.2. Yêu cầu kỹ thuật ....................................................................................................8
2.1.3. Các hình thức gieo .................................................................................................9
2.1.4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc ............................................................................10
2.2. Một số máy gieo hạt trên thị trường ...................................................................15
2.2.1. Máy gieo hạt kiểu trục cuốn ................................................................................15
2.2.2. Máy gieo hạt kiểu thìa múc .................................................................................16
2.2.3. Máy gieo hạt loại đĩa nằm ngang ........................................................................17
2.2.4. Bộ phận gieo hạt đĩa nghiêng ..............................................................................18
2.2.5. Máy gieo hạt sử dụng quạt hút chân khơng .........................................................19
Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY GIEO HẠT .........................................21
3.1. Tính chọn động cơ ................................................................................................ 21
3.1.1 Xác định lực cản của đất tác dụng lên cụm đào và cụm lấp.................................21
3.1.2. Xác định lực cản lăn ............................................................................................ 23
3.2. Xác định thơng số cơ bản của bộ truyền xích ....................................................26
3.2.1. Cơ sở tính tỷ số truyền.........................................................................................26
3.2.2. Tính tỷ số truyền ..................................................................................................29

Bảng 3.1 Lực cản riêng của đất đối với lưỡi cày điệp ...................................................21
Bảng 3.2 Thông số của động cơ điện ............................................................................25
Bảng 3.3 Thơng số bánh xích nhỏ .................................................................................30
Bảng 3.4 Thơng số bánh xích lớn ..................................................................................31
Bảng 3.5 Thơng số của bình ắc quy ..............................................................................39
Bảng 3.6 Thơng số của pin năng lượng mặt trời ........................................................... 40
Bảng 3.7 Thông số quạt hút chân khơng .......................................................................41
Hình 1.1 Người nơng dân đang cuốc đất .........................................................................2
Hình 1.2 Người nơng dân đang cày ruộng ......................................................................3
iv


Nghiên cứu tính tốn thiết kế và mơ phỏng máy gieo hạt

Hình 1.3 Người nơng dân đang gieo lúa .........................................................................3
Hình 1.4 Người nơng dân đang gặt lúa ...........................................................................4
Hình 1.5 Người nơng dân đang gieo đậu.........................................................................4
Hình 1.6 Người nơng dân đang bón phân .......................................................................5
Hình 2.1 Các hình thức gieo .......................................................................................... 10
Hình 2.2 Các loại ống dẫn hạt .......................................................................................11
Hình 2.3 Lưỡi rạch mũi neo .......................................................................................... 12
Hình 2.4 Lưỡi rạch sống tầu .......................................................................................... 12
Hình 2.5 Lưỡi rạch đĩa...................................................................................................13
Hình 2.6 Quá trình làm việc của máy gieo hạt .............................................................. 14
Hình 2.7 Máy gieo hạt kiểu trục cuốn ...........................................................................15
Hình 2.8 Máy gieo hạt kiểu thìa múc ............................................................................16
Hình 2.9 Bộ phận gieo hạt loại đĩa nằm ngang với lỗ hạt trong mép đĩa ......................17
Hình 2.10 Bộ phận gieo hạt loại đĩa nghiêng ................................................................ 18
Hình 2.11 Máy gieo hạt sử dụng quạt hút chân khơng ..................................................19
Hình 3.1 Cụm đào..........................................................................................................22

