Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt TÓM TẮT Trong đề tài này nhóm chúng em đã nghiên cứu tính toán thiết kế máy gieo hạt bán tự động sử dụng nguyên lý quạt hút chân k

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

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG

MÁY GIEO HẠT

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐĂNG TUẤN ANH

HUỲNH VĂN TUẤN

Đà Nẵng - Năm 2018

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

TÓM TẮT

Trong đề tài này nhóm chúng em đã nghiên cứu tính toán thiết kế máy gieo hạt bán tự động sử dụng nguyên lý quạt hút chân không để gieo hạt Ngoài ra, máy gieo hạt còn được thiết kế sử dụng nguồn điện chủ yếu từ bình ắc quy và pin năng lượng mặt trời để cung cấp cho các phụ tải trên máy gieo hạt Sau quá trình nghiên cứu nhóm

đã thu được một số kết quả như sau: các thông số cơ bản, mô hình 3D, mô phỏng quá trình di chuyển của máy gieo hạt

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Nguyễn Đăng Tuấn

2 Huỳnh Văn Tuấn 103130193 13C4B Kỹ thuật cơ khí

1 Tên đề tài đồ án:

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

……… ……… …… ………

… ……….… ……… ………

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a Phần chung:

1 Nguyễn Đăng Tuấn

Anh

Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tổng quan về máy gieo hạt Chương 5: Tính bền

Chương 6: Kết luận

2 Huỳnh Văn Tuấn

b Phần riêng:

1 Nguyễn Đăng Tuấn

Anh Chương 4: Thiết kế các chi tiết

2 Huỳnh Văn Tuấn Chương 3: Tính toán các thông số cơ bản

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

a Phần chung:

1 Nguyễn Đăng Tuấn

Anh

2 Huỳnh Văn Tuấn

b Phần riêng:

1 Nguyễn Đăng Tuấn

Anh

1- Bản vẽ kết cấu tổng thể máy gieo hạt (A3)

2- Bản vẽ kết cấu tổng thể một hàng của máy gieo hạt (A3)

3- Bản vẽ kết cấu khung máy gieo hạt (A3)

4- Bản vẽ kết cấu cụm đào và lấp rãnh (A3)

5- Bản vẽ kết cấu cụm phân phối hạt (A3)

6- Bản vẽ kết cấu khung đỡ (A3)

7- Bản vẽ chi tiết phễu đổ hạt (A3)

8- Bản vẽ chi tiết ống dẫn hạt (A3)

9- Bản vẽ chi tiết đĩa chia hạt đậu phộng và ngô (A3)

10- Bản vẽ chi tiết nắp đậy (A3)

2 Huỳnh Văn Tuấn 1- Bản vẽ kết cấu lưỡi đào rãnh (A3)

2- Bản vẽ kết cấu lưỡi lấp rãnh (A3)

3- Bản vẽ kết cấu bánh xe dẫn động (A3)

4- Bản vẽ kết cấu bánh xe dẫn động đĩa chia hạt (A3)

5- Bản vẽ kết cấu bánh xe dẫn hướng (A3)

6 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/01/2018

8 Ngày hoàn thành đồ án: 27/05/2018

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian 5 năm học tại trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, được sự dạy

dỗ và chỉ bảo tận tình của các thầy, cô chúng em đã hoàn thành tốt chương trình đào tạo kỹ sư ngành kỹ thuật cơ khí Mỗi sinh viên khi ra trường cần phải qua một đợt tìm hiểu thực tế và kiểm tra khả năng nắm bắt, sáng tạo của sinh viên Do đó quá trình thực tập tốt nghiệp và làm đồ án tốt nghiệp là công việc rất cần thiết nhằm giúp cho sinh viên tổng hợp lại những kiến thức mà mình đã học, đồng thời nó là tiếng nói của sinh viên trước khi ra trường

Được sự cho phép của ban lãnh đạo khoa Cơ Khí Giao Thông và các thầy cô

trong bộ môn Máy Động Lực nhóm em gồm các sinh viên là Nguyễn Đăng Tuấn

Anh, Huỳnh Văn Tuấn thực hiện đề tài “Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt” đây là đề tài mang tính thực tế cao

Khi thực hiện đề tài này chúng em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu một cách nghiêm túc, để hoàn thành tốt đề tài Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế, còn

