Thiết kế mô hình tự động hóa hệ thống thu hoạch rau thủy canh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸTHUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG THU HOẠCH RAU THỦY CANH...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG THU HOẠCH RAU THỦY CANH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

THIẾT KẾ MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG HÓA

HỆ THỐNG THU HOẠCH RAU THỦY CANH

SV2021-24

Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật

SV thực hiện: Huỳnh Văn TrưởngDân tộc: Kinh

MỤC LỤC:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 5

1.1 Đặt vấn đề 5

1.2 Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học của đề tài 5

1.3 Các công trình nghiên cứu liên quan 5

1.4 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu 5

1.5 Giới hạn đề tài 6

1.6 Nội dung nghiên cứu 6

1.7 Kế hoạch thực hiện 6

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7

2.1 Giới thiệu hệ thống 7

2.1.1 Yêu cầu hệ thống 7

2.1.2 Các phương án xây dựng hệ thống điều khiển 7

2.2.3 Chọn lựa phương án tối ưu 9

2.2 Các công cụ hỗ trợ 9

2.2.1 Phần mềm thiết kế Inventor 9

2.2.2 Phần mềm lập trình PLC – GS Works 2 9

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ TÍNH BỀN CỦA HỆ THỐNG 10

3.1 Kết cấu sơ bộ của hệ thống 10

3.1.1 Bộ phận gắp 10

3.1.2 Bộ phận tách 11

3.1.3 Bộ phận đóng gói 11

3.2.4 Xe tự hành 11

3.2 Các bộ phận, chi tiết của hệ thống 12

3.3 Kiểm nghiệm độ bền trục 14

3.3.1 Số liệu đầu vào 14

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

3.3.2 Tính toán kiểm nghiệm bộ truyền xích 1 16

3.3.3 Tính toán kiểm nghiệm bộ truyền xích 2 18

3.3.4 Kiểm nghiệm độ bền của các trục 20

3.4 Kiểm nghiệm đồ bền và biến dạng của Khung máy 33

3.4.1 Tải tĩnh của khung máy 34

3.4.2 Tải động của khung máy 36

3.5 Kết luận 38

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG VÀ ĐÁNH GIÁ 39 4.1 Hệ thống điều khiển bộ phận gắp 39

4.1.1 Sơ đồ khối bộ phận gắp 39

4.1.2 Nguyên lý hoạt động bộ phận gắp 40

4.1.3 Lập trình điều khiển bộ phận gắp– PLC Mitsubishi FX3U 41

4.2 Hệ thống điều khiển bộ phận đóng gói 50

4.2.1 Sơ đồ khối hệ thống đóng gói 50

4.2.2 Nguyên lý hoạt động bộ phận đóng gói 51

4.2.3 Lập trình điều khiển bộ phận đóng gói – PLC Mitsubishi FX3U 52

4.3 Đánh giá hệ thống 57

4.3.1 Ưu điểm của hệ thống 57

4.3.2 Nhược điểm của hệ thống 57

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58

5.1 Kết luận 58

5.2 Hướng phát triển 58

TÀI LIỆU KHAM KHẢO 59

PHỤ LỤC 60

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Các bộ phận, chi tiết của hệ thống 12

Bảng 3.1: Thông số động cơ bước 14

Bảng 3.2: Thông số của động cơ, trục I, trục II 15

Bảng 3.3: Thông số bộ truyền xích 1 17

Bảng 3.4: Thông số bộ truyền xích 2 20

Bảng 3.5: Kết quả kiểm nghiệm tải trọng tĩnh trục I 21

Bảng 3.6: Kết quả kiểm nghiệm tải trọng tĩnh trục II 24

Bảng 3.7: Kết quả kiểm nghiệm tải trọng động trục I 27

Bảng 3.8: Kết quả kiểm nghiệm tải trọng động trục II 30

Bảng 3.9: Kết quả kiểm nghiệm tải tĩnh 34

Bảng 3.10: Kết quả kiểm nghiệm tải động 36

Bảng 3.11: Kết quả mô phỏng phân tích khung máy 38

Bảng 4.1: Bảng cấp phát địa chỉ của bộ phận gắp 41

Bảng 4.2: Bảng cấp phát địa chỉ của bộ phận đóng gói 52

i

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Thiết Kế Mô Hình Tự Động Hóa Hệ Thống Thu Hoạch Rau Thủy Canh

- Chủ nhiệm đề tài: Huỳnh Văn Trưởng Mã số SV: 18104058

- Lớp: 181040B Khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy

- Thành viên đề tài:

1 Lữ Hoàng Khang 18104020 181040B Cơ Khí Chế Tạo Máy

2 Lê Quốc Hiệp 18104011 181040B Cơ Khí Chế Tạo Máy

- Người hướng dẫn: TS Lê Minh Tài

2 Mục tiêu đề tài:

Thiết kế chế tạo hệ thống thu hoạch rau thủy canh hoàn toàn tự động nhằm cải thiện

và nâng cao năng suất thu được từ mô hình nuôi trồng thủy canh: rút ngắn được thờigian lao động, giảm chi phí, sức người, sức của

3 Tính mới và sáng tạo:

Hiện nay, mô hình “Nuôi trồng và canh tác rau thủy canh” đang dần thay thế cácphương pháp theo mô hình cũ: chưa tối ưu được năng suất thu hoạch rau thủy canh Tuynhiên mô hình này vẫn chưa áp dụng các thiết bị, máy móc để tối ưu năng suất làm việc,cho hiệu quả kinh tế vượt trội hơn Vì vậy cần một quy trình công nghệ tự động và khépkín để nâng cao được năng suất, rút ngắn thời gian cung ứng cho thị trường

4 Kết quả nghiên cứu:

− Mô hình tự động hóa hệ thống thu hoạch rau thủy canh (bản vẽ 2D, 3D, Mô

phỏng động, )

− Bản thuyết minh hệ thống

5 Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và

khả năng áp dụng của đề tài:

Thay đổi phương pháp sản xuất, canh tác truyền thống và đưa dần vào hệ thống kỹthuật hiện đại kết hợp với các yếu tố thời điểm, địa điểm nhằm mở rộng quy mô, diệntích và mức độ đầu tư

iii

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Hướng tới một nền nông nghiệp bền vững, thân thiệt với môi trường, thích nghi với

sự biến đổi của các yếu tố môi trường ở hiện tại và trong tương lai Giảm lao độngnông nghiệp, đẩy mạnh, nâng cao năng suất và chất lượng của lao động máy móc cũngnhư các sản phẩm của dự án

6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu

có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

không có

Ngày 13 tháng 10 năm 2021

SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài

(kí, họ và tên)

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề

tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay nền Nông nghiệp đang chuyển mình mạnh mẽ trong xu thế áp dụng cáccông nghệ thông minh của Khoa học kỹ thuật Tiêu biểu là hệ thống trồng rau thủycanh tự động Tuy nhiên đâu đó vẫn còn nhiều hạn chế trong hệ thống này Đó làm làmsao để tối ưu hệ thống sản xuất, trong khi nguồn lao động nông nghiệp ngày càng giảmmạnh, đặc biệt là trong khâu thu hoạch của quá trình sản xuất

1.2 Tính cấp thiết và ý nghĩa khoa học của đề tài

Việc thiết lập một hệ thống tự động thu hoạch khép kín rau thủy canh là một giải pháp

đi trước, thúc đẩy nền kinh tế phát triển bền vững, ổn định và bắt kịp nhịp độ phát triểncủa KH-CN Giải quyết được vấn đề thiếu hụt nhân lực xã hội, quan trọng hơn là dần thaythế lao động của con người trong xã hội CN 4.0 hiện nay Từ các yếu tố tác động đã liệt kêtrên chúng em thấy rõ được sự quan trọng và tính cấp thiết của đề tài

1.3 Các công trình nghiên cứu liên quan

Với tâm huyết cung cấp rau sạch cho mọi người dân, đội ngũ kỹ sư BKFast đãphát triển dự án thủy canh tĩnh tại nhà Bằng các thiết bị trồng rau đơn giản, gọn nhẹ

đã khắc phục được tối đa những nhược điểm so với trồng rau bằng thùng xốp Có thểứng dụng mô hình ở mọi nơi như hải đảo, miền núi, sân thượng, [1]

Một nhóm gồm 6 sinh viên ở Đà Nẵng đã sản xuất ra hệ thống sản xuất rau thủy canhbằng ứng dụng Greendy trên điện thoại thông minh Hệ thống được sử dụng các thiết bịđơn giản như máy bơm, các cảm biến thu thập thông tin về độ pH, nhiệt độ, mức nước,môdun thu phát không dây được cài đặt để thu với điện thoại thông minh [2]

1.4 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu

Mục tiêu: Thiết kế chế tạo hệ thống thu hoạch rau thủy canh hoàn toàn tự động

nhằm cải thiện và nâng cao năng suất thu được từ mô hình nuôi trồng thủy canh: rútngắn được thời gian lao động, giảm chi phí, sức người, sức của