Hình 4.14 Cụm phân phối hạt........................................................................................52
Hình 4.15 Lưỡi đào........................................................................................................53
Hình 4.16 Đai ốc điều chỉnh .......................................................................................... 54
Hình 4.17 Cụm lấp ........................................................................................................54
Hình 4.18 Cụm đào và cụm lấp .....................................................................................55
Hình 4.19 Bánh dẫn hướng............................................................................................ 55
Hình 4.20 Bánh dẫn động .............................................................................................. 56
Hình 4.21 Bánh xích dẫn động ......................................................................................56
Hình 4.22động cơ dẫn động .......................................................................................... 57
Hình 4.23 Bánh dẫn động đĩa chia hạt ..........................................................................57
Hình 4.24 Bộ phận di chuyển ........................................................................................58
Hình 4.25 Khung đỡ động cơ và bình ắc quy ................................................................ 58
Hình 4.26 Thanh giằng ..................................................................................................59
Hình 4.27 Khung đỡ ......................................................................................................59
Hình 4.28 Bộ phận giảm chấn .......................................................................................60
Hình 4.29 Khung đỡ ......................................................................................................60
Hình 4.30 Mơ hình tổng thể xe gieo hạt ........................................................................61
Hình 5.1 Mơ hình hóa hình học bề mặt .........................................................................64
Hình 5.2 Sơ đồ trình tự thiết lập bài tốn kiểm nghiệm bền bằng Hyperworks ............67
Hình 5.3 chuyển vị của lưỡi cày ....................................................................................67
Hình 5.4 Ứng suất tác dụng lên lưỡi cày .......................................................................68
Hình 5.5 chuyển vị khung đỡ ........................................................................................68
Hình 5.6 Ứng suất tác dụng lên khung đỡ .....................................................................69
Hình 5.7 chuyển vị khung đỡ xiên ................................................................................69
Hình 5.8 Ứng suất tác dụng lên khung đỡ ngang .......................................................... 70

vi


Chương 1:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Tuấn Anh
Huỳnh Văn Tuấn

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

1


Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt sử dụng nguyên lý hút
chân không để gieo hạt.
1.4. Khảo sát nhu cầu thực tế
Hiện nay, cuộc sống ngày càng hiện đại nên nhu cầu về vật chất lẫn tinh thần
của con người cũng nâng cao hơn. Do đó việc lao động thủ cơng khơng đủ đáp ứng
nhu cầu của thị trường. Hơn nữa việc lao động thủ công không mang lại hiệu quả kinh
tế cao mà người lao động phải bỏ ra quá nhiều sức lực vào cơng việc đó.
Bên cạnh đó nơng nghiệp nước ta cịn rất lạc hậu so với các quốc gia khác trên
thế giới do đó nơng nghiệp cần được cơ giới hóa và tự động hóa. Chính là việc đưa
máy móc vào tham gia sản xuất nông nghiệp như trồng trọt, thu hoạch, thay sức người
bằng sức máy để nâng cao hiệu suất lao động.
Ở nước ta hiện nay các cây họ đậu, ngô, lạc, v.v… được trồng khá phổ biến ở
các tỉnh như Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam và khu vực đồng
bằng sông Cửu Long. Nhưng việc trồng cây hiện nay chủ yếu được thực hiện thủ cơng
từ khâu trồng trọt, chăm sóc cho đến thu hoạch. Do đó hiệu quả kinh tế từ việc trồng
các loại đó mang lại khơng cao. Vì vậy việc thiết kế và chế tạo thành công máy gieo
hạt sẽ giúp đỡ rất nhiều cho người nơng dân trong q trình sản xuất nơng nghiệp.
Sau đây là một số hình ảnh mơ tả các hoạt động thủ công trong sản xuất nông
nghiệp mà người nơng dân vẫn hay làm.