ít kinh nghiệm thực tế, tài liệu chưa đầy đủ nên chắc chắn không tránh khỏi sai sót Em rất mong sự chỉ bảo của quý thầy cô và sự đóng góp ý kiến của các bạn để đề tài của chúng em càng hoàn thiện hơn

Cuối cùng cho em được gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả quý thầy cô trong nhà trường đã truyền đạt kiến thức cho chúng em trong thời gian qua Em xin chân

thành cảm ơn đến thầy TS Nguyễn Văn Triều đã tận tình quan tâm giúp đỡ chúng em

trong quá trình thực hiện đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đây là đề tài tốt nghiệp của chúng em Đề tài này hoàn thành sau quá trình nghiên cứu, tính toán của chúng em Những nội dung trình bày trong báo cáo đồ án tốt nghiệp này không phải là bản sao chép từ bất kỳ công trình đã

có trước đó Các số liệu, hình vẽ sử dụng trong đồ án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định Nếu không đúng như trên, chúng em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài trước nhà trường

Sinh viên thực hiện

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

MỤC LỤC

TÓM TẮT i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ iv

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

1.4 Khảo sát nhu cầu thực tế 2

1.5 Phương pháp nghiên cứu 5

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY GIEO HẠT 8

2.1 Giới thiệu về máy gieo hạt 8

2.1.1 Công dụng 8

2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật 8

2.1.3 Các hình thức gieo 9

2.1.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 10

2.2 Một số máy gieo hạt trên thị trường 15

2.2.1 Máy gieo hạt kiểu trục cuốn 15

2.2.2 Máy gieo hạt kiểu thìa múc 16

2.2.3 Máy gieo hạt loại đĩa nằm ngang 17

2.2.4 Bộ phận gieo hạt đĩa nghiêng 18

2.2.5 Máy gieo hạt sử dụng quạt hút chân không 19

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY GIEO HẠT 21

3.1 Tính chọn động cơ 21

3.1.1 Xác định lực cản của đất tác dụng lên cụm đào và cụm lấp 21

3.1.2 Xác định lực cản lăn 23

3.2 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền xích 26

3.2.1 Cơ sở tính tỷ số truyền 26

3.2.2 Tính tỷ số truyền 29

3.3 Tính chọn ắc quy 37

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

3.4 Tính chọn tấm pin năng lượng mặt trời 39

3.5 Chọn quạt hút chân không 41

3.6 Chọn thiết bị sạc 42

Chương 4: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỦA MÁY GIEO HẠT 43

4.1 Nhiệm vụ, mục đích của công việc thiết kế 43

4.1.1 Nhiệm vụ công việc thiết kế 43

4.1.2 Mục đích 43

4.2 Thiết kế các chi tiết trên xe gieo hạt 44

4.3 Nguyên lý hoạt động 61

Chương 5: TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN BẰNG PHẦN MỀM HYPERWORKS 63 5.1 Giới thiệu về phần mềm Hyperworks 63

5.1.1 Lịch sử ra đời phần mềm 63

5.1.2 Các trình ứng dụng của phần mềm 63

5.1.3 Các bước thiết lập bài toán kiểm nghiệm bền bằng Hyperworks 67

5.2 Tính toán kiểm nghiệm bền một số bộ phận và chi tiết của máy gieo hạt 67

5.2.1 Lưỡi cày 67

5.2.2 Khung đỡ xiên 68

5.2.3 khung đỡ ngang 69

KẾT LUẬN 71

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 1.1 Các chỉ tiêu và phương pháp xác định điều kiện khảo nghiệm máy 7

