Ứng dụng solidworks và cosmos motion trong việc mô phỏng máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo bông sen 8

Ở Việt Nam, đề tài trọng điểm cấp Bộ: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp với nguồn động lực cỡ nhỏ để đào hố trồng cây, phát thực bì phục vụ trồng và chă

-

NGUYỄN THỊ THO

ỨNG DỤNG SOLIDWORKS VÀ COSMOS MOTION

TRONG VIỆC MÔ PHỎNG MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY LẮP

SAU MÁY KÉO BÔNG SEN 8

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2010

-

Nguyễn Thị Tho

ỨNG DỤNG SOLIDWORKS VÀ COSMOS MOTION

TRONG VIỆC MÔ PHỎNG MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY LẮP

SAU MÁY KÉO BÔNG SEN 8

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông - lâm nghiệp

Mã số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu

Hà Nội, 2010

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian hoàn thành luận văn tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân Nhân dịp này cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học

PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu đã dành nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và cung

cấp nhiều tài liệu có giá trị cho tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình

Tôi trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng cán bộ giáo viên, công nhân

viên chức Trường Đại học Lâm Nghiệp và các thầy cô giáo, các nhà khoa

học ngoài trường đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ;

Tôi trân trọng cảm ơn Trung tâm thực nghiệm khoa Cơ điện và công

trình, cùng các đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ, đóng góp những ý

kiến bổ ích và cung cấp những tài liệu quan trọng để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Xin trân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố, Mẹ cùng

gia đình đã thường xuyên quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vừa qua

Tôi xin cam đoan số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh mục các hình iv

ĐẶT VẤN ĐỀ i

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về công nghệ và thiết bị để tạo hố trồng cây 3

1.1.1 Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây trên thế giới 3

1.1.2 Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây ở Việt Nam 6

1.2 Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông sen - 8 10

1.3 Các phần mềm ứng dụng trong thiết kế, mô phỏng máy 12

Chương 2: MỤC TIÊU ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NỘI DUNG 18

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Mục tiêu 18

2.2 Đối tượng nghiên cứu 18

2.3 Phạm vi nghiên cứu 20

2.4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 20

Chương 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY VỚI DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ LẮP TRÊN MÁY KÉO BÔNG SEN 8 21

3.1 Xây dựng mô hình 3D các bộ phận chính của máy kéo Bông sen - 8 21 3.1.1 Mô hình 3D các chi tiết cụm đầu máy 21

3.1.2 Xây dựng mô hình 3D của cụm hộp số và khung đỡ đầu máy 23

3.2 Xây dựng mô hình 3D của cụm puly vấu 26

3.3 Xây dựng mô hình 3D hộp giảm tốc 30

3.4 Mô hình 3D các chi tiết khác của máy khoan hố 35

3.5 Mô hình 3D các chi tiết của cụm bánh trước 37

Chưong 4: LẮP RÁP VÀ MÔ PHỎNG MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY 39

4.1 Lắp ráp máy khoan hố trồng cây 39

4.2 Mô phỏng động máy khoan hố trồng cây 43

4.2.1 Phương pháp mô phỏng máy bằng Cosmos Motion 43

4.2.2 Xây dựng mô hình mô phỏng máy khoan hố trồng cây bằng Cosmos Motion 44

4.3 Khảo sát ứng suất biến dạng một số chi tiết của máy khoan hố trồng cây 46 Chương 5: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 52

5.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 52

5.2 Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm 52

5.3.Các thông số cần đo và thiết bị đo 52

5.4 Tiến hành thực nghiệm 54

5.5 Xử lý kết quả thực nghiệm 56

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 57

Kết luận 57

Khuyến nghị: 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.1 Máy khoan hố một người điều khiển 4 1.2 Máy khoan hố lắp sau máy kéo được dẫn động từ trục thu công suất 4

1.4 Một số loại lưỡi khoan hố trồng cây thông dụng 6

1.6 Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí 11 2.1 Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí 18

3.1 Cụm đầu máy của máy kéo Bông Sen - 8 23

4.4 Mô hình mô phỏng bộ phận dẫn động cho mũi khoan hố 46 4.5 Mô hình lưỡi khoan để mô phỏng ứng suất, biến dạng 49

4.7 Kết quả mô phỏng biến dạng của lưỡi khoan 51 5.1 Bố trí tenzô điện trở trên trục mũi khoan 52

5.3 Nối cầu đo với cụm phát của bộ thu phát không dây 53 5.4 Spider 8 và bộ thu phát không dây 54

5.6 Khâu đo mô men xoắn trục mũi khoan dạng khung 55

5.8 Kết quả đo mômen xoắn trên trục mũi khoan 56

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay rừng tự nhiên ở nước ta còn lại rất ít, đất trống đồi núi trọc còn chiếm diện tích khá lớn Việc khôi phục và trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc là nhiệm vụ quan trọng của ngành Lâm nghiệp

Trong việc trồng và chăm sóc rừng, khâu đào hố trồng cây là khâu công việc nặng nhọc tốn nhiều công sức Để nâng cao năng suất, cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động, đẩy nhanh tốc độ trồng rừng phủ xanh đất trống đồi núi trọc cần phải nghiên cứu, áp dụng những công cụ cơ giới hoá phù hợp cho các khâu này

Ở Việt Nam, đề tài trọng điểm cấp Bộ: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp với nguồn động lực cỡ nhỏ để đào hố trồng cây, phát thực bì phục vụ trồng và chăm sóc rừng” đã thiết kế, chế tạo

và thử nghiệm thành công máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông sen - 8 để khoan hố trồng cây trên địa hình thoải Để chế tạo mẫu máy này nếu bản vẽ thiết kế là các bản vẽ AutoCAD 2D cần nhiều công kỹ thuật trong việc giám sát, hướng dẫn Trong chuyển giao công nghệ cần hướng dẫn cho công nhân, nông dân về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, tháo, lắp, sử dụng và sửa chữa Điều này cũng khó khăn nếu dùng các bản vẽ AutoCAD 2D Mặt khác, máy được thiết kế theo phương pháp sức bền vật liệu với việc chọn hệ số an toàn cao Do đó cũng có thể dẫn đến một số chi tiết thừa hoặc chưa đảm bảo bền Để có các bản vẽ 3D dễ hiểu, trình diễn việc tháo lắp và mô phỏng chuyển động, đồng thời phân tích ứng suất biến dạng phục vụ cho việc chế tạo, hoàn thiện và chuyển giao phục vụ sản xuất, tôi tiến

hành đề tài: "Ứng dụng Solidworks và Cosmos Motion trong việc mô phỏng

máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen 8”

