TỔNG QUAN
Giới thiệu về cây lục bình
Bèo tây (Eichhornia crassipes), hay còn gọi là lục bình, lộc bình, là một loại thực vật thuỷ sinh thuộc chi Eichhornia và họ Bèo tây (Pontederiaceae) Loài cây này có thân thảo và sống nổi theo dòng nước.
Cây bèo tây có chiều cao từ 40cm đến 1m, với lá hình tròn màu xanh lục, láng và nhẵn Gân lá dài và hẹp, cuốn vào nhau giống như cánh hoa Cuống lá phình ra như bong bóng, giúp cây nổi trên mặt nước Ba lá đài giống như ba cánh hoa, trong khi rễ bèo có hình dáng như lông vũ màu đen, dài đến 1m và buông rủ xuống nước.
Sang hè cây bèo nở hoa sắc tím nhạt, điểm chấm màu lam, cánh hoa trên có 1 đốt vàng
Có 6 nhuỵ gồm 3 dài 3 ngắn Bầu thượng 3 ô đựng nhiều noãn, quả nang Dò hoa đứng thẳng đưa hoa vươn cao lên khỏi túm lá
Lục bình là loại cây sống lâu năm, phát triển thông qua chồi, thân và hạt Chúng có khả năng sinh sản rất nhanh, chỉ trong vòng 60-90 ngày, một cây lục bình có thể sản sinh ra tới 250.000 cây con Hoa lục bình cũng gây cản trở giao thông trên các tuyến đường thủy.
Lục bình là loài thực vật phổ biến ở miền Tây và miền Đông Việt Nam, gồm hai loại: loại cọng to cao 45cm và loại cọng nhỏ cao 12cm, gần sát mặt nước Chúng hút nước rất nhiều, có thể làm cạn kiệt ao hồ nhanh chóng Hoa lục bình nở rộ với sắc tím nhạt vào tháng 3-4 âm lịch.
Phù bình, với lá và thân có vị ngọt cay, tính mát và không độc, có tác dụng tiêu viêm, giải độc và lành da Khi sử dụng tươi, lá bèo được giã với muối và đắp lên vùng ung nhọt, thay miếng khi khô để giảm sưng hiệu quả Nếu vết tấy bắt đầu có mủ, việc này sẽ giúp mủ chóng vỡ và giảm đau Ngoài ra, sử dụng thân và lá phơi khô, sao thơm kết hợp với các vị thuốc khác có thể chữa trị hạch cổ tràng nhạc.
Hoa có vị hơi ngọt và tính mát, giúp an thần, lợi tiểu, giải độc và trừ phong nhiệt Để giảm ho, đặc biệt là ho hen hay ho gió, có thể chưng một nắm hoa với đường phèn để uống, kết hợp thêm hoa hoè và hoa khế sẽ mang lại hiệu quả tốt hơn Đối với người cao huyết áp mãn tính, việc dùng trà hoa hàng ngày cũng giúp ổn định huyết áp.
1.1.3.2 Ứng dụng khác: Ở dạng tự nhiên, loại bèo này có tác dụng hấp thụ những kim loại nặng (như chì, thủy ngân và strontium) và vì thế có thể dùng để khử trừ ô nhiễm môi trường
Hình 1.1 Cấu tạo cây bèo Lục Bình
Bèo tây được sử dụng làm thức ăn cho gia súc, dùng ủ nấm rơm, làm phân chuồng
Hình 1.2 Bèo lục bình được sử dụng trong chăn nuôi, trồng trọt
Ngó lộc bình, giống như nhiều loại rau dân dã khác, mang đến hương vị thơm ngon không kém gì ngó sen Đọt non và cuống lá có thể được sử dụng để nấu canh với tôm, cá lóc hoặc tôm khô Hoa ngó lộc bình luộc chấm với cá kho hoặc có thể xào cùng thịt heo và lòng heo đều rất hấp dẫn.
Hình 1.3 Bèo lục bình dung làm thực phẩm
Những vấn nạn của lục bình và các biện pháp xử lý
1.2.1 Khó khăn của lục bình đem lại
- Tắc nghẽn giao thông đường thủy và các công trình thủy lợi
Giao thông đường thủy là phương tiện vận tải tiết kiệm nhất, với hệ thống sông rạch đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển hàng hóa, đặc biệt là ở các tỉnh thuộc hệ thống sông Cửu Long và miền Đông Nam Bộ.
Mặt sông bị phủ dày đặc lục bình đang gây khó khăn cho việc lưu thông của các phương tiện đường thủy, đặc biệt là ghe tàu vận chuyển hành khách và hàng hóa nông sản.
Hình 1.4 Tắc nghẽn giao thông đường thủy do bèo lục bình
- Tạo môi trường cho muỗi phát triển
Sự xâm lấn của lục bình làm giảm tốc độ dòng chảy của các kênh thoát nước, tạo điều kiện thuận lợi cho muỗi sinh trưởng, đặc biệt ở những khu vực đông dân cư và công nghiệp Nhiều thành phố như Hồ Chí Minh đã đầu tư nhiều nguồn lực để vớt lục bình nhằm khơi thông dòng chảy và giảm thiểu sự phát triển của muỗi.
Hình 1.5 Một khúc sông phủ kín bèo
- Xâm hại, làm tắc nghẽn các công trình thủy lợi
Lục bình lấn chiếm bề mặt nước và lòng lề kênh rạch tưới tiêu, làm giảm khả năng lưu chuyển nước Tình trạng bồi lắng và xâm lấn của lục bình khiến nguồn nước từ các kênh trục chính chuyển tải chậm, không đáp ứng kịp thời nhu cầu tưới tiêu cho cây trồng Điều này dẫn đến tình trạng thiếu nước sản xuất ở những địa phương nằm cuối nguồn, mặc dù đầu nguồn có thể thừa nước tưới.
Để giải quyết vấn nạn lục bình, các biện pháp khắc phục hiệu quả đã được đề xuất thay vì tiêu diệt hoàn toàn Hiện nay, các biện pháp phòng trừ tập trung vào ba phương pháp chính: biện pháp vật lý như vớt và thu gom, biện pháp hóa học, và biện pháp sinh học.
1.2.2.1 Biện pháp trục vớt và thu gom
Trục vớt và thu gom lục bình là biện pháp phổ biến trên thế giới và tại Việt Nam, đặc biệt ở những khu vực xa xôi nơi lao công rẻ hoặc không có máy móc Tuy nhiên, phương pháp thủ công này mang lại hiệu quả thấp và chi phí cao Nhiều quốc gia như Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ và Thái Lan đã phát triển máy móc chuyên dụng cho việc thu gom lục bình, bao gồm cả tỉnh Tây Ninh và thành phố Hồ Chí Minh Việc áp dụng cơ giới hóa giúp cải thiện tốc độ thu gom và tiêu hủy lục bình, nhưng vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu thực tế, dẫn đến việc nhiều nơi phải từ bỏ phương pháp này.