Hình 1.1 Người nơng dân đang cuốc đất




Hình 1.6 Người nơng dân đang bón phân
1.5. Phương pháp nghiên cứu
Để có cơ sở nghiên cứu thiết kế mơ hình máy gieo hạt cho phù hợp với điều
kiện tại nước ta, nhóm em đã điều tra khảo sát tính chất đất chuẩn bị cho lên luống,
đào rãnh để gieo trồng các loại đậu, lạc, ngơ..vv ở Quảng Nam. Tình hình cải tạo và
quy hoạch đồng ruộng ( kích thước lơ thửa ), tình hình sử dụng cơng cụ và kỹ thuật lên
luống, kỹ thuật gieo, kỹ thuật bón phân trong q trình canh tác của người dân ở
Quảng Nam.
Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn nguyên lý hút chân không để gieo hạt, sử dụng
lưỡi cày trong quá trình lên luống, đào rảnh và sử dụng động cơ điện trong quá trình di
chuyển của máy gieo hạt để phục vụ gieo trồng các loại hạt ở các khu vực, với năng
suất 0,25-0,3 ha/h.
Ngun lý làm việc của mơ hình được nghiên cứu lựa chọn trên cơ sở phân tích,
tham khảo các mơ hình, các mẫu máy đã có trên thị trường đề nghiên cứu cải tiến cho
phù hợp điều kiện sản xuất trong nước. Các thơng số chính của mơ hình được xác định
trên cơ sở phân tích, kết hợp tính tốn với lựa chọn nghiên cứu thực nghiệm. Thiết kế,
tính tốn bằng máy vi tính với các phần mềm chuyên dụng như CATIA, Auto CAD,
Excel, Hyperworks.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Tuấn Anh
Huỳnh Văn Tuấn

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

5


A. Các chỉ tiêu chất lượng làm đất, lên luống


6


C. Các chỉ tiêu chất lượng bón phân
Phân bón sử dụng dạng viên, vì vậy có thể áp dụng tiêu chuẩn ngành 10TCN
01-2005, thực hiện phương pháp thử và xác định các chỉ tiêu chất lượng sau.
- Xác định khối lượng phân trung bình, độ ổn định mức bón trên 1ha
- Độ bón sâu trung bình và độ ổn định độ sâu bón.
- Vận tốc liên hợp máy.
- Năng suất làm việc của máy.
D. Các chỉ tiêu xác định điều khảo nghiệm
Điều kiện đồng ruộng, đặc điểm của cây đậu, cây lạc, cây ngô trong khảo
nghiệm được giới thiệu trong bảng 1.1, trên cơ sở áp dụng các phương pháp khảo
nghiệm máy nông nghiệp và đề xuất phương pháp xác định các chỉ tiêu sau.
Bảng 1.1 Các chỉ tiêu và phương pháp xác định điều kiện khảo nghiệm máy
Nội dung xác định

Phương pháp

Điều kiện đồng ruộng
- Loại đất, độ ẩm đất, độ chặt đất.

- Phương pháp xác định theo các chỉ tiêu

- Kích thước ruộng.
Điều kiện cây trồng trên ruộng.
-Giống, mật độ cây trên ruộng (số cây/m2)
- Khoảng cách giữa các hàng (cm)


nếu gieo hốc, gieo ơ thì số lượng hạt trong mỗi hốc phải như nhau và khoảng cách
giữa các hốc phải bằng nhau. Nếu là gieo vãi thì hạt phải phân bố đều số hạt/m2 phải
bằng nhau.
Yêu cầu này cần thiết cho sự sinh trưởng của cây. Mỗi cây, nhóm cây cần một
diện tích đất và khơng gian sinh trưởng đủ và bằng nhau thì mới phát triển tốt và đồng
đều.
Máy phải điều chỉnh được mức gieo: Hướng hạt gieo trên đơn vị diện tích phải
điều chỉnh được theo yêu cầu nông học tùy vào loại cây, loại đất, thời vụ.
Máy phải đảm bảo được độ sâu gieo: Độ sâu lấp hạt phải đồng đều và điều
chỉnh được. Hạt bé lấp cạn hơn hạt lớn, ở đất cát pha lấp sâu hơn đất thịt nặng, ở đất
khô lấp sâu hơn đất mềm ướt.
Máy gieo không được làm tổn thương hạt: Hạt, mầm hạt không bị xây xát, nứt,
dập vỡ để đảm bảo cây mọc tốt. Đây là một yếu tố rất quan trọng đối với các hạt vỏ
mềm.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Tuấn Anh
Huỳnh Văn Tuấn

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

8


Máy gieo phải thuận tiện trong sử dụng: Dễ dàng chăm sóc bảo dưỡng, thốt
giống ra nhanh, năng suất lao động cao, gieo được nhiều loại hạt.
2.1.3. Các hình thức gieo
Có 4 hình thức gieo hạt ( hình 2.1). Theo [3]
- Gieo vãi: Hạt giống được vãi trên mặt ruộng, lấp hạt bằng bừa hoặc không lấp.
Cách gieo này thường được dùng gieo mạ, rau cải, cỏ.v.v. Gieo vãi lúa thường rất phổ
biến ở miền Nam.