Bảng 3.1 Lực cản riêng của đất đối với lưỡi cày điệp 21

Bảng 3.2 Thông số của động cơ điện 25

Bảng 3.3 Thông số bánh xích nhỏ 30

Bảng 3.4 Thông số bánh xích lớn 31

Bảng 3.5 Thông số của bình ắc quy 39

Bảng 3.6 Thông số của pin năng lượng mặt trời 40

Bảng 3.7 Thông số quạt hút chân không 41

Hình 1.1 Người nông dân đang cuốc đất 2

Hình 1.2 Người nông dân đang cày ruộng 3

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

Hình 1.3 Người nông dân đang gieo lúa 3

Hình 1.4 Người nông dân đang gặt lúa 4

Hình 1.5 Người nông dân đang gieo đậu 4

Hình 1.6 Người nông dân đang bón phân 5

Hình 2.1 Các hình thức gieo 10

Hình 2.2 Các loại ống dẫn hạt 11

Hình 2.3 Lưỡi rạch mũi neo 12

Hình 2.4 Lưỡi rạch sống tầu 12

Hình 2.5 Lưỡi rạch đĩa 13

Hình 2.6 Quá trình làm việc của máy gieo hạt 14

Hình 2.7 Máy gieo hạt kiểu trục cuốn 15

Hình 2.8 Máy gieo hạt kiểu thìa múc 16

Hình 2.9 Bộ phận gieo hạt loại đĩa nằm ngang với lỗ hạt trong mép đĩa 17

Hình 2.10 Bộ phận gieo hạt loại đĩa nghiêng 18

Hình 2.11 Máy gieo hạt sử dụng quạt hút chân không 19

Hình 3.1 Cụm đào 22

Hình 3.2 Cụm lấp 22

Hình 3.3 Động cơ điện 25

Hình 3.4 Bộ truyền xích con lăn 26

Hình 3.5 Sơ đồ bộ truyền xích 27

Hình 3.6 Bánh xích nhỏ 30

Hình 3.7 Bánh xích lớn 31

Hình 3.8 Qũy đạo của lỗ gieo hạt 33

Hình 3.9 Đĩa chia hạt dùng cho ngô 35

Hình 3.10 Đĩa chia hạt dùng cho lạt 37

Hình 3.11 Ắc quy GS 38

Hình 3.12 Pin năng lượng mặt trời 40

Hình 3.13 Quạt hút chân không 41

Hình 4.1 Phểu chứa hạt 44

Hình 4.2 Ống dẫn hạt vào buồng chứa 45

Hình 4.3 Ống lấy hạt thừa 46

Hình 4.4Cụm chứa hạt 46

Hình 4.5 Đĩa chia hạt 47

Hình 4.6 Cần điều chỉnh 47

Hình 4.7 Buồng chứa và gạt hạt 48

Hình 4.8 Ổ bi đỡ 49

Nghiên cứu tính toán thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt

Hình 4.9 Cánh gạt hạt 49

Hình 4.10 Nắp đậy 50

Hình 4.11 Ống dẫn hạt xuống cụm đào 50

Hình 4.12 Cụm phân phối lực hút 51

Hình 4.13 Bơm hút chân không 51

Hình 4.14 Cụm phân phối hạt 52

Hình 4.15 Lưỡi đào 53

Hình 4.16 Đai ốc điều chỉnh 54

Hình 4.17 Cụm lấp 54

Hình 4.18 Cụm đào và cụm lấp 55

Hình 4.19 Bánh dẫn hướng 55

Hình 4.20 Bánh dẫn động 56

Hình 4.21 Bánh xích dẫn động 56

Hình 4.22động cơ dẫn động 57

Hình 4.23 Bánh dẫn động đĩa chia hạt 57

Hình 4.24 Bộ phận di chuyển 58

Hình 4.25 Khung đỡ động cơ và bình ắc quy 58

Hình 4.26 Thanh giằng 59

Hình 4.27 Khung đỡ 59

Hình 4.28 Bộ phận giảm chấn 60

Hình 4.29 Khung đỡ 60

Hình 4.30 Mô hình tổng thể xe gieo hạt 61

Hình 5.1 Mô hình hóa hình học bề mặt 64

Hình 5.2 Sơ đồ trình tự thiết lập bài toán kiểm nghiệm bền bằng Hyperworks 67

Hình 5.3 chuyển vị của lưỡi cày 67

Hình 5.4 Ứng suất tác dụng lên lưỡi cày 68

Hình 5.5 chuyển vị khung đỡ 68

Hình 5.6 Ứng suất tác dụng lên khung đỡ 69

Hình 5.7 chuyển vị khung đỡ xiên 69

Hình 5.8 Ứng suất tác dụng lên khung đỡ ngang 70

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề

Ở nước ta những năm gần đây mặt dù năng suất và sản lượng nông sản đạt tỷ lệ tăng trưởng hàng năm trên 4% Một số vùng đã áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong nông nghiệp giúp nông nghiệp tiến bộ không ngừng Tuy vậy, xét về tổng thể những đổi mới trong nông nghiệp nước ta đạt được chưa tương ứng với điều kiện sinh thái tự nhiên, nguồn lao động địa phương, những thành tựu do cách mạng khoa học – công nghệ cùng kinh tế tri thức và hội nhập quốc tế tạo ra cho đất nước