Hình 1.6 Vớt lục bình thủ công
Hình 1.7 Thu gom lục bình thủ công
Hình 1.8 Máy cơ giới đang dọn lục bình
Hình 1.9 Máy thu gom lục bình của Việt Nam
Hình 1.10 Máy thu gom lục bình của Việt Nam
Hình 1.11 Máy thu gom rong rêu và lục bình của Brazin
Hình 1.12 Máy thu gom rong rêu và lục bình của Đức
Hình 1.13 Máy thu gom rong rêu và lục bình của Trung Quốc
Hình 1.14 Máy thu gom rong rêu và lục bình của Trung Quốc
Trên toàn cầu, nhiều quốc gia đã áp dụng các loại thuốc trừ cỏ như Glyphosate, 2,4 D, amine, diquat và amitrole để tiêu diệt lục bình Tại Việt Nam, tỉnh Hậu Giang đã sử dụng thuốc 2,4 D để kiểm soát lục bình, nhưng hiệu quả không cao do lục bình nhanh chóng phát triển trở lại Việc sử dụng hóa chất để diệt lục bình có thể gây ra ô nhiễm môi trường nước và ảnh hưởng tiêu cực đến các loài thủy sinh, đặc biệt khi nhiều người dân sử dụng nước sông trực tiếp cho sinh hoạt Do đó, biện pháp hóa học chỉ nên được áp dụng trong trường hợp khẩn cấp và cần có sự cân nhắc kỹ lưỡng, mặc dù hiệu quả của nó không bền lâu.
Tại khu vực sông Amazon - nơi được coi là nguồn gốc của lục bình, loài thực vật này đang phải đối mặt với sự tấn công từ nhiều loài sinh vật khác nhau Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiều loài côn trùng không thể tồn tại nếu thiếu lục bình, đồng thời chúng cũng không thể phát triển hoặc tấn công các loại thực vật khác Một số loài côn trùng khác có khả năng tấn công và gây hại cho các thực vật gần gũi với lục bình Việc sử dụng thiên địch để kiểm soát sự gây hại của lục bình lần đầu tiên được áp dụng tại Mỹ vào đầu thập niên 70 của thế kỷ trước.
Từ năm 1973, 7 loài thiên địch đã được giới thiệu tại 33 quốc gia để kiểm soát lục bình, trong đó Thái Lan và Malaysia là những nước gần Việt Nam Hai loài Neochetina sp., cụ thể là N bruchi và N echhonidae, đang được sử dụng rộng rãi và được coi là những "ứng cử viên" sáng giá nhất trong việc phòng trừ lục bình.
QUI TRÌNH VỚT VÀ CẮT CHUẨN BỊ GIA CÔNG MỸ NGHỆ
Vớt
Hầu hết người dân sống nhờ nghề vớt bèo sử dụng phương pháp thủ công như chèo thuyền và sử dụng các dụng cụ như cào cỏ hay cây móc tự chế để thu hoạch Trung bình, mỗi người có thể vớt từ 100-150 kg bèo mỗi ngày.
Cắt theo yêu cầu
Hình 2.1 Bèo lục bình sau khi thu hoạch
Người dân sử dụng dao hoặc kéo để cắt thân lục bình thành đoạn dài khoảng 50-60cm, giúp dễ dàng đan các sản phẩm mỹ nghệ Sau đó, họ phơi lục bình dưới ánh nắng mặt trời Những cây không đủ độ dài sẽ được chế biến thành thức ăn cho gia súc và ủ hoai để làm phân bón.
Phơi khô
Người dân phơi thân lục bình dưới ánh nắng mặt trời để làm khô cây Thời gian cần thiết để một cây lục bình khô đạt yêu cầu của thương lái thường dao động từ 4 đến 7 ngày, tùy thuộc vào mức độ nắng.
Hình 2.2 Một mẻ phơi bèo lục bình
Đan theo khung sắt và thành phẩm
- Lục bình sau khi phơi được dùng đề làm những vật dụng có ích cho cuộc sống
Hình 2.3 Các công nhân đang đan các sản phẩm từ bèo lục bình
Hình 2.4 Nơi làm việc và sản phẩm từ bèo lục bình
CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH BÈO ĐỂ TIẾN HÀNH LÀM MÁY VỚT
Phân tích đặc điểm của cây lục bình
-Rễ cây Lục Bình là rễ chum với nhiều rễ con có màu đen rủ xuống nước, rễ có thể mọc dài đến 1 mét
-Thân cây mềm và xốp có màu xanh láng và bóng
- Tính từ rể lên hoa thì cây cao khoảng 80-90cm
- Phần thân cây có thể sử dụng cho đan lát dài 50-60cm
3.1.3 Những loại thuyền, phà thích hợp để thực hiện
Phà, hay còn gọi là chẹc, là phương tiện chính được sử dụng để gắn trực tiếp máy vớt bèo, đồng thời cũng thường được dùng để vận chuyển hàng hóa và đưa người dân qua sông.
Hình 3.1 Phương tiện di chuyển để lắp máy vớt, cắt được vẽ sơ bộ
Các phương án vớt bèo lục bình
- Các phương pháp vớt bèo hiện nay gồm:
Phương pháp vớt bèo bằng băng tải là một trong những kỹ thuật phổ biến nhất hiện nay, được áp dụng cho hầu hết các loại máy vớt bèo trên thị trường Băng tải sẽ tiếp xúc trực tiếp với bèo trên mặt nước, giúp thu gom hiệu quả.
20 một số băng tải có gắn tay móc hỗ trợ vớt bèo Bèo sẽ theo băng tải để rơi vào thùng chứa.
Phương pháp vớt bèo bằng gàu múc sử dụng xe cơ giới để thu gom bèo Đối với những cụm bèo nằm xa bờ, việc đưa xe ra giữa sông gặp nhiều khó khăn Do đó, người ta đã thiết kế tay cẩu thả máng múc để dễ dàng vớt bèo lên thùng chứa trên thuyền.
Phương pháp vớt bèo bằng trục xoắn sử dụng một trục xoắn để hút nước, cuốn bèo lên và cần có sự hỗ trợ để lùa bèo về phía đầu hút Thông thường, máy sẽ được đặt trên bờ để thực hiện việc xử lý bèo hiệu quả.
Hình 3.2 Phương án vớt bèo với gờ hỗ trợ
Hệ thống thu gom sử dụng băng tải lưới với các thanh gờ hỗ trợ, giúp quá trình hoạt động diễn ra liên tục Khi thuyền di chuyển, lục bình sẽ được đẩy về phía băng tải, và băng tải sẽ truyền động đưa lục bình lên boong tàu Điều này mang lại hiệu quả cao trong việc thu gom lục bình.
Phù hợp với các loại sông ngòi kênh rạch
Dễ lắp đặt trên thuyền
Thân bèo được giữ nguyên vẹn
Dễ kết nối với qui trình cắt
Diện tích lặp đặt trên thuyền nhỏ
Dễ dàng di chuyển đến nơi thu gom khác
Diện tích vớt bèo nhỏ
Cần người hỗ trợ trên băng tải
Hình 3.3 Phương án vớt bèo có phao chặn dòng
Hệ thống lục bình bao gồm băng tải và phao chăn lục bình, hoạt động liên tục để vớt lục bình lên boong thuyền Các phao nổi giúp gom lục bình tập trung về phía máng vớt, mang lại hiệu quả cao trong việc thu gom.