Ý nghĩa khoa học của đề tài

Xây dựng mô hình 3D của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông Sen - 8 bằng Solidworks; ứng dụng Cosmos Motion trong việc mô phỏng động, mô phỏng tháo, lắp máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông Sen – 8; phân tích ứng suất, biến dạng một số chi tiết của máy này

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài phục vụ cho việc chế tạo, chuyển giao công nghệ máy khoan hố trồng cây và hoàn thiện mẫu máy theo hướng giảm trọng lượng, đảm bảo độ bền cho các chi tiết

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về công nghệ và thiết bị để tạo hố trồng cây

1.1.1 Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây trên thế giới

Muốn cơ giới hoá khâu làm đất trồng rừng người ta phải xét đến yêu cầu

kỹ thuật về đất trồng rừng và điều kiện kinh tế cụ thể Một trong những yêu cầu làm đất trồng rừng là đất phải tơi xốp để cho cây phát triển, có khả năng giữ nước và bảo vệ đất, chống xói mòn duy trì độ phì trong đất Từ những yêu cầu

đó mà vấn đề làm đất, đào hố trồng cây cần có các yêu cầu kỹ thuật chặt chẽ phụ thuộc vào từng loại đất, từng loại địa hình, loại cây khác nhau

Việc tạo đào hố trồng cây có rất nhiều hình thức phong phú Hiện nay trên thế giới có nhiều loại máy đào hố trồng cây có kích cỡ khác nhau Đa số các loại máy này đều làm việc trên nguyên tắc máy khoan hố: chuyển động quay tròn của mũi khoan thực hiện nhờ dẫn động từ trục động cơ đốt trong hoặc từ trục thu công suất của máy kéo qua các bộ phận truyền lực Chuyển động lên xuống của mũi khoan được thực hiện nhờ hệ thống thuỷ lực của máy kéo hoặc dùng chính lực của tay người điều khiển cộng với trọng lượng của bản thân máy khoan

Các nước: Nhật, Mỹ, Úc,… người ta đã sử dụng rộng rãi các loại máy khoan hố trồng cây cầm tay và máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo

Gần đây các nước phát triển như: Nhật, Mỹ, Đức, Thuỵ Điển,… cũng

đã sản xuất nhiều loại máy khoan hố cầm tay một người điều khiển có kết cấu gọn nhẹ Tuy nhiên những máy này giá mua đắt, hơn nữa công suất nhỏ không khoan được hố có kích thước yêu cầu, máy do người mang trên tay nên người sử dụng nhanh mệt mỏi (hình 1.1)

Hình 1.1: Máy khoan hố một người điều khiển

Ở một số nước như: Đức, Nga, Tiệp, Canada,… đào hố trồng cây hay đào

hố để phục vụ vào các công việc khác người ta chủ yếu dùng máy khoan hố như:

ES - 35B(Đức), VINMAN, ES- 35G, BM - 45, MOTOROBOT, PK - 62…

Ở Nga đã có phát minh máy cuốc hố trồng cây lắy sau máy kéo, làm việc theo nguyên lý dùng cơ cấu cam kết hợp với lò xo để tạo ra hố, tuy nhiên mẫu máy này chưa được sản xuất hàng loạt và chưa thấy áp dụng rộng rãi

Ở nhiều nước phát triển đã chế tạo các loại máy khoan hố trồng cây lắp sau các loại máy kéo bánh hơi Các loại máy kéo này có hai chuyển động là: chuyển động quay và chuyển động lên xuống của mũi khoan Chuyển động quay của mũi khoan nhờ dẫn động cơ khí từ trục thu công suất phía sau của máy kéo, qua truyền lực các đăng và qua hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc trục vít Chuyển động lên xuống của lưỡi khoan được thực hiện nhờ hệ thống treo phía sau máy kéo với dẫn động thuỷ lực (hình 1.2

Công việc đào hố không chỉ phục vụ cho việc trồng cây mà còn phục

vụ cho rất nhiều việc khác như: đào hố để đưa phân bón vào rễ gốc cây làm cho hiệu quả phân bón tăng 200% so với công việc bón phân trên mặt đất Khoan hố để chôn cọc nhà tạm, nhà du lịch trong các trang trại nông - lâm nghiệp hay khu du lịch Các công việc này thường dùng lưỡi khoan xoắn hoặc lưỡi khoan cánh nâng, khoan hố sâu từ 50 cm đến 100cm đưa đất ra ngoài hố khoan, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chôn cọc hay cột Công việc khoan hố còn được áp dụng trong việc thăm dò sơ bộ nền đất xây dựng đường lâm nghiệp Việc trồng cây trên các công viên, bờ đường hè phố thường trồng các cây to vị trí hố chính xác, điều kiện địa hình thuận lợi người ta dùng mũi khoan xoắn ốc hay mũi khoan dạng thìa để khoan, mũi khoan có đường kính khoảng 40cm đến 100cm có khả năng khoan với độ sâu từ 50cm đến 120cm,

có nhiều trường hợp phải kết hợp với đào thủ công bằng cuốc, xẻng,… Đối với việc trồng cây lâm nghiệp thường là trồng cây nhỏ, khối lượng trồng lớn với những điạ hình phức tạp có nhiều cây thực bì người ta khoan hố chủ yếu bằng lưỡi khoan dạng khung, lắp trên máy khoan hai người khiêng (hình 1.3) Công việc đào hố bằng thủ công (cuốc chuyên dùng) cũng được người ta áp dụng ở những địa hình đặc biệt khó khăn