Về tổng thể nước ta vẫn là một nước lạc hậu về nông nghiệp, sản xuất nhỏ lẽ manh mũn, chất lượng và giá trị của nông sản còn thấp Bởi vì, mức độ áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong nông nghiệp còn thấp Việc nâng cao hiệu quả sử dụng đất chưa gắng liền với nâng cao năng suất lao động Đại bộ phận sức lao động dư thừa ở nông thôn vẫn là nguồn cung cấp lao động cho quá trình sản xuất nông nghiệp

- Chủ động được nguồn lao động và thời gian trong quá trình sản xuất

- Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của bơm hút chân không trong quá trình gieo hạt

- Biết cách phân bố số lượng hạt, điều chỉnh khoản cách giữa các điểm gieo hạt

- Tính toán và lựa chọn các bộ phận trên máy gieo hạt sao cho tối ưu nhất có thể

- Thiết kế, mô phỏng tính bền máy gieo hạt

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt sử dụng nguyên lý hút chân không để gieo hạt

Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế và mô phỏng máy gieo hạt sử dụng nguyên lý hút chân không để gieo hạt

1.4 Khảo sát nhu cầu thực tế

Hiện nay, cuộc sống ngày càng hiện đại nên nhu cầu về vật chất lẫn tinh thần của con người cũng nâng cao hơn Do đó việc lao động thủ công không đủ đáp ứng nhu cầu của thị trường Hơn nữa việc lao động thủ công không mang lại hiệu quả kinh

tế cao mà người lao động phải bỏ ra quá nhiều sức lực vào công việc đó

Bên cạnh đó nông nghiệp nước ta còn rất lạc hậu so với các quốc gia khác trên thế giới do đó nông nghiệp cần được cơ giới hóa và tự động hóa Chính là việc đưa máy móc vào tham gia sản xuất nông nghiệp như trồng trọt, thu hoạch, thay sức người bằng sức máy để nâng cao hiệu suất lao động

Ở nước ta hiện nay các cây họ đậu, ngô, lạc, v.v… được trồng khá phổ biến ở các tỉnh như Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam và khu vực đồng bằng sông Cửu Long Nhưng việc trồng cây hiện nay chủ yếu được thực hiện thủ công

từ khâu trồng trọt, chăm sóc cho đến thu hoạch Do đó hiệu quả kinh tế từ việc trồng các loại đó mang lại không cao Vì vậy việc thiết kế và chế tạo thành công máy gieo hạt sẽ giúp đỡ rất nhiều cho người nông dân trong quá trình sản xuất nông nghiệp

Sau đây là một số hình ảnh mô tả các hoạt động thủ công trong sản xuất nông nghiệp mà người nông dân vẫn hay làm

Hình 1.1 Người nông dân đang cuốc đất

Hình 1.2 Người nông dân đang cày ruộng

Hình 1.3 Người nông dân đang gieo lúa

Hình 1.4 Người nông dân đang gặt lúa

Hình 1.5 Người nông dân đang gieo đậu

Hình 1.6 Người nông dân đang bón phân

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Để có cơ sở nghiên cứu thiết kế mô hình máy gieo hạt cho phù hợp với điều kiện tại nước ta, nhóm em đã điều tra khảo sát tính chất đất chuẩn bị cho lên luống, đào rãnh để gieo trồng các loại đậu, lạc, ngô vv ở Quảng Nam Tình hình cải tạo và quy hoạch đồng ruộng ( kích thước lô thửa ), tình hình sử dụng công cụ và kỹ thuật lên luống, kỹ thuật gieo, kỹ thuật bón phân trong quá trình canh tác của người dân ở Quảng Nam

Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn nguyên lý hút chân không để gieo hạt, sử dụng lưỡi cày trong quá trình lên luống, đào rảnh và sử dụng động cơ điện trong quá trình di chuyển của máy gieo hạt để phục vụ gieo trồng các loại hạt ở các khu vực, với năng suất 0,25-0,3 ha/h