Phương pháp nghiên cứu:

− Đọc và kham khảo các tài liệu thiết kế máy

− Tham khảo các tài liệu liên quan đến trồng rau thủy canh

− Thực nghiệm chế tạo mô hình

5

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

1.5 Giới hạn đề tài

Hệ thống máy hoàn chỉnh sẽ được thiết vào 4 bộ phận chính là gắp, tách, đóng gói

và di chuyển Tuy nghiên trong nghiên cứu này nhóm chỉ thiết kế và phát triển bộ phậngắp, tách và đóng trong hệ thống máy thu hoạch rau thủy canh

1.6 Nội dung nghiên cứu

− Chương 1: Tổng quan đề tài

− Chương 2: Cơ sở lý thuyết

− Chương 3: Thiết kế cơ khí và tính bền của hệ thống

− Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động và đánh giá

− Chương 5: Kết luận và hướng phát triển hệ thống

1.7 Kế hoạch thực hiện

− Thiết kế chi tiết mô hình 3D, bản vẽ 2D, mô phỏng hệ thống

− Kiểm nghiệm độ bền, khả năng vận hành

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu hệ thống

2.1.1 Yêu cầu hệ thống

Để thu hoạch giàn rau thủy canh, hệ thống đòi hỏi phải hoạt động theo 3 phương cơ bản (Hình 1.1) như sau:

− Phương x: máy (tay kẹp) được đưa đến gắp các rọ rau thủy canh đã xác định

− Phương z: máy (bàn nâng) được đưa lên tầng rau kế tiếp để tiếp tục thu hoạch

− Phương y: di chuyển máy (động cơ xe) đến vị trí tiếp theo cần thu hoạch rau

Hình 1.1: Các phương chiều hoạt động của hệ thống

2.1.2 Các phương án xây dựng hệ thống điều khiển

− Sử dụng mạch điều khiển là Arduino

− Các Sensor sẽ được đặt ở tay kẹp để phát hiện được ví trí cần kẹp, và được đặt ởcác tầng của giàn thủy canh để bàn nâng dừng lại để tiến hành thu hoạch

− Trục vít-me điều khiển lên xuống bàn nâng máy và động cơ xe được điều khiển bằng động cơ bước

Ưu điểm:

− Với mạch Arduino dễ dàng lập trình với hệ thống rất tinh vi cho phép quản lý thiết bị tốt hơn

− Các sensor hoạt động linh hoạt, dễ dàng điều chỉnh phù hợp theo yêu cầu đặt ra

− Điều khiển bằng động cơ bước và trục vit-me, tăng độ chính xác khi di chuyển

hệ thống máy theo yêu cầu thực hiện

Nhược điểm:

7

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

− Mạch điều Arduino không phù hợp với yêu cầu tương tác với nhiều yêu cầuphần cứng bên ngoài (trục vít-me, động cơ bước), yêu cầu các bước hoạt động của hệ thốngquá nhiều, vì vậy phải viết toàn bộ phần mềm rất phức tạp.

− Sensor vào tay kẹp để phát hiện vị trí cần kẹp, nhưng thực tế sensor có thể pháthiện rau trước khi phát hiện vị trí cần kẹp điều này làm cho máy hoạt động không chính xácnữa

− Chi phí cao

− Sử dụng mạch điều khiển là PLC

− Chỉ sử dụng một sensor để động cơ xe nhận biết vị trí thu hoạch

− Trục vít-me điều khiển bàn nâng, tay kẹp và động cơ xe được điều khiển bằng

động cơ bước

Ưu điểm:

− Dễ dàng thay đổi chương trình theo ý muốn

− Thực hiện được các thuật toán phức tạp và độ chính xác cao

− Mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng trong việc bảo quản và sửa chữa

− Cấu trúc dạng module, cho phép dễ dàng thay thế, mở rộng đầu vào/ra, mở rộngchức năng khác

− Khả năng chống nhiễu tốt, hoàn toàn làm việc tin cậy trong môi trường công nghiệp

− Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: Máy tính, nối mạng truyềnthông với các thiết bị khác

− Việc thực hiện bằng động cơ bước sẽ giúp cho máy hoạt động theo mong muốnmột cách chính xác hơn, tuổi thọ lâu dài, hoạt động bền bỉ, dễ dàng lắp đặt và thay thế, giáthành thấp

8

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Nhược điểm:

− Giá thành cao nhưng hiện nay đã giảm đáng kể

− Phải có trình độ chuyên môn cao để có thể sử dụng một cách thành thạo

− Việc sử dụng động cơ bước sẽ xảy ra hiện tượng trượt bước do lực từ trên namchâm vĩnh cửu đã yếu nên cho vị trí không chính xác hoặc nguồn điện cấp vào không đủ.Động cơ bước sẽ ồn và nóng dần lên khi hoạt động

2.2.3 Chọn lựa phương án tối ưu

Sau khi xem xét và đánh giá các phương án, nhóm nhận thấy phương án thứ 2 phùhợp nhất cho hệ thống máy Sau khi đã chọn được phương án tối ưu, nhóm đã triểnkhai thiết kế hệ thống và lập trình hệ thống theo mục tiêu đã đặt ra

2.2 Các công cụ hỗ trợ

2.2.1 Phần mềm thiết kế Invento r

- Thiết kế 3D hệ thống

- Mô phỏng hoạt động của hệ thống

- Phân tích khả năng chịu tải của hệ thống

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ TÍNH BỀN CỦA HỆ THỐNG

3.1 Kết cấu sơ bộ của hệ thống

Kết cấu của hệ thống gồm 4 bộ phận chính (Hình 2.1): bộ phận tách, bộ phận gắp, bộphận đóng gói, xe tự hành Các bộ phận này thực hiện từng tính năng từ việc thu hoạch rọrau từ bộ phận gắp sau đó được đứa đến bộ phận tách để thực hiện công đoạn tách rau rakhỏi rọ và đồng thời rau cũng sẽ được làm sạch tại bộ phận này Sau đó rau sẽ được đưaxuống công đoạn đóng gói và thành phẩm Khi hệ thống thu hoạch tại một vị trí hoànthành, xe tự hành sẽ di chuyển hệ thống sang vị trí mới để tiếp tục thu hoạch

Hình 2.2: Bộ phận gắp

10

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

3.1.2 Bộ phận tách

Sau khi rọ rau từ được đưa đến bộ phận tách (Hình 2.3) ở công đoạn này rọ rau sẽđược đưa vào bàn xoay trên để thực hiện quá trình tách rọ bằng xy lanh sau và đượclàm sạch bằng nước Trong quá trình làm sạch, nước sẽ qua các lưới lọc trở vệ bộ lọc

và được tái sử dụng Rau sau khi làm sạch sẽ xuống bàn xoay dưới để chuẩn bị chuyểnxuống bộ phận đóng gói Các rọ rau sau khi tách sẽ được xếp vào hộp đựng rọ

Sau khi hệ thống hoàn thành một quy trình thu hoạch xe tự hành (Hình 2.5) sẽ đưa

hệ thống di chuyển đến vị trí tiếp theo để tiếp tục thu hoạch

Hình 2.5: Bộ phận đóng gói

11

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

3.2 Các bộ phận, chi tiết của hệ thống

Bảng 2.1: Các bộ phận, chi tiết của hệ thống

01 Bánh xe d200 04 Cao su Đỡ khung máy

02 Khung xe M10NTT 04 Thép 2 xoay, 2 tịnh tiến

03 Xe tự hành 01

04 Khung máy 01 Thép vuông 25x25

05 Gối đỡ trục d8 06 Hợp kim gang

15 Piston lấy rọ 01 Số Hiệu: MHC2-16

16 Động cơ giảm tốc 01 Số Hiệu: JGY370 160rpm

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

28 Thanh trượt 02

29 Thùng đựng sản phẩm 01 Inox

30 Ống thép D5 03

31 Đĩa xích nâng lớn 07 Số hiệu: 40B13

32 Đĩa xích nâng nhỏ 04 Số hiệu: 40B25

33 Khung đỡ bộ truyền xích 02

34 Máng trượt b 01

35 Hộp đựng rọ 01

36 Thanh lắp giác hút 1 01 Mica Lắp vào xy lanh

37 Thanh lắp giác hút 2 01 Mica Gắp vào thùng đóng gói

45 Ống nước phi 160 01 Nhựa pvc Dài 400mm

46 Thanh cố định khung với xe 03 Thép

13

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

3.3 Kiểm nghiệm độ bền trục

3.3.1 Số liệu đầu vào

Trong quá trình máy hoạt động hệ thống máy sẽ chịu tác động của 2 trục làm việc

có nhiệm vụ nâng hạ bệ nâng để thu hoạch rau (Hình 3.1) Qua đó tải trọng của 2 trụcnày có ảnh hưởng rất lớn đến hệ thống máy Vì vậy cần kiểm nghiệm độ bền của 2 trụcnày đảm bảo hệ thống máy hoạt động an toàn