Hình 1.3 Máy khoan hố hai người khiêng

Bộ phận làm việc của máy khoan hố là mũi khoan Hiện nay có khoảng hơn 10 loại lưỡi khoan hố được sử dụng cho nhiều loại đất khác nhau Hình 1.4: giới thiệu một số loại lưỡi khoan thông dụng

a b c

Hình 1.4: Một số loại lưỡi khoan hố trồng cây thông dụng a,b: lưỡi khoan hình xoắn ốc; c: lưỡi khoan dạng khung

1.1.2 Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây ở Việt Nam

Ở nước ta hiện nay việc đào hố trồng cây chủ yếu bằng công cụ thủ công, người lao động phải làm việc trong điều kiện cực kỳ nặng nhọc, năng suất lao động thấp Vì vậy việc áp dụng cơ giới hoá vào sản xuất lâm nghiệp, tạo ra và sử dụng các loại đào hố trồng cây là việc làm hết sức cần thiết

Để đào hố bằng thủ công người ta dùng cuốc, thuổng, mai,… Đất sau khi thu dọn, làm sạch thực bì, san ủi,… người công nhân dùng cuốc, thuổng, mai đào hố, tạo thành hố để trồng cây

Đất rừng nước ta có nhiều nơi có địa hình chia cắt, hiểm trở, độ dốc lớn Tuy nhiên, ở nhiều nơi đất trống đồi trọc lại phân bố trên địa hình thoải với diện tích đất lớn (như ở Tây Nguyên, Tây Bắc, và nhiều nơi ở các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc,…); ở đây hoàn toàn có thể áp dụng những công

cụ cơ giới hoá cho việc đào hố trồng cây Việc tận dụng những nguồn động

cơ giới hoá các khâu sản xuất lâm nghiệp trước hết khâu đào hố trồng cây là hướng đi thích hợp

Vào những năm 1960-1980 nước ta đã nhập rất nhiều loại máy khoan

hố trồng cây cầm tay hai người khiêng loại ES - 35B (hình 1.5) do Đức chế tạo, loại máy này mômen quay được truyền từ trục động cơ qua côn ly tâm, qua bộ truyền bánh răng nón, qua khớp nối trục, qua hộp giảm tốc đến mũi khoan Hành trình lên xuống của mũi khoan là nhờ lực ấn tay người điều khiển cộng với trọng lượng bản thân máy Loại máy này trong những năm

1960 - 1970 đã được sử dụng ở nhiều vùng để đào hố trồng cây Tuy nhiên máy này còn có một số nhược điểm là trọng lượng máy nặng, khi khoan máy rung động, khi lưỡi khoan ăn vào đất tạo ra momen phản kháng tác động lên tay hai người điều khiển, người sử dụng rất mệt nhọc Hơn nữa, lưỡi khoan có kết cấu chưa phù hợp với đất Việt Nam, lực ấn lớn, sau khi khoan thành hố bị miết, ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây trồng Ngoài ra việc khởi động máy còn nặng nề, một số bộ phận dễ hư hỏng trong khi không có phụ tùng thay thế Vì vậy cho đến nay loại máy này hầu như không còn được sử dụng ở nước ta

Hình 1.5: Máy khoan hố ES – 35B

Năm 1970 theo chương trình hợp tác với Thuỵ Điển chúng ta đã nhập vào một số công cụ tạo hố trồng cây bán cơ giới Nguyên tắc làm việc của công cụ này hoàn toàn bằng dẫn động cơ khí, dùng lực chân người công nhân

ấn hai má ghép ngập sâu vào trong đất từ 15cm đến 20cm rồi xoay chốt làm hai má ghép tách ra ép chặt đất sang hai bên tạo nên hố trồng cây Loại máy này chỉ được áp dụng hạn chế ở nơi đất tơi xốp và trồng cây có bầu nhỏ

Sau khi đất nước ta thống nhất năm 1976 một số lâm, nông trường ở miền Nam đã áp dụng một số thiết bị lắp sau máy kéo để khoan hố trồng cây đạt hiệu quả rất cao

Ở vùng Tây Nguyên, người ta đã sử dụng một số máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo bánh hơi như MTZ - 50, UTB để đào hố trồng cây cao su

và cây cà phê Những máy kéo này là những máy kéo bánh hơi nông nghiệp

có công suất tương đối lớn, trong khi đó máy khoan hố chỉ cần sử dụng một phần nhỏ công suất, khi khoan hố không sử dụng hết công suất của máy kéo

Để sử dụng có hiệu quả các loại máy khoan hố trồng cây đã nhập vào nước ta, tăng cường cơ giới hoá khâu làm đất lâm nghiệp, để đáp ứng được nhu cầu đào hố trồng cây từ trước đến nay đã có một số tác giả nghiên cứu về máy khoan hố và cải tiến các loại lưỡi khoan hố trồng cây

Từ những năm 1970 khoa Cơ giới trồng rừng (nay thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) đã nghiên cứu cải tiến máy khoan hố trồng cây

ES - 35B: Nghiên cứu cải tiến hộp khởi động máy tạo thuận lợi dễ khởi động cho máy khoan hố trồng cây đã đạt được những kết quả tốt; Cải tiến lưỡi khoan dạng xoắn ốc mục đích làm giảm trọng lượng của mũi khoan mà vẫn đảm bảo được chất lượng khoan hố trồng cây; Cải tiến ống xả, cải tiến lưỡi khoan ruột gà, cải tiến lưỡi khoan dạng khung cho phù hợp hơn với điều kiện Việt Nam

Năm 1998 nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học K41, khoa Công nghiệp và phát triển nông thôn trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu:”Sự ảnh hưởng của tải trọng ấn khi khoan và độ cứng của đất tới mômen cản của đầu trục máy khoan” [1]