Nguyên lý làm việc của mô hình được nghiên cứu lựa chọn trên cơ sở phân tích, tham khảo các mô hình, các mẫu máy đã có trên thị trường đề nghiên cứu cải tiến cho phù hợp điều kiện sản xuất trong nước Các thông số chính của mô hình được xác định trên cơ sở phân tích, kết hợp tính toán với lựa chọn nghiên cứu thực nghiệm Thiết kế, tính toán bằng máy vi tính với các phần mềm chuyên dụng như CATIA, Auto CAD, Excel, Hyperworks

A Các chỉ tiêu chất lượng làm đất, lên luống

Phải diệt sạch cỏ dại trong ruộng: Tùy điều kiện thời tiết và thảm thực vật hiện

có trước khi tiến hành làm đất mà quy định cách cày, bừa, phay… sao cho khi làm đất xong, toàn bộ thảm thực vật phải được diệt sạch

Phải giữ được độ phẳng cần thiết của mặt đồng: Hầu hết các cây trồng cạn đều

bị chết, hay kém phát triển khi bị ngập úng cục bộ Vậy mặt đồng phải được phẳng đều sau khi kết thúc quá trình làm đất độ phẳng ruộng cấy lúa trong giới hạn chênh lệch so với mặt nước là ± 5cm, còn đối với ruộng gieo thẳng là ± 3cm

Phải đạt được độ nhỏ, độ nhuyển cần thiết cho từng loại cây trồng với độ sâu thích hợp Theo [3]

- Với lúa: + Cày sâu: 12 ÷ 15cm

+ Độ nhuyễn đất: 85% đất có độ nhỏ <3cm, 15% đất cục có độ nhỏ 3÷5cm, không có thỏi đất lớn hơn 10cm

- Với ngô: + Cày sâu: 20 ÷ 25cm

+ Độ nhuyễn đất: 85% đất có độ nhỏ <5cm, 15% đất cục có độ nhỏ 5÷10cm, không có các thỏi đất lớn hơn 10cm

B Các chỉ tiêu chất lượng gieo

Áp dụng tiêu chuẩn ngành 10TCN 01-2005, thực hiện phương pháp thử và công thức tính xác định các chỉ tiêu chất lượng sau

- Hư hỏng hạt giống: Xác định tỷ lệ hư hỏng hạt giống

- Lưu lượng gieo: Xác định lưu lượng gieo trung bình mỗi hàng gieo và độ đồng đều của lưu lượng gieo

- Xác định các khoảng cách và độ ổn định giữa các hàng, các hốc gieo

- Mức gieo: Xác định số lượng hạt trung bình, độ ổn định mức gieo và mức gieo trên 1 ha

- Năng suất làm việc của máy

C Các chỉ tiêu chất lượng bón phân

Phân bón sử dụng dạng viên, vì vậy có thể áp dụng tiêu chuẩn ngành 10TCN 01-2005, thực hiện phương pháp thử và xác định các chỉ tiêu chất lượng sau

- Xác định khối lượng phân trung bình, độ ổn định mức bón trên 1ha

- Độ bón sâu trung bình và độ ổn định độ sâu bón

- Vận tốc liên hợp máy

- Năng suất làm việc của máy

D Các chỉ tiêu xác định điều khảo nghiệm

Điều kiện đồng ruộng, đặc điểm của cây đậu, cây lạc, cây ngô trong khảo nghiệm được giới thiệu trong bảng 1.1, trên cơ sở áp dụng các phương pháp khảo nghiệm máy nông nghiệp và đề xuất phương pháp xác định các chỉ tiêu sau

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu và phương pháp xác định điều kiện khảo nghiệm máy

Điều kiện đồng ruộng

- Loại đất, độ ẩm đất, độ chặt đất

- Kích thước ruộng

Điều kiện cây trồng trên ruộng

-Giống, mật độ cây trên ruộng (số cây/m2)

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY GIEO HẠT

2.1 Giới thiệu về máy gieo hạt

2.1.1 Công dụng

Thay thế người nông dân thực hiện các công việc như đào rãnh, gieo hạt, lấp rãnh,v.v nhằm nâng cao năng suất lao động, sản lượng cây trồng trên cùng một đơn vị diện tích

Giúp người nông dân chủ động được nguồn lao động, giảm được chi phí và số lượng lao động thủ công, góp phần giải quyết sự thiếu hụt lao động khi vào vụ làm đất, lên luống, gieo hạt