Diện tích bao quát cả song
Dễ kết nối với qui trình cắt
Cản trở các phương tiện giao thông đường thủy
Hình 3.4 Phương án sử dụng lỗ hút ngầm
Hệ thống thu gom bèo bằng máy hút ngầm hoạt động thông qua lỗ hút, giúp bèo rớt vào lồng hút Máy bơm sẽ hút nước trong lồng để tăng diện tích chứa bèo Khi lồng đầy, chúng ta có thể kéo lồng lên để gom bèo lên boong thuyền Ưu điểm của hệ thống này là hiệu quả trong việc thu gom bèo, tiết kiệm thời gian và công sức.
Thân bèo được giữ nguyên vẹn
Khó kết nối với qui trình cắt
Khó trong việc thu gom bèo lại
Hình 3.5 Phương án hút bằng trục xoắn
Hệ thống thu gom không sử dụng cánh tay hỗ trợ mà chỉ áp dụng một bộ phận hút bằng trục xoắn, mang lại hiệu quả cao trong việc thu gom.
Không sử dụng cánh tay hỗ trợ mà sử dụng lực hút khi vận hành
Có thể sử dụng thùng phuy để tái chế tạo
Thân bèo có thể bị dập nát
Khó sửa chữa khi hư hỏng
Phân tích đánh giá chọn hệ thống thu gom
Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại băng tải được sử dụng trong sản xuất, mỗi loại phục vụ cho các mục đích khác nhau nhằm nâng cao hiệu quả Để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng băng tải, việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động của chúng là rất quan trọng Do đó, việc lựa chọn loại băng tải phù hợp với yêu cầu sản xuất cần được cân nhắc kỹ lưỡng Khi chọn phương án bố trí thiết bị vận chuyển nguyên vật liệu bằng băng tải, cần chú ý đến nhiều yếu tố quan trọng.
Nắm vững đặc tính chủng loại nguyên vật liệu cần vận chuyển
Căn cứ vào công suất, khối lượng vận chuyển
Nắm vững các yếu tố về không gian, bố trí thiết bị, các kho chứa, bến bãi ở đầu và cuối đường vận chuyển
Để tối ưu hóa hiệu suất của băng tải, cần hạn chế việc thay đổi hướng chuyển động và giảm bốc dỡ tải dọc đường vận chuyển Việc này giúp đơn giản hóa thiết bị băng tải và nâng cao năng suất hoạt động.
Phải nắm vững các yếu tố sản xuất liên quan và những yêu cầu đặc biệt khác đối với máy vận chuyển băng tải
(trích hướng dẫn chọn lựa băng tải công ty Mộc Sơn)
Dựa vào đặc điểm trên, ưu, nhược và thỏa mãn yêu cầu để tài, chúng tôi chọn Phương án
Hình 3.6 Phương tiện vận chuyển đã lắp máy vớt, cắt được vẽ sơ bộ
Hình 3.7 Băng tải lưới truyền động xích
Mô tả hoạt động của máy chính
Toàn bộ thiết bị thu gom bèo sẽ được lắp đặt trên thuyền (gọi là chẹc) có tải trọng trên 6 tấn Thiết bị thu gom được gắn ở đầu mũi thuyền, trong khi thiết bị cắt được cố định trên boong Với động cơ mạnh mẽ, thuyền có khả năng di chuyển linh hoạt giữa các nhánh sông lớn và nhỏ, giúp việc chuyển khu vực thu gom bèo diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.
Khi di chuyển qua các khu vực vớt bèo và các nhánh sông khác, hệ thống cáp được sử dụng để nâng băng tải lên trên mặt nước, giúp giảm lực cản của nước và cho phép thuyền đạt tốc độ cao hơn Việc nâng băng tải trong quá trình di chuyển cũng góp phần tăng tuổi thọ của băng tải so với các loại băng tải cố định.
Bèo được thu hoạch bằng cách sử dụng băng tải và các thanh gờ hỗ trợ, trong khi tài công điều khiển thuyền để đưa băng tải vào vùng bèo Khi các thanh gờ nghiêng, bèo sẽ được kéo lên khỏi mặt nước và đưa vào boong thuyền Sau đó, quá trình cắt bèo theo tiêu chuẩn sẽ được thực hiện.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ THU GOM BÈO LỤC BÌNH TRÊN SÔNG, KÊNH RẠCH
Tính toán băng tải xích
Băng tải hoạt động kết hợp với các guồng móc để đưa lục bình lên, giúp vớt lục bình hiệu quả Để tối ưu năng suất và chi phí sản xuất, băng tải tay gạt phải hoạt động liên tục với vận tốc phù hợp, đồng thời đảm bảo thoát nước nhanh chóng.
Tên Gọi Ký hiệu Giá trị và đơn vị Chú ý
[T/ ngày] Theo yêu cầu hoạch định Góc nghiêng băng tải β 30 0 Dựa vào thiết kế , yêu cầu độ góc làm việc tối ưu của băng tải tra Bảng 1 [1]
Khoảng cách giửa các lưỡi gạt a 200 [mm] Được chọn theo kích thước thật của cây lục bình trưởng thành dài đến 50-70 cm – tham khao tài liệu [2]
Trọng lượng riêng của lục bình 𝛾 0.25
[tấn / m 3 ] lấy theo khảo sát thực tế bảng 2 tài liệu
Hệ số đầy máng 𝜃 chọn 𝜃 0,7 sách hướng dẫn máy nâng chuyển 𝜃 0,65 ÷ 0,75; [3] trang 89
Chiều cao lưỡi gạt H1 là 150 mm, được chọn phù hợp với kích thước vật liệu, thiết kế và năng suất Chiều rộng lưỡi gạt B1 là 10 mm, dựa trên thiết kế, kích thước lục bình và loại bớt chai lọ Chiều dài băng tải L là 3000 mm, căn cứ vào thiết kế và yêu cầu kỹ thuật.
Bề rộng băng tải B 1500 [mm] chọn theo kích thước vật phẩm tra bảng 3 tài liệu [4]
Chiều cao thành bên h 500 [mm] dựa theo kích thước vật phầm và thiết kế
Bảng 4.1 Dữ liệu tính toán
4.1.2 Tính vận tốc xích tải
Tham khảo tài liệu [3] trang 90/MNC
Chọn năng suất tính toán : Do băng tải chọn nghiêng 1 gốc 30 0 nên năng suất giảm đi một nửa vì vậy năng suất dùng để tính toán tăng gấp 2
Q tính toán = 2.Qhoạch định = 10 [tấn/ngày] Áp dụng công thức khi vật liệu đầy toàn bộ máng [3] trang 90
8 = 1,25 [T/h] (một ngày hoạt động 8 tiếng) b 1 – bề rộng của lưỡi gạt : 0,01 [m] h 1 – chiều cao lưỡi gạt : 0,15 [m]
V – vận tốc chuyển động của xích : [m/s]
𝛾 – khối lượng riêng của lục bình : 0,25 [T/m 3 ]
𝜃 – hệ số đầy của máng : 0,7
Chọn số răng đĩa xích
Với tỷ số truyền u = 1 ta có z1 = z2 = 27 [răng] < zmax = 120 [răng] ( trang 80 bảng 5.4)
Xác định số vòng quay của đĩa xích nlv = 60000.𝑣
Bước xích Đường kính con lăn Đường kính chốt
1 mét xích 19,05 [mm] 11,91 [mm] 5,96 [mm] 31,8 [kN] 1,9 [kg/m]
Bảng 4.2 Lựa chọn xích dẫn động
Chọn động cơ
tài liệu tham khao [4] trang 19
Hệ thống máy bao gồm hai bộ truyền, trong đó bộ truyền xích kết nối động cơ với trục làm việc Trục làm việc kết nối với trục hai thông qua bộ truyền xích có gờ tải, đảm bảo tỷ số truyền và số vòng quay nhỏ.