Hình 3.1 Phân tích các trục làm việc của máy thu hoạch thủy canh

Số liệu đầu vào:

Hiệu suất của các bộ truyền tra bảng 2.3 trang 19 [1] ta có:

− ŋx = 0,92 - hiệu suất bộ truyền xích (để hở)

− ŋol = 0,99 - hiệu suất truyền của 1 cặp ổ lăn

− Tỉ số truyền của bộ truyền xích 1: ux1= 2

− Tỉ số truyền của bộ truyền xích 2: ux2= 1

Tính toán số vòng quay qua các trục:

− Số vòng quay qua trục động cơ: nđc=300 vòng/phút

− Số vòng quay trục I: n1= nđc/ux1= 300/2 = 150 vòng/ phút

− Số vòng quay trục II: n2= n1/ ux2 = 150/1 = 150 vòng/phút

− Công suất của trục động cơ: Pđc= 0,059kW

− Công suất của trục I: P1= Pđc/ (ŋx. ŋol)= 0,059/ (0,92.0,99)= 0,064kW

− Công suất của trục II: P2 = P1/ (ŋx. ŋol)= 0,064/(0,92.0,99)= 0,07kW

− Momen xoắn trên trục động cơ: Tđc= 1900N.mm

− Momen xoắn trên trục I: T1 = (9,55.10^6.P1)/n1= (9,55.10^6.0,064)/150= 4074,66N.mm

− Momen xoắn trên trục II: T2= (9,55.10^6.P2)/n2= (9,55.10^6.0,07)/150=

3.3.2 Tính toán kiểm nghiệm bộ truyền xích 1

Truyền từ trục động cơ đến trục I

Thông số ban đầu:

− Tốc độ quay trên trục đĩa xích dẫn: n1=nđc=300 vòng/phút

− Công suất trên trục đĩa xích dẫn: P1=Pđc= 0,059 kW

− Tỉ số truyền: ux1= 2

− Momen xoắn: T=Tđc= 1900N.mm

− Điều kiện làm việc: Tải trọng không đổi, quay 2 chiều

− Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/ năm; 2 ca/ngày; 6 giờ/ca )

− Chọn loại xích: xích ống con lăn

Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng:

Δa = 0,004a ≈ 1.548mm, do đó a = 385mm =0.385ma = 0,004a ≈ 1.548mm, do đó a = 385mm =0.385m

Theo bảng 5.10 trang 86 với p = 12.7mm, n01 = 400vp/ph [ S ] = 8.5

Vậy S = 77.7 > [S] = 9,3: bộ truyền xích đảm bảo độ bền

Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ d1 53.07 mm

Đường kính vòng chia đĩa xích lớn d2 101.33 mm

Lực tác dụng lên trục động cơ Fr1 115.46 N

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

3.3.3 Tính toán kiểm nghiệm bộ truyền xích 2

Truyền từ trục I đến trục II

Thông số ban đầu:

− Tốc độ quay trên trục đĩa xích dẫn: n1=n1=150 vòng/phút

− Công suất trên trục đĩa xích dẫn: P1=Pđc= 0.064 kW

− Tỉ số truyền: ux1= 1

− Momen xoắn: T=Tđc= 4074,66N.mm

− Điều kiện làm việc: Tải trọng không đổi, quay 2 chiều

− Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/ năm; 2 ca/ngày; 6 giờ/ca )

− Chọn loại xích: xích ống con lăn

Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng:

Δa = 0,004a ≈ 1.548mm, do đó a = 385mm =0.385ma =(0,002-0,004)a, do đó chọn a = 1537mm =1,537m

Theo bảng 5.10 trang 86 với p = 31,75mm, n01 = 150vòng/ph[ S ] = 8.5

Vậy S = 644,24 > [S] = 9,3: bộ truyền xích đảm bảo độ bền

Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ d1 101,33 mm

Đường kính vòng chia đĩa xích lớn d2 101.33 mm

− Giới hạn bền cho phép: 610 Mpa

− Hệ số an toàn của thép: [s] = 1.5 Thông thường [s] = 1.5 ÷ 2.5 (khi tăng độ cứng: [s] = 2.5 ÷ 3, như vậy không cần kiểm nghiệm về độ cứng trục)