Rút ngắn thời gian gieo trồng giúp người nông dân có thể canh tác thêm các khu vực bị bỏ hoang do không có thời gian và nguồn lao động

2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật

Máy gieo cần đạt những yêu cầu kỹ thuật sau

Mật độ gieo phải đều: Nếu là gieo hàng thì hạt trên hàng phải cách đều nhau, nếu gieo hốc, gieo ô thì số lượng hạt trong mỗi hốc phải như nhau và khoảng cách giữa các hốc phải bằng nhau Nếu là gieo vãi thì hạt phải phân bố đều số hạt/m2 phải bằng nhau

Yêu cầu này cần thiết cho sự sinh trưởng của cây Mỗi cây, nhóm cây cần một diện tích đất và không gian sinh trưởng đủ và bằng nhau thì mới phát triển tốt và đồng đều

Máy phải điều chỉnh được mức gieo: Hướng hạt gieo trên đơn vị diện tích phải điều chỉnh được theo yêu cầu nông học tùy vào loại cây, loại đất, thời vụ

Máy phải đảm bảo được độ sâu gieo: Độ sâu lấp hạt phải đồng đều và điều chỉnh được Hạt bé lấp cạn hơn hạt lớn, ở đất cát pha lấp sâu hơn đất thịt nặng, ở đất khô lấp sâu hơn đất mềm ướt

Máy gieo không được làm tổn thương hạt: Hạt, mầm hạt không bị xây xát, nứt, dập vỡ để đảm bảo cây mọc tốt Đây là một yếu tố rất quan trọng đối với các hạt vỏ mềm

Máy gieo phải thuận tiện trong sử dụng: Dễ dàng chăm sóc bảo dưỡng, thoát giống ra nhanh, năng suất lao động cao, gieo được nhiều loại hạt

2.1.3 Các hình thức gieo

Có 4 hình thức gieo hạt ( hình 2.1) Theo [3]

- Gieo vãi: Hạt giống được vãi trên mặt ruộng, lấp hạt bằng bừa hoặc không lấp Cách gieo này thường được dùng gieo mạ, rau cải, cỏ.v.v Gieo vãi lúa thường rất phổ biến ở miền Nam

- Gieo vãi dễ thực hiện, năng suất lao động cao Nhưng phân bố hạt không đều, hao phí hạt lớn, độ sâu gieo không ổn định nên khó chăm sóc cây và do cây không thành hàng lối nên luồng không khí khó thông thoáng dễ gây bệnh cho cây

- Gieo hàng: Là hình thức gieo phổ biến nhất hiện nay Tùy theo vị trí hàng có thể phân ra

+ Gieo hàng hẹp: Khoảng cách hàng chỉ là 7 ÷10 cm, thường để gieo các hạt nhỏ, cây mảnh, mật độ dày

+ Gieo hàng vừa: Khoảng cách hàng 15 ÷ 20 cm, thường là gieo lúa + Gieo hàng rộng: Để gieo các loại cây cần diện tích đất dinh dưỡng lớn như bông, ngô Khoảng cách giữa mỗi cây 60 ÷ 70 cm

- Gieo dải: Cũng là gieo hàng hẹp Nhưng cứ mỗi dải gồm vài hàng hẹp thì lại

có một khoảng rộng Gieo dải tạo điều kiện đi lại chăm sóc được dễ dàng

- Gieo hốc (còn gọi là gieo khóm ): Trên hàng gieo, hạt không rải cách đều nhau mà phân bố thành từng cụm, mỗi cụm có một số hạt

- Gieo ô: Nếu gieo hốc mà các hốc thẳng cả hàng dọc và hàng ngang thì gọi là gieo ô Mục đích là để cơ giới hóa khâu xới, trừ cỏ theo cả hai hướng dọc và ngang, ô thường là ô vuông

Hình 2.1 Các hình thức gieo Gieo hàng, gieo ô có lợi là dễ vun xới, trừ cỏ cho cây và không khí thông thoáng hơn, cây phát triển tốt, hạn chế sâu bệnh

2.1.4 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

2.1.4.1 Cấu tạo

- Thùng đựng hạt: Có thể là 1 thùng hạt chung cho toàn bộ máy gieo hoặc nhiều thùng, mỗi thùng có từ 1 đến 2 hàng gieo