Tính qvl – trọng lượng tính theo mét dài của vật liệu (lục bình)
Khối lượng lục bình trên một mét dài băng tải :m’ = 𝑄
Tính qbt - trọng lượng phân bố trên một mét chiều dài xích tải :
Chọn thanh tải là thép CT3 có khối lượng riêng D = 7800 [kg /m 3 ] khối lượng của 1 thanh tải (gạt) : m = V.D = 250327386.10^ -9 7800 = 3,02 [kG] số lượng thanh tải trên một mét : n = 1000 a = 1500
Chọn : qbt = qxich + qthanh tải = 0.26 + 7.3,02 = 21,4 [kG/m]
Hình 4.1 Thanh tải gắn móc hỗ trợ vớt
Xác định lực căng trên các nhánh băng tải :
Theo [5] trang 86 ta có : Đặt F1 = F0 + Fv
S2 = S1 + qbt.L.cos30 – qbt.L.sin30 [kG]
S4 = S4 + (qbt + qvl).sin30.L1 + (qbt + qvl).cos30.L1 [kG]
F0 = kf.q.a = 4.1,9.3 = 22,8 [kG] [4] trang 85 công thức (5.16)
Fv = q.v 2 = 1,9.0,3 2 / 9,81 = 0,017 [kG] v = 1,3 [m /s] vận tốc xích q = 1,9 [kg/m] khối lượng một mét xích
F0 lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra
Fv lực căng do lực li tâm sinh ra kf = 4 hệ số phụ thuộc độ võng của xích a = 3 [m] khoảng cách trục
L = 3000 [mm] chiều dài nhánh xích
Giải thế vào phương trình ta được : đơn vị [kG]
Lực kéo cần thiết của cơ cấu truyền động: [5] trang 88
Công suất truyền động của băng tải : [5] trang 88
Trong đó : n1 = 0,99 là hiệu suất một cặp ổ lăn n2 = 0,9 là hiệu suất bộ truyền xích để hở
Công suất đĩa xích dẫn động :
Kiểm tra độ bền mỏi của bộ truyền xích
Theo công thức 3.5 / 81 [4] , công suất tính toán :
Theo công thức 5.4 và bảng 5.6, hệ số k được tính như sau: k = k0 ka kdc kđ kc kbt = 1.0, 8.1, 1.1, 1.25, 1.3 = 1.43 Trong đó, k0 = 1 (đường tâm các đĩa xích tạo với phương ngang một góc < 60 độ), ka = 1.25 (khoảng cách trục a ≤ 25p), kdc = 1.1 (đĩa căng hoặc con lăn căng xích), kđ = 1 (tải trọng tĩnh, làm việc êm), kc = 1.25 (làm việc 2 ca), và kbt = 1.3 (môi trường làm việc có bụi, chất lượng bôi trơn).
Theo bảng 5.5 [4] , n01 = 200 [v/p] , bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 19,05 [mm], công suất cho phép là [P] = 4,8 [kW] thỏa mãn điều kiện bền mòn
Pt < [P] = 4,8 [kW] Đồng thời theo bảng 5.8 : p < pmax thỏa điều kiện bước xích
Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ: ut = 1 (tỷ số bộ chuyền xích u 1 = 1, z 1 = z 2 ) nsb = nvl.ut = 152.1 = 152 [v/p]
Chọn động cơ BLDC P =3 [kW] ; n = 1000 [v/p] [internet]
Dựa vào thiết kế, xích đi qua 2 trục dẫn hướng và có cơ cấu căng xích
Theo công thức 5.12 [4] số mắt xích
4𝜋 2 𝑎 = 341,96 Lấy số mắt xích chẵn x = 342
Số lần va đập của xích : Theo 5.14/85 [4]
4.4 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền :
Theo bảng 5.2, tải trọng phá hỏng Q = 31800N, khối lượng 1 mét xích q = 1,9 kg k đ = 1,2 hệ số tải trọng động ứng với chế độ làm việc trung bình
Trong đó k f = 4 (bộ truyền nghiêng 1 góc < 40);
Theo bảng 5.10 [4] với n = 200, p = 19,05 có [s] = 8,2 Vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền
Tính toán đĩa xích
Công suất đĩa xích dẫn động
Bước xích Vận tốc của đĩa xích dẫn động
Chọn vật liệu làm đĩa xích : bảng 5.11/86 [4]
Vật liệu Nhiệt luyện Độ rắn bề mặt ứng suất tiếp xúc cho phép [𝛿 𝐻 ] , MPa Điều kiện làm việc
Thép C45 Tôi, ram HRC45 800 Không bị va đập mạnh khi làm việc,
Z < 40 Đường kính vòng chia đĩa xích: d = 𝑡 sin ( 𝜋 𝑍 ) = 19,05 sin ( 180 27 ) = 164,09 [mm] Đường kính vòng đỉnh răng: da = t.[0,5 + cotg(π/z)] = 19,05.[0,5 + cotg(180/27)] = 172.51 [mm]
Bán kính đáy : r = 0,5025d1 + 0,05 = 6,034 [mm] d1 = 11,91 [mm] đường kính con lăn bảng 5.2 [4]
Bán kính profin răng : r1 = 0,8d1 + r = 15,562 [mm] Đường kính vòng đáy răng : df = d – 2r = 164,09 – 2.6,034 = 152,022 [mm] Đường kính vành đĩa : dv = t.cotg(π/z) -1,2h = 19,05.cotg(180/27) – 1,2.18,2 = 141,14 [mm] h = 18,2 [mm] Bảng 5.2 [4]
Chiều rộng răng đĩa xích : b = 0,93.B – 0,15 = 0,93.12,7 – 0,15 = 11.66 [mm]
Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 5.18 [4]
Trong đó với z = 27, k r = 0,4 ; E = 2,1.10 5 [MPa] ; A = 106 [mm 2 ] (bảng 5.12) [4]
K d = 1 (xích 1 dãy), lực va đập trên 1 dãy xích theo 5.19 [4]
K đ = 1,2 hệ số tải trọng động, bảng 5.6
Vậy thỏa điều kiện bền tiếp xúc : 𝛿 𝐻 = 458,39 ≤ [𝛿 𝐻 ] = 800 [MPa]
Tính toán, thiết kế trục
Chọn vật liệu thép 45 có 𝛿 𝑏 ≥ 600 ứng suất cho phép [𝜎] = 63 [MPa]
Xác định công suất , moment và số vòng quay trên trục:
Pđc là công suất của động cơ đã chọn n1 = 0,99 là hiệu suất một cặp ổ lăn (bảng 2.3 [4]) n2 = 0,9 là hiệu suất bộ truyền xích để hở (bảng 2.3 [4])
Xác định sơ bộ đường kính trục: d1 ≥ √ 𝑇
Xác định tải trọng tác dụng lên trục:
Lực vòng tác dụng lên đĩa xích theo [4] trang 85
Lực hướng tâm theo công thức 5.20 [1] trang 88
Fr = kx.Ft = 1,15.1476,92 = 1698,46 [N] kx = 1,15 khi bộ truyền năm nghiêng một góc < 40 0
Lực vòng tác dụng lên mỗi đĩa xích và nối trục;
Lực hướng tâm tác dụng lên mỗi đĩa xích là :
Lực tác dụng lên các gối đỡ của trục:
Hình 4.2 Biểu đồ nội lực của trục băng tải vớt
Xác định mômen tổng uốn theo công thức 10.15 tài liệu [1]:
Momen tương đương : Mj = √𝑀 𝑗 2 + 0,75 𝑇 𝑗 2 [Nmm] công thức 10.15 [4]
Theo công thức 10.17 [4] đường kính trục tại các tiếp diện: dA = dB = dE = √ 𝑀 𝑡đ𝐴
Hình 4.3 Hình vẽ trục băng tải vớt
Chọn dA = dB = dE = 25 mm; dC = dD = 50 mm
Chọn trục 2 như trục 1 vì phần tính toán của trục 2 tương tự trục 1:
Hình 4.4 Hình vẽ trục băng tải vớt
Chọn dA = dB = dE = 25 mm; dC = dD = 50 mm
Quy trình gia công chế tạo mô hình máy vớt bèo
4.7.1 Gia công khung băng tải
Hình 4.5 Cắt phôi gia công khung
Hình 4.6 Gia công bộ khung
Hình 4.7 Cắt bằng chân đế lắp bánh xe di chuyển
Hình 4.8 Băng tải được lắp ráp sơ bộ
Hình 4.9 Lắp bộ phận giữ tay gạt
Hình 4.10 Lắp simili để lục bình không rơi xuống khoảng giữa những thanh tay gạt
Hình 4.11 Hàn tay gạt lên thanh giữ
4.7.4 Gia công trụ nâng băng tải
Hình 4.12 Hàn trụ nâng băng tải
Hình 4.13 Trụ nâng băng tải bằng dây cáp
Hình 4.14 Động cơ nối với trục kéo cáp
Hình 4.15 Động cơ được nối với băng tải
4.7.6 Lắp đặt bộ điều khiển cho mô hình
Hình 4.17 Nút điều khiển mạch
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ CẮT BÈO LỤC BÌNH
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cắt bèo lục bình
- Chiều dài đạt trong khoảng 40-60cm
- Lắp đặt được trên ghe tàu
- Bảo đảm vệ sinh công nghiệp
5.1.2 Các phương án cắt bèo lục bình
5.1.2.1Cắt bèo bằng phương pháp thủ công
Hình 5.1 Cắt bèo bằng phương pháp thủ công
- Sau khi vớt bèo lên bờ, người nông dân sẽ tiến hành bước cắt thân bèo để chuẩn bị đi phơi khô
- Cắt bèo chỉ bằng các dụng cụ như dao và thớt
- Ưu điểm: o Tận dụng hết được chiều dài thân bèo o Công cụ tối giản
- Nhược điểm: o Tốn rất nhiều thời gian để cắt được một số lượng bèo lớn o Hiệu suất công việc thấp o Không phù hợp với quy mô công nghiệp
5.1.2.2 Cắt bèo lục bình trên băng tải
Hình 5.2 Sơ đồ cắt bèo trên bang tải
- Sau khi vớt lên thuyền, ta có thể tiến hành công việc cắt ngay trên thuyền
- Lắp đặt một hệ thống vận chuyển bằng băng tải và tiến hành cắt ngay trên băng tải
- Ưu điểm: o Tăng năng suất làm việc so với việc cắt truyền thống o Lắp đặt được trên ghe thuyền o Thiết kế đơn giản
- Nhược điểm: o Chiều dài thân bèo cố định o Không tận dụng được hết phần bèo có thể sử dụng o Phải phân đầu và gốc bằng thủ công
- Mô tả hoạt động của máy
Công đoạn cắt bèo được thực hiện bởi một công nhân, bắt đầu bằng việc cắt sạch phần rễ bằng dao cắt chuyên dụng, sau đó phần rễ sẽ được chứa vào sọt riêng để dễ dàng vận chuyển lên bờ cho quá trình ủ phân sinh học Sau khi cắt rễ, công nhân xếp bèo lên băng tải với phần lá hướng vào trong, băng tải sẽ đưa bèo đến lưỡi dao để cắt đứt phần lá Phần lá sau khi cắt cũng được đựng vào sọt riêng, sử dụng làm thức ăn cho gia súc hoặc phân hữu cơ Cuối cùng, phần thân bèo sẽ được vận chuyển đến công đoạn tiếp theo để sấy khô hoặc phơi khô.
Hoạt động vớt bèo có thể được điều khiển bởi tài công, trong khi phần cắt có thể giao cho một người phụ trách Tuy nhiên, để tối ưu hóa sản lượng bèo và giảm áp lực công việc, nên có từ 3 đến 4 người tham gia thực hiện.
5.1.2.3 Cắt bèo lục bình trên băng tải có bộ phận cắt rễ
Hình 5.2 Mô phỏng bộ hệ thống cắt bèo lục bình
- Sau khi vớt lên thuyền, ta có thể tiến hành công việc cắt ngay trên thuyền
- Lắp đặt một hệ thống vận chuyển bằng băng tải và tiến hành cắt ngay trên băng tải
- Ưu điểm: o Tăng năng suất làm việc so với việc cắt truyền thống o Lắp đặt được trên ghe thuyền o Tận dụng được tối đa chiều dài thân bèo
- Nhược điểm: o Tốn công phân loại và gốc o Tốn diện tích lắp đặt
Nhóm đã nghiên cứu và quyết định chọn phương án "Cắt bèo lục bình trên băng tải có bộ phận cắt rễ" vì đây là giải pháp tối ưu nhất cho mục đích sử dụng máy, bao gồm việc tận dụng bèo để làm đồ thủ công mỹ nghệ và tiết kiệm số lượng bèo vớt lên.
Phân tích cơ cấu hoạt động
Thiết bị cắt bèo lục bình gồm 3 bộ phận chính:
Hình 5.3 Mô phỏng bộ cắt rễ bằng phần mềm
Dùng để cắt rễ của bèo trước khi đưa lên băng tải
Sử dụng cơ cấu cam lệch tâm để đẩy lưỡi dao xuống vuông góc với mặt tấm đế để cắt bèo
Sử dụng dao có hình dạng dao thẳng với 1 lưỡi cắt chính
Nguyên lý hoạt động của động cơ kéo bánh đà tạo momen xoay, làm xoay trục chính để truyền động xoay đến cam lệch tâm Cam lệch tâm này xoay và đẩy dao cắt xuống theo chuyển động tịnh tiến theo phương Y, giúp đè lưỡi dao cắt đứt phần rễ bèo Khi cam qua nửa chu kỳ, lò xo sẽ kéo bộ phận gá dao đưa lưỡi dao đi lên, chuẩn bị cho chu kỳ cắt mới.
- Bộ băng tải và dao cắt phần lá bèo
Hình 5.4 Bộ phận cắt lá của bèo lục bình
Dùng để cắt phần lá bèo sau khi đã cắt xong phần rễ
Sử dụng dao đĩa xoay trên băng tải lưỡi dao ép sát vào trục để xoay lưỡi dao và cắt phần lá
Nguyên lý hoạt động của động cơ là truyền chuyển động đến trục, khiến trục quay Lưỡi dao tiếp xúc với trục cũng quay theo nhưng ngược chiều do ma sát Chúng ta tận dụng lực cuốn của trục và lưỡi dao để cắt phần lá trên thân bèo.