Ở Trường Đại học Lâm nghiệp, năm 2002 thạc sỹ Hoàng Hữu Đao đã thực hiện đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số hình học của lưỡi khoan đến tiêu hao công suất và độ nén chặt của thành hố" đã xác định được một số thông số tối ưu của lưỡi khoan dạng khung [5] Tác giả đã xác định được: Ảnh hưởng của các thông số hình học của lưỡi khoan đến tiêu hao công suất và độ nén chặt của thành hố; xây dựng được mô hình hồi quy thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số cấu tạo chính như góc sau , góc mài , và độ tù  của lưỡi khoan dạng khung tới mômen cản tác dụng lên trục khoan và do đó ảnh hưởng tới tiêu hao công suất khi khoan hố trồng cây; xây dựng được mô hình hồi quy thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số cấu tạo chính như góc sau , góc mài , và độ tù  của lưỡi khoan dạng khung tới độ nén chặt đất trên thành hố khoan

Cũng ở trường Đại học Lâm nghiệp trong những năm qua một số sinh viên làm khoá luận tốt nghiệp đã nghiên cứu và thiết kế nhiều kiểu máy khoan

hố trồng cây lắp sau máy kéo cỡ nhỏ bốn bánh và hai bánh

Năm 2002, kỹ sư Nguyễn Hồng Quang, đã thực hiện đề tài thiết kế máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen – 8 [20]

Năm 2003, kỹ sư Đinh Thị Thu Hà, đã thực hiện đề tài thiết kế máy khoan hố trồng cây với dẫn động thuỷ lực lắp sau máy kéo Bông sen – 20[6]

Năm 2003, kỹ sư Nguyễn Thị Diện, đã thực hiện đề tài thiết kế máy cuốc hố trồng cây lắp sau máy kéo Bông Sen – 20 [4]

Năm 2004, kỹ sư Vương Văn Minh, đã thực hiện đề tài thiết kế bộ phận điều khiển tự động máy khoan hố trồng cây dẫn động thuỷ lực 180 [17]

Năm 2005, kỹ sư Lưu Thị Thuỳ Linh, đã thực hiện đề tài thiết kế máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Shibaura [16]

Những đề tài trên là những nghiên cứu lý thuyết mang tính thăm dò chứ chưa thể chế tạo và đưa vào sản xuất

Năm 2005 đề tài trọng điểm cấp Bộ: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp với nguồn động lực cỡ nhỏ để đào hố trồng cây, phát thực bì phục vụ trồng và chăm sóc rừng” do PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công máy khoan

hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông Sen - 8 để khoan hố trồng cây trên địa hình thoải [3] Kết quả đề tài đã: Xác định được mômen cản

và tiêu hao công suất trên trục máy khoan khi khoan hố trồng cây bằng hai loại mũi khoan thông dụng (là mũi khoan dạng khung và mũi khoan xoắn ruột gà) trên một số dạng đất rừng điển hình ở miền Bắc nước ta; đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông Sen – 8 để khoan hố trồng cây trên địa hình thoải

Năm 2006, PGS.TS Nông Văn Vìn trong khi thực hiện đề tài cấp nhà nước KC 07 - 26 đã thiết kế chế tạo và khảo nghiệm trong sản xuất máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Shibaura [21]

1.2 Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông sen - 8

Năm 2005, để tạo ra công cụ cơ giới hoá cho việc đào hố trồng cây, nâng cao năng suất, giải phóng sức lao động thủ công nặng nhọc, mang lại hiệu quả kinh tế Đề tài cấp bộ do PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì đã thành công trong việc nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp với nguồn động lực cỡ nhỏ để đào hố trồng cây, một trong

những sản phẩm của đề tài là máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp

trên máy kéo Bông Sen – 8 (hình 1.6)

Hình 1.6: Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí

Máy kéo Bông Sen – 8 gồm hai phần chính là động cơ và hệ thống truyền lực Động cơ của máy kéo là động cơ Diezel R180 có số vòng quay

2400 vòng/phút, công suất 8 mã lực Hệ thống truyền lực gồm bộ truyền dây đai, côn ma sát, hộp số, ly hợp vấu chuyển hướng và cặp bánh chủ động Động cơ được lắp trên khung, khung lắp cứng vào hộp số của máy kéo

Trong thực tế loại máy kéo này chủ yếu dùng trong nông nghiệp hầu như chưa được áp dụng vào sản xuất lâm nghiệp vì chưa có những thiết bị chuyên dùng Để sử dụng máy kéo cỡ nhỏ cho sản xuất lâm nghiệp, cho trang trại cần phải nghiên cứu chế tạo ra các thiết bị chuyên dùng lắp với chúng Với cấu tạo và đặc tính kỹ thuật nêu trên, máy kéo Bông Sen – 8 được chọn làm nguồn động lực cho máy khoan hố trồng cây ở đề tài cấp bộ

Máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông Sen - 8 gồm các bộ phận chính như: cụm puly vấu, bộ truyền đai, hộp giảm tốc bánh răng côn, giá

đỡ hộp giảm tốc, tay đòn, mũi khoan,… Cụm puly vấu có kết cấu đặc biệt để đàu trục thu công suất chỉ truyền mômen xoắn chứ không chịu lực ngang Truyền động cho mũi khoan được thực hiện từ trục thu công suất của máy kéo qua cụm puly vấu qua bộ truyền đai, qua cặp bánh răng côn của hộp giảm tốc, qua ống nối đến trục mũi khoan Hộp giảm tốc bánh răng côn làm nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ trục nằm ngang sang trục thẳng đứng vuông góc với mặt đất và tăng mômen quay

1.3 Các phần mềm ứng dụng trong thiết kế, mô phỏng máy

Hiện nay, việc mô hình hoá trên máy tính các kết cấu, chi tiết cơ khí,… đang là một nhu cầu ngày càng tăng trong các lĩnh vực sản xuất cũng như trong công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học Nhiều phần mềm nổi tiếng đã

ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu này Tuy nhiên mỗi phần mềm đều có những mặt mạnh riêng cũng như có những mặt hạn chế Do đó nhiệm vụ của nhà thiết kế là phải biết rõ và vận dụng được các ưu điểm của một phần mềm vào trong công việc của mình