Ở kiểm nghiệm đồ bền trục nhóm sẽ sử dụng phần mềm inventor để mô phỏng vàphân tích lực tác dụng lên trục từ đó xem xét giới hạn bền, chuyển vị, hệ số an toàn của cáctrục từ đó đưa ra kết luận trục có đảm bảo độ bền hay không

20

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

3.3.4.1 Kiểm nghiệm tải trọng tĩnh của trục

Trục I:

Hình 3.2 Phân bố lực tải trọng tĩnh tác dụng lên trục I

Hình 3.3 Kết quả phân tích kiểm nghiệm giới hạn bền tải trọng tĩnh trục I

Bảng 3.5: Kết quả kiểm nghiệm tải trọng tĩnh trục I

Phản lực Theo phương (X,Y,Z) Phản lực Theo phương (X,Y,Z)

21

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

a) Biểu đồ nội lực tải trọng tĩnh trục I

22

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

b) Phân tích chuyển vị trục I:

Hình 3.4 Kết quả phân tích kiểm nghiệm chuyển vị tải trọng động trục I

Hình 3.4 cho thấy chuyển vị lớn nhất tại 2 điểm mắt bánh xích B và D tuy nhiênthấp hơn chuyển vị cho phép của thép và các điểm còn lại nằm trong mức an toàn nêntrục I vẫn đảm bảo độ bền

c) Phân tích hệ số an toàn trục I

Hình 3.5 Kết quả phân tích kiểm nghiệm hệ số an toàn tải trọng động trục I

Hình 3.5 cho thấy hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm là 2.35 lớn hơn hệ số antoàn cho phép ([s]=1.5) nên trục I đảm bảo độ bền

23

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Trục II:

Hình 3.6 Phân bố lực tĩnh tác dụng lên trục II

Hình 3.7 Kết quả phân tích kiểm nghiệm độ bền tải trọng tĩnh trục II

Bảng 3.6: Kết quả kiểm nghiệm tải trọng tĩnh trục IIPhản lực Theo phương (X,Y,Z) Phản Theo phương (X,Y,Z)

lực

Tại A Ax=0N Tại E Ex= 0 N

Ay=119.5N Ey=119.5NTại C C1x=0N

C1y=121NGiới hạn bền lớn nhất 176.4MPa <610MPa thõa điều kiện

24

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

a) Biểu đồ nội lực tải trọng tĩnh trục II

25

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

b) Phân tích chuyển vị trục II

Hình 3.8 Kết quả phân tích kiểm nghiệm chuyển vị tải trọng tĩnh trục II

Hình 3.8 cho thấy chuyển vị lớn nhất tại 2 điểm mắt bánh xích B và D tuy nhiênthấp hơn chuyển vị cho phép của thép và các điểm còn lại nằm trong mức an toàn nêntrục II vẫn đảm bảo độ bền

c) Phân tích hệ số an toàn trục II

Hình 3.9 Kết quả phân tích kiểm nghiệm hệ số an toàn tải trọng tĩnh trục II Hình

3.9 cho thấy hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm là 1.98 lớn hơn hệ số an

toàn cho phép ([s]=1.5) nên trục II đảm bảo độ bền

26

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

3.3.4.2 Kiểm nghiệm tải trọng động của trục

Trục I:

Hình 3.10 Phân bố lực động tác dụng lên trục I

Hình 3.11 Kết quả phân tích kiểm nghiệm độ bền tải trọng động trục I

Bảng 3.7: Kết quả kiểm nghiệm tải trọng động trục IPhản lực Theo phương (X,Y,Z) Phản Theo phương (X,Y,Z)

27

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

a) Biểu đồ nội lực tải trọng động trục I

28

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

b) Phân tích chuyển vị trục I:

Hình 3.12 Kết quả phân tích kiểm nghiệm chuyển vị tải trọng động trục I

Hình 3.12 cho thấy chuyển vị lớn nhất tại 2 điểm mắt bánh xích B và D tuy nhiênthấp hơn chuyển vị cho phép của thép và các điểm còn lại nằm trong mức an toàn nêntrục I vẫn đảm bảo độ bền

c) Phân tích hệ số an toàn trục I

Hình 3.13 Kết quả phân tích kiểm nghiệm hệ số an toàn tải trọng động trục I

Hình 3.13 cho thấy hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm là 1.78 lớn hơn hệ số antoàn cho phép ([s]=1.5) nên trục I đảm bảo độ bền

29

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Giới hạn bền lớn nhất 209.1 MPa < 610MPa thõa điều kiện

30