- Bộ khung chân để gắn cố định băng tải, bộ cắt rễ và boong thuyền
Hình 5.5 Chân máy cắt bèo
Tính chọn bề rộng làm việc của máy
Để đạt được năng suất 5 tấn/ngày, cần tính toán bề rộng và vận tốc tiến của máy sao cho phù hợp với yêu cầu và điều kiện kỹ thuật Việc lựa chọn này rất quan trọng để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả và đạt được năng suất mong muốn.
- Bề rộng làm việc của máy: B = 1(m)
- Với bề rộng làm việc là 0,8m yêu cầu dặt ra là phải tính chọn vận tốc tiến của máy, sao cho trong 1h máy phải cắt hết 600kg
Theo kinh nghiệm thiết kế máy sử dụng sức người, vận tốc tiến của máy phụ thuộc vào người điều khiển Cụ thể, vận tốc tiến của máy tương đương với vận tốc của người điều khiển trong quá trình làm việc.
Để thuận tiện cho việc tính toán, giả định rằng máy hoạt động trong điều kiện lý tưởng, di chuyển trên đường thẳng mà không có khúc cua Trong trường hợp này, vận tốc làm việc của máy được chọn là v = 55 vòng/phút, tương đương với 0.138 m/s hoặc 5 km/h.
- Với bề rộng làm việc: B = 0,8(m)
- Diện tích máy cắt được trong 1h:
Trong điều kiện làm việc cụ thể, năng suất thu hoạch bãi Bèo (Lục bình) có thể giảm khoảng 16% so với diện tích cắt trong điều kiện lý tưởng, tùy thuộc vào đặc điểm của từng bãi.
- Diện tích máy cắt được trong 1h:
Tính toán các thông số cơ bản của bộ phận cắt
5.4.1 Tính chọn vận tốc làm việc của dao
Lực ly tâm là một lực quán tính xuất hiện trên các vật thể đứng yên trong hệ quy chiếu quay, thuộc về hệ của trường gia tốc Nó xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính, cụ thể là hệ quy chiếu quay Lực ly tâm có thể được hiểu là phản lực của lực hướng tâm tác động lên vật chuyển động theo đường cong, với thành phần lực vuông góc với vận tốc, giúp duy trì sự cân bằng cho vật trong hệ quy chiếu quay.
Hệ quy chiếu quay là một dạng hệ quy chiếu phi quán tính, trong đó chuyển động không thẳng đều Trong hệ quy chiếu này, mọi điểm quay với vận tốc góc không đổi ω quanh một tâm cố định Véctơ vận tốc tại điểm cách tâm quay một bán kính r luôn tiếp tuyến với quỹ đạo tròn, hướng theo chiều quay Khi quay hết một góc 2π, điểm hoàn thành một quỹ đạo tròn có chu vi 2πr, với độ lớn không đổi của véctơ vận tốc là ωr Vận tốc có thể được biểu diễn dưới dạng v(t) = {vx(t), vy(t), vz(t)}.
Khi đặt trục z song song với trục quay, trục x sẽ vuông góc với trục quay và hướng từ tâm quay đến điểm đang xét tại thời điểm t = 0, trong khi trục y vuông góc với hai trục còn lại.
- Như vậy tại một thời điểm bất kỳ, gia tốc của điểm cách tâm r là : a(t) = dv(t)/dt
{ax(t), ay(t), az(t)} = {dvx(t)/dt, dvy(t)/dt, dvz(t)/dt}
Hay: az(t) = 0 ax(t) = - ω 2 rsin(ωt) ay(t) = ω 2 rcos(ωt)
Véctơ gia tốc trong chuyển động tròn luôn quay với vận tốc góc ω, vuông góc với véctơ vận tốc và hướng về phía tâm quay Độ lớn của gia tốc này tỷ lệ với bình phương của ω và khoảng cách r Gia tốc ly tâm được biểu diễn qua công thức a = ω × (ω × r).
- Với ω là véc tơ vận tốc góc của chuyển động quay của hệ, r là véc tơ vị trí từ tâm quay đến điểm đang xét gia tốc ly tâm
- Lực quán tính lên vật có khối lượng m tại điểm cách tâm quay r là :
- Với m là khối lượng vật
- Độ lớn của lực là |F| = mω 2 r
Lực ly tâm luôn ngược chiều với gia tốc và hướng theo phương ly tâm Độ lớn của lực này tỉ lệ thuận với bình phương của vận tốc góc và bán kính quay.
- Cũng có thể liên hệ với tốc độ thẳng thay cho tốc độ góc : |F| = m|v| 2 / |r|
Độ lớn của lực ly tâm tỷ lệ thuận với khối lượng của vật chuyển động và bình phương của tốc độ thẳng, trong khi đó, nó tỷ lệ nghịch với bán kính của đường cong.
5.4.2 Đặc điểm và điều kiện làm việc của dao
Dao cắt là bộ phận quan trọng của máy cắt Bèo (Lục bình), hoạt động theo nguyên lý chuyển động tịnh tiến Khi cắt Bèo (Lục bình), dao có thể làm dập bề mặt, ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng sau này Do đó, thiết kế dao cần đảm bảo bề mặt Bèo (Lục bình) được giữ nguyên trạng tốt nhất để không làm giảm hiệu quả sử dụng trong tương lai.
- Làm việc trong điều kiện tự nhiên, chịu ảnh hưởng của các nhân tố tự nhiên gây ảnh hưởng tới dao như: độ ẩm, nắng, gió…
Lưỡi dao chịu va đập và mài mòn khi tiếp xúc với đất và đá, dẫn đến tình trạng bễ lưỡi dao Hiện tượng này xảy ra nhanh chóng và làm tăng lực cắt của dao.
Làm việc với dao có vận tốc lớn tiềm ẩn nhiều nguy hiểm, đặc biệt khi xảy ra sự cố như lưỡi dao bị bễ hoặc gãy do va chạm với vật cứng.
5.4.3 Yêu cầu đối với vật liệu làm dao
- Vật liệu có độ cứng cao, khối lượng nhỏ
- Vật liệu phải có độ bền và độ dẻo cần thiết
- Vật liệu chế tạo phải có khả năng chịu mài mòn lớn
Vật liệu chế tạo dao cần đảm bảo tính công nghệ tốt và kinh tế cao, nghĩa là phải dễ gia công, dễ tìm kiếm và có giá thành hợp lý.
Hiện nay, thị trường cung cấp đa dạng loại dao cắt và máy cắt bèo (lục bình) với nhiều thiết kế và đặc điểm khác nhau Do đó, việc lựa chọn dao thẳng với một lưỡi cắt chính là điều cần thiết để đảm bảo hiệu quả trong quá trình cắt.