Phần mềm AutoCAD

Phần mềm AutoCAD là một trong những phần mềm phổ biến và được nhiều người sử dụng trong các phần mềm trợ giúp thiết kế CAD[15] Phần mềm AutoCAD là phần mềm dùng thực hiện các bản vẽ kỹ thuật trong các ngành: Xây dựng, Cơ khí, Kiến trúc, Điện, Bản đồ….AutoCAD là công cụ hỗ trợ đắc lực cho các cán bộ kỹ thuật, kiến trúc sư, kỹ thuật viên, công nhân kỹ thuật, hoạ viên,…hoàn thành các sản phẩm thiết kế của mình

Sử dụng phần mềm AutoCAD chúng ta có thể vẽ thiết kế các bản vẽ hai chiều 2D, thiết kế mô hình ba chiều 3D, tô bóng các vật thể Phần mềm này có

các đặc điểm nổi bật là: Chính xác; năng suất cao nhờ các lệnh sao chép (thực hiện bản vẽ nhanh); dễ dàng trao đổi giữ liệu với các phần mềm khác

AutoCAD là một trong các phần mềm thiết kế sử dụng cho máy tính cá nhân Đây là phần mềm có tính chính xác cao, lưu trữ dữ liệu chính xác Sử dụng AutoCAD trao đổi dữ liệu bản vẽ với các đồng nghiệp, khách hàng….Phần mềm AutoCAD tương thích với các phần cứng và phần mềm phổ biến trên thị trường Sự phát triển của phần mềm gắn với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ thông tin

Phần mềm Autodesk Inventor

Phần mềm Autodesk Inventor đã thể hiện được các mặt mạnh của một phần mềm CAD từ lĩnh vực mô hình hoá 3D đến việc xây dựng các bản vẽ kỹ thuật [10]

Autodesk Inventor là một hệ thống thiết kế cơ khí 3D được xây dựng với công nghệ thích nghi (adaptive technology) cùng với các khả năng mô hình hoá khối rắn Autodesk Inventor cung cấp các công cụ cần thiết để thực hiện các dự án thiết kế, từ việc vẽ phác ban đầu cho đến việc hình thành các bản vẽ kỹ thuật cuối cùng

Phần mềm Autodesk Inventor gồm có các công cụ tạo mô hình 3D, quản lý thông tin, làm việc nhóm và các hỗ trợ kỹ thuật Với Autodesk Inventor, ta có thể: Tạo các mô hình 3D và các bản vẽ 2D; tạo các chi tiết thích nghi, các chi tiết và các bản vẽ lắp nhóm; quản lý hàng ngàn các chi tiết

và các mô hình lắp ghép lớn; sử dụng các ứng dụng third-party với chương trình dao diện API (Application Program Interface); sử dụng VBA để truy cập Autodesk Inventor API Tạo các chương trình thực hiện các chức năng có tính lặp Từ thực đơn Help, chọn Programmer Help; nhập các file SAT, STEP, AutoCAD, Autodesk Mechanical Desktop để dùng cho Autodesk Inventor Xuất các file Autodesk Inventor sang AutoCAD, Autodesk Mechanical

Desktop và các file IGES; Làm việc nhóm với nhiều thành viên thiết kế trong quá trình xây dựng mô hình; Liên kết với các công cụ Wed để truy cập các nguồn tài nguyên công nghiệp, dùng chung dữ liệu với các cộng sự; Autodesk Inventor là một công cụ mô hình hoá các khối rắn dựa trên các đối tượng Từ

đó các nhà thiết kế có thể tạo các mô hình cơ khí 3D

Phần mềm Adams

Adams (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) là phần mềm chuyên dùng trong việc mô phỏng động lực học cơ hệ nhiều vật [7] Đặc biệt Adams được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực động lực học xe máy, va chạm, người máy, công nghệ vũ trụ… Chương trình này giúp người sử dụng giải quyết các vấn đề nghiên cứu khoa học của mình mà không cần biết sâu về các thuật toán sử dụng trong Adams Adams cho phép nhập mô hình hình học

từ hầu hết các chương trình Cad, Adams sẽ chuyển dữ liệu từ các file này vào các file dữ liệu chuẩn trong Adams Ý nghĩa của việc nhập các mô hình cần

mô phỏng rất phức tạp, vì thế nếu xây dựng trực tiếp chúng trong Adams thì

sẽ mất rất nhiều thời gian vì đây không phải là phần mềm chuyên về Cad Do vậy đối với các mô hình phức tạp thường được xây dựng trên các phần mềm chuyên dùng về Cad như Catia, ProEngineer,… Sau khi xây dựng xong, mô hình này được xuất ra các file có một trong các định dạng trên (Prasolid, igbs, step hoặc dxf/dwg) và được nhập vào Adams để tiến hành các bước tiếp theo Thư viện rộng lớn về các khớp nối và ràng buộc có sẵn trong Adams cho phép người sử dụng tạo được các khớp nối động học của cơ hệ Khi mô hình đã thiết lập xong, Adams kiểm tra mô hình và chạy mô phỏng bằng cách giải các phương trình động lực học

Phần mềm Ansys

Ansys là một gói phần mềm phân tích phần tử hữu hạn hoàn chỉnh dùng để mô phỏng, tính toán thiết kế trong công nghiệp [8] Ansys đã và đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật như: kết cấu, nhiệt, điện từ, thuỷ khí, va chạm, âm thanh (tiếng ồn), tương tác giữa các trường vật lý (ví dụ vừa điện vừa cơ khí trong piezo), và đặc biệt là các chức năng nâng cao cho phép tối ưu hoá trong thiết kế Một số điểm mạnh của phần mềm này là: Ansys có khả năng giao tiếp với các phần mềm thiết kế thông dụng hiện nay như Autocad, Solidworks, cho phép tận dụng được những điểm mạnh của các phần mềm này; Ansys cho phép nhập giá trị cho các tham số dạng hàm và dạng bảng từ file, xuất dữ liệu kết quả ra file và khai thác kết quả dưới nhiều hình thức khác nhau (biểu đồ, đồ thị, hoạt hình,v.v ); Ansys cho phép lập trình bằng ngôn ngữ dạng Script, giúp mở rộng khả năng linh hoạt trong thiết lập mô hình, điều kiện biên và khai thác kết quả tính toán; Ansys có khả năng ghép nối song song nhiều máy tính (xử lý song song)