2.1.4.1. Cấu tạo
- Thùng đựng hạt: Có thể là 1 thùng hạt chung cho toàn bộ máy gieo hoặc nhiều
thùng, mỗi thùng có từ 1 đến 2 hàng gieo.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Tuấn Anh
Huỳnh Văn Tuấn

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

10


- Bộ phận gieo hạt: Nhận hạt từ thùng chứa hạt rồi phân bố ra theo đúng mật độ,
công thức, mức gieo. Đây là bộ phận quan trọng nhất của máy gieo. Có nhiều kiểu,
loại bộ phận gieo hạt khác nhau nhằm đáp ứng cho từng loại hạt, từng công thức gieo.
- Ống dẫn hạt: Làm nhiệm vụ dẫn hạt từ bộ phận gieo xuống đất. Máy gieo
hàng có 3 loại ống dẫn hạt.
+ Loại ống xoắn: Thường dùng ở máy gieo lúa đất khơ.
+ Loại lị xo: Thường dùng ở máy gieo bơng.
Bên trong hai ống này có những gờ xoắn ốc nên khi gieo các gân của ống sẽ
tách hạt xa nhau, phân bố lại giúp khoảng cách hạt trên hàng đều hơn.
+ Loại ống bằng nhựa cứng hoặc tơn có cấu tạo đơn giản, thường dùng
cho các cơng cụ gieo.

Hình 2.2 Các loại ống dẫn hạt
- Lưỡi rạch: Có nhiệm vụ rạch rãnh trên mặt đất để gieo hạt vào rãnh, lưỡi rạch
cần đạt các yêu cầu sau.
+ Không cần lật đất dưới lên làm mất độ ẩm của đất mà chỉ tách đất
thành rãnh.
+ Rạch rãnh đủ rộng và sâu đều đúng theo yêu cầu nông học, khi làm
việc lưỡi rạch khơng vướng rác, dính đất.


12


Hình 2.5 Lưỡi rạch đĩa
- Bộ phận lấp hạt: có nhiệm vụ phủ lấp đất lên hạt đã gieo. Có khi vừa lấp vừa
nén đất để giữ độ ẩm cho hạt chóng nảy mầm. Có loại đơn giản chỉ là những vịng xích
keo lê sau lưỡi rạch. Thường dùng loại bánh lấp hạt đơn hoặc bánh lấp hạt kép 2 bánh
quay nghiêng nhau 1 góc vừa vun đất vào rãnh vừa nén đât.
- Bánh xe gieo: Còn gọi là bánh đất. Có nhiệm vụ đỡ máy gieo và truyền lực
quay cho bộ phận gieo hạt.
- Hệ thống truyền lực: Gồm các bánh răng và xích truyền lực qua từ bánh xe
gieo để làm quay bộ phận gieo, có thể thay đổi được tỷ số truyền để điều chỉnh mức
gieo. Hoạt động của bộ phận gieo nhận lực từ bánh xe gieo hoặc bánh xe lấp đất để
mức hạt gieo không thay đổi, không phụ thuộc vào tốc độ máy nhanh hay chậm.
- Tiêu gieo: Rạch thành vết thẳng trên ruộng, làm chuẩn mực về khoảng cách
cho đường gieo sau.
- Khung máy và bộ phận bắt vào máy kéo: Máy gieo có thể móc hoặc treo sau
máy kéo, hoặc dùng máy kéo làm khung để bắt các bộ phận gieo, cũng có thể là máy
gieo tự hành với khung và động cơ chuyên dụng để gieo.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đăng Tuấn Anh
Huỳnh Văn Tuấn

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Triều

13