Hình 5.6 Dao thẳng có một lưỡi cắt chính Ưu điểm:
- Có sẵn trên thị trường
- Quá trình cắt và thu Bèo ( Lục bình) thuận tiện, dễ dàng hơn
- Quá trình cắt đạt năng suất cao
- Kết cấu đơn giản, gọn gàng
- Dao có tuổi bền cao
- Qua các yêu cầu về vật liệu làm dao nói trên ta chọn vật liệu làm dao là thép gió
Việc thiết kế hình chữ nhật là hợp lý nhất khi thực hiện đồng thời ba chức năng: cắt và giữ Bèo (Lục bình).
Vì tài liệu về loại dao này còn hạn chế, chúng ta có thể tham khảo các tài liệu liên quan và kết quả thực nghiệm từ một số loại dao cắt tương tự như dao cắt của máy cắt Bèo để hiểu rõ hơn về hiệu quả và ứng dụng của nó.
Lục bình) đeo vai được sử dụng khá phổ biến hiện nay Ta tính và chọn được các thông số cơ bản của dao
Hai cạnh bên của dao cần được mài sắc với bề dày từ 5 đến 15μm Nếu chiều dày tăng lên 50 đến 55μm, cần phải mài lại Góc γ có ảnh hưởng lớn đến lực cắt trong quá trình cắt Thực nghiệm cho thấy giảm góc γ sẽ làm giảm lực cắt, trong khi tăng góc γ sẽ làm tăng lực cắt Tuy nhiên, nếu góc γ vượt quá một giới hạn nhất định, việc cắt Bèo (Lục bình) sẽ gặp khó khăn, như việc Bèo bị tuột khỏi dao và không bị đứt, gây hư hại cho bề mặt Theo tài liệu [5, trang 15, bảng 1.2], chúng ta chọn γ = 19°, e = 2 mm, l = 400 mm.
Bảng 5.1 Các thông số của dao
Tính toán bộ truyền xích cho bộ cắt lá
Tốc độ làm việc nlv = 60000.𝑣
Tỉ số truyền u = 3 nsb = nlv.u = 18,5.3 = 55,5 [vòng/ phút]
Chọn động cơ có n = 200 vòng/phút
Vậy ta chọn động cơ BLDC P = 3kW, n = 1000 vòng/phút [internet]
5.5.2 Chọn số răng đĩa xích
Với tỷ số truyền u = 3 ta có z1 = 3z2 = 51 [răng] < zmax = 120 [răng] ( trang 80 bảng 5.4)
Kiểm tra độ bền mỏi của bộ truyền xích:
Theo công thức 3.5 / 81 [4] , công suất tính toán :
Theo công thức 5.4 và bảng 5.6, hệ số k được tính như sau: k = k0 * ka * kdc * kd * kc * kbt = 1.1 * 25 * 1 * 1.1 * 25 * 1 * 3 = 1.25 Trong đó, k0 = 1 (đường tâm các đĩa xích tạo với phương ngang một góc < 60 độ), ka = 1.25 (khoảng cách trục a ≤ 25p), kdc = 1.1 (đĩa căng hoặc con lăn căng xích), kd = 1 (tải trọng tĩnh, làm việc êm), kc = 1.25 (làm việc 2 ca), và kbt = 1.3 (môi trường làm việc có bụi, chất lượng bôi trơn).
Theo bảng 5.5 [4] , n01 = 200 [v/p] , bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 19,05 [mm], công suất cho phép là [P] = 4,8 [kW] thỏa mãn điều kiện bền mòn
Pt < [P] = 4,8 [kW] Đồng thời theo bảng 5.8 : p < pmax thỏa điều kiện bước xích
Theo công thức 5.12 [4] số mắt xích
4𝜋 2 𝑎 = 114,7 Lấy số mắt xích chẵn x = 114
Cách trục theo công thức (5,13) [1] a = 760 mm Để xích không quá căng thì ∆𝑎 = 0,003a = 2 mm
Số lần va đập xích
5.5.3 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền
Theo bảng 5.2, tải trọng phá hỏng Q = 31800N, khối lượng 1 mét xích q = 1,9 kg k đ = 1,2 hệ số tải trọng động ứng với chế độ làm việc trung bình
Trong đó k f = 4 (bộ truyền nghiêng 1 góc < 40);
Theo bảng 5.10 [4] với n = 200, p = 19,05 có [s] = 8,2 Vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền
5.5.4 Tính toán, thiết kế trục băng tải
Chọn vật liệu thép 45 có 𝛿 𝑏 ≥ 600 ứng suất cho phép [𝜎] = 63 [MPa]
Xác định công suất , moment và số vòng quay trên trục:
Pđc là công suất của động cơ đã trọn n1 = 0,99 là hiệu suất một cặp ổ lăn (bảng 2.3 [4]) n2 = 0,9 là hiệu suất bộ truyền xích để hở (bảng 2.3 [4])
Xác định sơ bộ đường kính trục: d1 ≥ √ 𝑇
Xác định tải trọng tác dụng lên trục:
- Lực vòng tác dụng lên đĩa xích theo [4] trang 85
- Lực hướng tâm theo công thức 5.20 [1] trang 88
Fr = kx.Ft = 1,15.952,38 = 1095,24 [N] kx = 1,15 khi bộ truyền năm nghiêng một góc < 40 0
- Lực vòng tác dụng lên mỗi đĩa xích và nối trục;
- Lực hướng tâm tác dụng lên mỗi đĩa xích là :
- Lực tác dụng lên các gối đỡ của trục:
Xác định mômen tổng uốn theo công thức 10.15 tài liệu [1]:
Momen tương đương : Mj = √𝑀 𝑗 2 + 0,75 𝑇 𝑗 2 [Nmm] công thức 10.15 [4]
Theo công thức 10.17 [4] đường kính trục tại các tiếp diện: dA = dB = dE = √ 𝑀 𝑡đ𝐴
Tính toán bộ truyền đai cho bộ cắt rễ
Xác định các thông số bộ truyền
Từ điều kiện làm việc n = 200 (v/ph)
- Chế độ làm việc ngày 2 ca, 1 ca 4 giờ
Theo hình 4.1/trang 59 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường ký hiệu A với các thông số sau:
Kích thước tiết diện: bt=8,5 d1 = 100 mm
60000 ≈ 1,05 (m/s) < vmax = 25 m/s Theo 4.2/trang 53 Chọn ε = 0,02 hệ số trượt
Tỉ số truyền thực tế utt = 𝑑2
=> ∆u = 3,7% < 4% => Thỏa điều kiện trong giới hạn cho phép
Theo bảng 4.14 chọn sơ bộ khoảng cách trục a = 315 mm
4.315 = 1318,5 mm Tra bảng 4.13/trang 59, chọn chiều dài chuẩn l = 1250 mm
Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ i = 𝑣
Với: i : Số lần cuốn của đai v : Vận tốc đai l: 1250 mm = 1,25 m chiều dài đai
Tính chính xác khoảng cách a:
278 = 179 > ∝ 1 -Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
Trong đó Fv = qm.v 2 ; qm = 0,061
Lực tác dụng lên trục
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
Động cơ điện một chiều
Động cơ điện 1 chiều là thiết bị phổ biến nhờ vào tính năng điều khiển đơn giản và giá cả hợp lý Bài viết này sẽ trao đổi về đặc điểm, các phương pháp điều khiển, và các mạch điều khiển thường gặp của động cơ điện 1 chiều.