để tăng tốc độ tính toán gải quyết các bài toán phức tạp; Ansys – Multiphysics

là sản phẩm tổng quát nhất của Ansys, nó chứa tất cả các khả năng của Ansys

và bao trùm tất cả các lĩnh vực kỹ thuật

Phần mềm Solidworks

Trong nhóm các phần mềm tự động hoá thiết kế 3D [11], [12], [13], 14] (trong không gian 3 chiều) phổ biến, phần mềm Solidworks đã và đang khẳng định vị trí vững chắc dẫn đầu thế giới cho phép người sử dụng xây dựng mô hình 3D cho các chi tiết, lắp ghép chúng thành một sản phẩm hoàn chỉnh, kiểm tra động học, cung cấp thông tin về vật liệu,….Hơn thế nữa, tính mở và tính tương thích của Solidworks cho phép nhiều phần mềm ứng dụng nổi tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nó; Solidworks cũng kết xuất ra các file dữ liệu định dạng chuẩn để người sử dụng có thể khai thác mô hình

trong môi trường các phần mềm phân tích khác Ví dụ: các phần mềm phân tích ANSYS, MSC, … có thể kiểm tra mô hình về phương diện ứng suất, biến dạng, nhiệt; xác định tần số dao động riêng; mô phỏng tương tác của dòng chảy khí (hoặc chất lỏng) với mô hình Các phần mềm COSMOS, ADAMS,… có thể kiểm tra các thông số động học hay động lực học của mô hình, các phần mềm Z-Casting, Pro-Casting,… có thể mô phỏng quá trình đúc sản phẩm Đây là phần mềm thể hiện tư duy thiết kế và công nghệ lập trình mới

Solidworks là một công cụ đắc lực cho việc thiết kế tự động các vật thể 3 chiều (3D), giúp cho các kỹ sư tự thể hiện các ý tưởng sáng tạo của mình trong thiết kế một cách trực quan tối đa ngay trên chi tiết 3D mà lúc đầu không quan tâm đến kích thước cụ thể của chi tiết, nhanh chóng thể hiện chi tiết đã thiết kế thành bản vẽ kỹ thuật truyền thống (2D), thiết kế tạo khuôn, tạo mẫu cho lĩnh vực đúc một cách nhanh chóng từ các chi tiết đã được thiết kế

Sau khi dựng được mô hình 3D và gán vật liệu cho các khối lượng ta tiến hành lắp ghép chúng lại với nhau theo đúng thiết kế Trong Solidworks, việc lắp ghép các chi tiết được thực hiện một cách dễ dàng nhờ lệnh Mate với đầy đủ các ràng buộc song song (Parallel), vuông góc (Perpendicular), tiếp xúc (Tangent), đồng tâm (Concentric), khoảng cách (Distance), góc (Angle), trùng hợp (Coincident)

Kết luận chương 1

Qua tìm hiểu về công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây cho thấy: việc đào hố trồng cây được áp dụng bởi nhiều loại hình công nghệ và thiết bị Ở các nước trên thế giới có nhiều loại máy đào hố trồng cây có cỡ khác nhau, đạt năng suất cao Ở nước ta cho đến nay, việc đào hố trồng cây chủ yếu bằng thủ công, người lao động phải làm việc trong điều kiện cực kỳ mệt nhọc, năng suất lao động thấp

Thực tế đã có nhiều công trình nghiên cứu về các loại máy khoan hố trồng cây, song phần lớn những nghiên cứu đó tập trung vào các nước có nền công nghiệp tiên tiến Ở nước ta, đề tài trọng điểm cấp bộ năm 2005 do PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì đã thiết kế và chế tạo thành công máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông Sen – 8 Tuy nhiên, để sản xuất hàng loạt và sử dụng rộng rãi vào thực tiễn sản xuất cần hoàn thiện thiết kế thêm, chuyển giao công nghệ và đề ra một số chế độ làm việc hợp lý

Ở đề tài cấp bộ bản thiết kế gồm các bản vẽ bằng phần mềm AutoCAD 2D Trong khi máy có cấu tạo phức tạp, nhất là cụm puly vấu, hộp giảm tốc bánh răng côn,… Khi chế tạo cần nhiều công kỹ thuật để hướng dẫn chỉ đạo gia công, lắp ráp Sau khi chế tạo để chuyển giao, áp dụng vào sản xuất cần phải giảng giải về cấu tạo và nguyên lý làm việc Điều này gặp nhiều khó khăn nếu chỉ có bản vẽ 2D và mẫu máy Trong khi đó, hiện nay có nhiều phần mềm thiết kế mô phỏng máy có thể tạo ra các bản vẽ 3D mô phỏng hoạt động, lắp và tháo các cụm máy Qua tìm hiểu cho thấy, chưa có đề tài nào nghiên cứu cho việc hoàn thiện các kết cấu của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông Sen - 8 theo hướng thiết kế tối ưu và chuyển giao cho sản xuất, việc ứng dụng các phần mềm tin học vào việc mô phỏng máy là cần thiết Xuất

phát từ những lý do trên, tôi tiến hành đề tài luận văn: "Ứng dụng Solidworks

và Cosmos Motion trong việc mô phỏng máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen - 8”

Trong đề tài này, tôi sử dụng phần mềm Solidworks để mô phỏng máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Bông Sen – 8

Chương 2 MỤC TIÊU ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu

Xây dựng mô hình 3D và mô phỏng máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen - 8; thuận tiện cho việc chỉ đạo gia công chế tạo và chuyển giao công nghệ, đồng thời phân tích ứng suất, biến dạng một số chi tiết làm việc quan trọng của máy làm căn cứ cho việc hoàn thiện thêm kết cấu của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen – 8

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máy khoan hố trồng cây dẫn động

cơ khí lắp trên máy kéo Bông sen - 8 do đề tài cấp bộ tạo ra khi làm việc trên đất lâm nghiệp

Đề tài cấp bộ: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp với nguồn động lực cỡ nhỏ để đào hố trồng cây, phát thực bì phục vụ trồng và chăm sóc rừng” do PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì cùng một số cán bộ khoa Công nghiệp và phát triển nông thôn - Trường Đại học Lâm nghiệp thực hiện đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông sen - 8 để khoan hố trồng cây trên địa hình thoải có cấu tạo như sau (hình 2.1):

Hình 2.1: Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí

Mũi khoan 8 được lắp với trục then hoa 7 qua ống nối Trục then hoa 7 chạy trong trục bị động của hộp giảm tốc bánh răng côn Trục này là trục rỗng

có then hoa ở phía trong Nhờ vậy trục then hoa cùng với mũi khoan có thể được nâng lên hoặc hạ xuống theo phương thẳng góc với mặt đất Hộp giảm tốc bánh răng côn 6 lắp trên khung 12, khung này được lắp cứng vào thân của máy kéo bằng các bulông

Truyền động cho mũi khoan được thực hiện từ trục thu công suất của máy kéo qua cụm puly vấu, qua bộ truyền đai, qua cặp bánh răng côn của hộp giảm tốc, qua ống nối đến trục mũi khoan

Cụm puly vấu có kết cấu đặc biệt để đầu trục thu công suất chỉ truyền momen xoắn chứ không chịu lực ngang Cụm này có cấu tạo như hình 2.2

Hình 2.2: Cụm puly vấu

Mômen quay được truyền từ trục thu công suất của máy kéo (hình 2.2) qua ly hợp vấu qua bộ truyền đai 4-5 qua hộp giảm tốc bánh răng côn làm quay trục then hoa và trục mũi khoan Hành trình đi lên đi xuống của trục mũi khoan được thực hiện bằng tay nhờ đòn 10 Đòn này nối khớp với thân máy kéo, đầu kia có tay cầm 11 để nâng hạ Khi nâng hoặc hạ, chốt trên trục then hoa lắp mũi khoan chạy trong rãnh dài 9 của tay đòn Khi nâng đến vị trí cao

nhất có thể cố định không cho trục và mũi khoan hạ xuống nhờ cơ cấu hãm dạng treo bố trí ở thanh ngang càng lái

Để việc điều khiển liên hợp máy được nhẹ nhàng khi di chuyển từ hố khoan này sang vị trí khoan khác, phía trước máy kéo có bánh tựa lăn 13 lắp trên khung 14

2.3 Phạm vi nghiên cứu

Ứng dụng Solidworks để xây dựng mô hình 3D các chi tiết và toàn hệ thống máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Bông Sen – 8, ứng dụng Cosmos Motion trong việc mô phỏng động máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen 8 Ứng dụng Cosmos để khảo sát ứng suất, biến dạng của một số chi tiết của máy khoan hố trồng cây

2.4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan bằng phương pháp thu thập thông tin từ mạng Internet, đọc và sưu tập các tài liệu, tạp chí chuyên ngành, các đề tài luận văn tốt nghiệp cao học của khoá trước, các đề tài luận án tiến sỹ,…

- Xây dựng mô hình 3D các chi tiết và toàn bộ máy khoan hố trồng cây bằng phần mềm Solidwoks, mô phỏng động máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Bông Sen – 8 bằng Cosmos Motion

- Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn với Cosmos trong Solidworks để khảo sát được ứng suất, biến dạng một số chi tiết quan trọng của máy khoan hố trồng cây

- Thực nghiệm xác định mômen xoắn trên trục mũi khoan được thực hiện bằng phương pháp đo các đại lượng không điện bằng điện với việc tạo ra khâu đo mômen theo phương pháp tenzô điện trở, dùng bộ thu phát không dây MST 600 cùng với Spider 8 nối ghép với máy tính điều khiển bằng phần mềm Catman trên máy thực nghiệm

Chương 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY VỚI DẪN

ĐỘNG CƠ KHÍ LẮP TRÊN MÁY KÉO BÔNG SEN 8

3.1 Xây dựng mô hình 3D các bộ phận chính của máy kéo Bông sen - 8

Để xây dựng mô hình 3D các chi tiết của máy kéo Bông Sen – 8 tôi sử dụng phần mềm Solidworks 2007 Trước hết cần thiết lập môi trường vẽ phác với các bước như sau:

Bước 1: Khởi động chương trình Solidworks

Bước 2: Trong môi trường Solidworks, nhắp New trên thanh công cụ (hoặc chọn File > New) Hộp thoại New xuất hiện

Bước 3: Trong Tab Template, chọn biểu tượng bản vẽ Part, nhắp OK màn hình quan sát bản vẽ xuất hiện

Bước 4: Tạo lưới và chọn đơn vị đo cho bản vẽ

Nhắp Grid trên thanh công cụ Sketch (hoặc chọn Tools > Options) Hộp thoại Options xuất hiện Chọn Tab Document Properties, chọn Grid/snap để tạo lưới và khả năng bắt điểm cho bản vẽ, chọn Units để xác định đơn vị đo cho bản vẽ

Bước 5: Nhắp Sketch trên thanh công cụ Sketch hoặc chọn Insert > Sketch Môi trường vẽ phác xuất hiện, chọn mặt phẳng để vẽ phác

3.1.1 Mô hình 3D các chi tiết cụm đầu máy

Căn cứ vào bản thiết kế bằng AutoCAD 2D của đề tài trọng điểm cấp

bộ và các kích thước đo được trên máy thật tôi xây dựng cấu trúc của cụm đầu máy như sau:

Cụm đầu máy gồm các chi tiết thùng dầu, thùng nước, đầu máy, bánh

đà, ống nạp, ống xả

Trước hết tôi tiến hành xây dựng mô hình 3D các cụm chính của đầu máy bằng cách vào môi trường vẽ phác, sau đó vẽ phác các biên dạng với kích thước đo được trên máy

Dùng các lệnh trên thanh công cụ như Fillet, Extrude và lệnh Cut – Extrude ta dễ dàng xây dựng mô hình 3D các chi tiết của cụm đầu máy Các chi tiết tạo ra được ghi thành một file có phần mở rộng là “* Sldprt” Sau đó tôi tiến hành lắp ráp cụm đầu máy Bông Sen – 8 Các bước lắp ráp được tiến hành theo trình tự như sau:

Khởi động chương trình Solidworks Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện Ta chọn Assembly

và nhấn OK Ta nhấn nút Browse trong hộp thoại Insert Component

Ta dẫn tới thư mục chứa các chi tiết của máy cụm đầu máy đã tạo trước

đó, chọn đầu máy nổ và nhấn Open Khi đó chi tiết đầu máy nổ xuất hiện gắn liền với con chỏ chuột, ta nhấp chọn một điểm để đặt đầu máy nổ Khi đó đầu máy nổ được tải vào môi trường lắp ráp

Nhấp chọn nút Insert Component trên thanh công cụ Assembly Ta dẫn tới mục chứa các chi tiết đã tạo trước đó, chọn từng chi tiết và nhấn Open Khi đó chi tiết được chọn xuất hiện gắn liền với con chỏ chuột, ta nhấp chọn một điểm để đặt vào môi trường lắp ráp

Nhấp chọn nút lệnh Mate trên thanh công cụ Assembly Khi đó hộp

thoại Mate xuất hiện Ta chọn các ràng buộc lắp ráp thích hợp để lắp ghép các

chi tiết lại với nhau Kết quả thể hiện ở hình 3.1

Hình 3.1: Cụm đầu máy của máy kéo Bông Sen - 8

3.1.2 Xây dựng mô hình 3D của cụm hộp số và khung đỡ đầu máy

Cấu trúc của cụm khung đỡ đầu máy gồm hộp số và khung đỡ

Tấm khung đỡ đầu máy được xây dựng bằng cách dùng các lệnh thiết

kế kim loại tấm Ta vẽ tiết diện tấm khung đỡ, sau đó vào Insert  Sheet Metal Chọn mặt phẳng làm việc, tiếp đó vào Insert  Sheet Metal chọn Edge Flange để vẽ tấm gấp phía trên và tấm gấp phía dưới Chọn mặt phẳng làm việc trên hai tấm gấp, vẽ tiết diện 3 lỗ, sau đó dùng lệnh Cut – Extrude để tạo 3 lỗ

Tiếp theo để vẽ tấm nối hai tấm khung đỡ đầu máy, ta vẽ biên dạng của chi tiết sau đó dùng lệnh Extrude để vẽ được tấm khung nối hai tấm khung đỡ đầu máy

Để lắp ráp các chi tiết này lại với nhau ta vào Assembly, chọn các ràng buộc thích hợp trong lệnh Mate, kết quả cho ta cụm khung đỡ đầu máy thể hiện ở hình 3.2

Hình 3.2: Cụm khung đỡ đầu máy

Các chi tiết của cụm hộp số được thiết kế bằng cách vẽ tách ra từng phần sau đó ghép lại với nhau Mỗi phần được xây dựng mô hình 3D bằng cách tạo biên dạng 2D, dùng các lệnh Extrude, Cut, Loft, Fillet, Champer, Revolve trên thanh công cụ kết hợp với việc tạo các mặt phẳng làm việc

Sau khi xây dựng được mô hình 3D của từng phần hộp số, bánh xe, ghi chúng lại thành những file có phần mở rộng là “*.Sldprt” bằng lệnh Save Để lắp ráp các chi tiết này thành một cụm, ta cũng vào môi trường lắp ráp, chọn các ràng buộc của lệnh Mate để lắp ráp các chi tiết này lại với nhau ta được cụm hộp số hình 3.3

Các chi tiết khác của máy kéo cũng được xây dựng bằng các lệnh trên thanh công cụ, kết quả cho ở hình 3.4

a Cần số b Bánh sau c Bánh đà

Hình 3.4: Cấu trúc các chi tiết còn lại của máy kéo

3.1.3 Xây dựng mô hình 3D máy kéo Bông Sen – 8

Mô hình 3D đầu máy kéo Bông Sen – 8 được xây dựng bằng cách vào môi trường lắp ráp, chọn các ràng buộc thích hợp để lắp cụm đầu máy, khung

đỡ, hộp số, bánh xe lại với nhau hình 3.5

Hình 3.5: Mô hình 3D máy kéo Bông Sen – 8

3.2 Xây dựng mô hình 3D của cụm puly vấu

Cụm puly vấu là một cụm chi tiết có kết cấu phức tạp được lắp ở đầu trục thu công suất của máy kéo để truyền và ngắt mômen quay từ trục thu công suất đến bộ truyền đai dẫn động cho máy khoan hố Do có kết cấu phức tạp nên trong việc chế tạo, lắp ráp, chuyển giao công nghệ và hướng dẫn sử dụng gặp nhiều khó khăn nếu dùng các bản vẽ 2D Điều này sẽ đơn giản hơn rất nhiều nếu như cụm máy này và các chi tiết của nó được thiết kế theo mô hình 3D

Sử dụng phần mềm Solidworks tôi đã xây dựng được mô hình 3D các

bộ phận của cụm puly vấu gồm các chi tiết: phần đầu trục thu công suất, mặt bích đầu trục, đầu nối, bạc trượt, bánh đai nhỏ và vấu

Phần nhô ra của trục thu công suất được vẽ bằng cách tạo các biên dạng tròn 2D rồi sử dụng lệnh Extrude với kích thước bằng chiều dài đoạn nhô ra là 30mm Tiếp theo dùng lệnh Champer để vát đầu trục hình 3.6

Hình 3.6 Đầu trục thu công suất

Để vẽ mặt bích đầu trục, vẽ tiết diện của mặt bích trong mặt phẳng vẽ phác vẽ biên dạng và trục quay, sau đó dùng lệnh Revolve để tạo khối tròn xoay Chọn mặt phẳng vẽ phác rồi vẽ biên dạng 3 lỗ tròn sau đó dùng lệnh Cut Extrude để tạo 3 lỗ Khi đó mô hình có dạng hình 3.7

Hình 3.7 Mặt bích đầu trục

Đầu nối trục thu công suất được vẽ bằng cách tạo biên biên dạng tròn 2D

sau đó sử dụng các lệnh Extrude, Fillet, Champer Kết quả thể hiện ở hình 3.8