6.1.1 Định nghĩa Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng lượng cơ Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượng điện là máy phát điện Đối với động cơ điện 1 chiều có loại không chổi than (BLDC) và động cơ có chổi than (DC) Do động cơ BLDC thực chất là động cơ điện 3 pha không đồng bộ vì vậy nhóm chúng em chỉ xét động cơ điện 1 chiều có chổi than
6.1.2 Phân loại động cơ điện một chiều
(đây là cách phân loại theo cách kích từ) Động cơ điện 1 chiều phân loại theo kích từ thành những loại sau:
Với mỗi 1 loại động cơ điện 1 chiều như trên thì có các ứng dụng khác nhau
6.1.3 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
+ Phần chỉnh lưu ( chổi than và cổ góp)
- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện
- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều
Bộ phận chỉnh lưu có chức năng quan trọng trong việc đổi chiều dòng điện khi rotor quay liên tục Thông thường, bộ phận này bao gồm một cổ góp và một chổi than tiếp xúc với cổ góp để đảm bảo quá trình hoạt động hiệu quả.
Hình 6.1: Các pha của động cơ
Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor
Hình 6.2: Các pha của động cơ
Pha 2: Rotor tiếp tục quay
Hình 6.3: Các pha của động cơ
Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1
Khi trục của động cơ điện một chiều bị kéo bởi một lực bên ngoài, nó sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều và sinh ra sức điện động cảm ứng.
Sức điện động (EMF) là điện áp do rotor phát ra khi quay, được gọi là sức phản điện động (CEMF), vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài của động cơ Sức điện động này cũng tương tự như khi động cơ hoạt động như một máy phát điện, ví dụ khi nối điện trở tải vào đầu ra và kéo trục động cơ bằng ngẫu lực bên ngoài Do đó, điện áp đặt lên động cơ bao gồm hai thành phần: sức phản điện động và điện áp giáng do điện trở nội của cuộn dây phần ứng Dòng điện chạy qua động cơ có thể được tính theo công thức cụ thể.
I=(V_{Nguon}-V_{Phan Dien Dong})/R_{Phan Ung}
Mạch điều khiển động cơ DC
1, Điện áp đầu vào: 12V- 24V - 36V - 48VDC
2, Công suất đầu ra tối đa: 1200W
4, Xung PWM phạm vi điều chế độ rộng: 0-100%
Hình 6.4: Mạch điều khiển tốc độ động cơ
Mạch điện
Hình 6.5: Sơ đồ mạch điện mô hình băng tải vớt bèo
Hình 6.6: Sơ đồ mạch điện cơ cấu nâng băng tải bằng cáp
Hình 6.7: Sơ đồ mạch động lực cơ cấu nâng băng tải bằng cáp
6.3.2 Hoạt động của mạch điện:
Khi cắm điện vào ổ, đèn cam sáng lên cho biết hộp điện có điện Nhấn nút Start để rơ le K3 có điện, đóng tiếp điểm thường mở, duy trì mạch và cấp nguồn cho mạch điều chỉnh tốc độ Động cơ M1 hoạt động, kéo theo băng tải hoạt động Trong quá trình này, tốc độ băng tải có thể điều chỉnh qua nút vặn của mạch điều khiển Khi kết thúc, nhấn nút Stop màu đỏ để ngắt mạch và đưa về trạng thái ban đầu.
Khi nâng băng tải, nhấn và giữ nút Up để kích hoạt rơ le K1, khiến các tiếp điểm thường mở của K1 đóng lại Điều này kích động động cơ quay và đồng thời mở tiếp điểm thường đóng để khóa nút Down.
Khi hạ băng tải, nhấn giữ nút Down để kích hoạt rơ le K2, khiến các tiếp điểm thường mở đóng lại và động cơ quay ngược chiều Đồng thời, các tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra để khóa nút Up.
Để điều chỉnh độ cao của băng tải, bạn chỉ cần ấn và giữ nút cho đến khi băng tải đạt được chiều cao mong muốn, sau đó thả nút ra.
Khi băng tải gặp sự cố, ta sử dụng nút E-Stop để ngắt toàn bộ các mạch điện
Các tiêu chí an toàn
Để đảm bảo an toàn lao động cho công nhân khi vận hành máy, cần thực hiện một số biện pháp khi máy có dấu hiệu nóng hoặc quá tải.
Tủ điện cần được đặt ở vị trí khô ráo, thoáng mát và phải có nắp bảo vệ để tránh rò rỉ điện trong quá trình vận hành Trong trường hợp xảy ra tai nạn hoặc phát hiện hiện tượng bất thường như động cơ không quay, khói hoặc tia lửa điện, băng tải chạy chậm hay động cơ nóng bất thường, cần ngắt điện ngay lập tức Sau đó, tiến hành kiểm tra để xác định nguyên nhân và khắc phục sự cố trước khi cấp điện cho động cơ hoạt động trở lại.
+ Các bộ phận như động cơ, dây điện cần được che chắn để tránh hiện tượng rò rỉ điện và chập mạch
Để phòng ngừa nguy cơ cháy nổ, việc thiết kế cầu chì, aptomat và nút dừng khẩn cấp là rất cần thiết Những thiết bị này giúp tự động ngắt mạch điện khi xảy ra sự cố quá nhiệt hoặc quá tải, đồng thời cho phép công nhân có thể chủ động ngắt mạch điện khi cần thiết.
Để đảm bảo an toàn cho băng tải khi quá tải, việc lắp thêm ly hợp trên trục dẫn là cần thiết Mặc dù tốc độ quay của băng tải chậm, nguy cơ bị cuốn vào vẫn tồn tại Do đó, người lao động cần chú ý mặc trang phục gọn gàng để giảm thiểu rủi ro này.
THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Quá trình thực nghiệm
7.1.1 Mô hình đã đạt được
- Bèo được đưa lên băng tải và rớt vào vị trí nơi để bồn chứa
- Có điều chỉnh tốc độ tùy vào dòng nước chảy
- Nâng, hạ băng tải theo đúng yêu cầu
7.1.2 Mô hình còn hạn chế
- Thiếu bộ phận tay gạt để tối ưu việc gom lục bình về máng băng tải
- Khi bèo bắt đầu vào máng băng tải vẫn chưa có thành chắn dẫn đến bèo có thể bị kẹt trước máng băng tải
- Vị trí những thanh móc bèo thay vì thẳng hang nên thiết kế so le để tận dụng tối đa khoảng trống giữa những thanh móc vớt bèo
- Tính toán, thiết kế phù hợp với môi trường làm việc và năng suất đề ra của máy
- Kết quả mô hình đem lại khả quan
- Khắc phục những hạn chế thông qua việc chế tạo mô hình để đem lại kết quả tối ưu cho máy
- Năng suất đề ra của máy tiết kiệm về thời gian và nhân công thay vì vớt thủ công
- Tính toán sơ bộ về giá thành của máy rẻ hơn các máy đã có trên thị trường
- Thiết kế máy đảm bảo an toàn, hiệu quả
Dựa trên kết quả thực nghiệm và so sánh thực tiễn, máy thu gom bèo (lục bình) đã được thiết kế nhằm mang lại lợi ích trong việc thu gom và cắt loại thực vật này Thiết kế máy không chỉ phục vụ cho công việc thu gom mà còn hướng đến việc chế tạo các vật dụng trong đời sống và đồ mỹ nghệ, góp phần nâng cao giá trị sử dụng của bèo (lục bình).