- Bộ phận gieo hạt: Nhận hạt từ thùng chứa hạt rồi phân bố ra theo đúng mật độ, công thức, mức gieo Đây là bộ phận quan trọng nhất của máy gieo Có nhiều kiểu, loại bộ phận gieo hạt khác nhau nhằm đáp ứng cho từng loại hạt, từng công thức gieo

- Ống dẫn hạt: Làm nhiệm vụ dẫn hạt từ bộ phận gieo xuống đất Máy gieo hàng có 3 loại ống dẫn hạt

+ Loại ống xoắn: Thường dùng ở máy gieo lúa đất khô

+ Loại lò xo: Thường dùng ở máy gieo bông

Bên trong hai ống này có những gờ xoắn ốc nên khi gieo các gân của ống sẽ tách hạt xa nhau, phân bố lại giúp khoảng cách hạt trên hàng đều hơn

+ Loại ống bằng nhựa cứng hoặc tôn có cấu tạo đơn giản, thường dùng cho các công cụ gieo

Hình 2.3 Lưỡi rạch mũi neo + Lưỡi rạch sống tầu: Có dạng sống tầu, cũng chuyển động tịnh tiến nhưng góc rạch tù và rạch từ trên xuống, tách đất sang hai bên nên không đưa đất ẩm lên ít vướng cỏ rác

Hình 2.4 Lưỡi rạch sống tầu + Lưỡi rạch đĩa: Gồm hai đĩa ghép nghiêng, mép phía trước khít nhau tạo thành góc mở đất từ 10÷20o Khi gieo hai đĩa cùng quay cắt đất và tách ra hai bên Nhờ đĩa quay và có lắp gạt đất nên không bị dính đất và không vướng cỏ rác, do đó có thể gieo ở đất có độ ẩm cao, đất chưa được vệ sinh kỹ Vì vậy tuy lưỡi rạch đĩa cấu tạo phức tạp, giá đắt, nhưng được sử dụng rất phổ biến trong các kiểu gieo lúa trên đất khô

Hình 2.5 Lưỡi rạch đĩa

- Bộ phận lấp hạt: có nhiệm vụ phủ lấp đất lên hạt đã gieo Có khi vừa lấp vừa nén đất để giữ độ ẩm cho hạt chóng nảy mầm Có loại đơn giản chỉ là những vòng xích keo lê sau lưỡi rạch Thường dùng loại bánh lấp hạt đơn hoặc bánh lấp hạt kép 2 bánh quay nghiêng nhau 1 góc vừa vun đất vào rãnh vừa nén đât

- Bánh xe gieo: Còn gọi là bánh đất Có nhiệm vụ đỡ máy gieo và truyền lực quay cho bộ phận gieo hạt

- Hệ thống truyền lực: Gồm các bánh răng và xích truyền lực qua từ bánh xe gieo để làm quay bộ phận gieo, có thể thay đổi được tỷ số truyền để điều chỉnh mức gieo Hoạt động của bộ phận gieo nhận lực từ bánh xe gieo hoặc bánh xe lấp đất để mức hạt gieo không thay đổi, không phụ thuộc vào tốc độ máy nhanh hay chậm

- Tiêu gieo: Rạch thành vết thẳng trên ruộng, làm chuẩn mực về khoảng cách cho đường gieo sau

- Khung máy và bộ phận bắt vào máy kéo: Máy gieo có thể móc hoặc treo sau máy kéo, hoặc dùng máy kéo làm khung để bắt các bộ phận gieo, cũng có thể là máy gieo tự hành với khung và động cơ chuyên dụng để gieo

2.2 Một số máy gieo hạt trên thị trường

2.2.1 Máy gieo hạt kiểu trục cuốn

Hình 2.7 Máy gieo hạt kiểu trục cuốn 1- Bánh xe; 2- Xích truyền động; 3- Điểm treo dưới; 4- Điểm treo trên; 5- Thùng đựng hạt; 6- Bộ phận gieo; 7- Ống dẫn hạt; 8- Gái đựng; 9- Đĩa lấp hạt; 10- Bộ phận lấp hạt;

11- Bộ phận gieo trục cuốn

Nguyên lý làm việc:

Xe gieo hạt kiểu trục cuốn được móc vào một máy kéo bằng móc trên 4 và móc dưới 3, khi máy kéo hoạt động, bánh xe (1) di chuyển, trên trục bánh xe có lắp 1 bánh xích, thông qua xích truyền động (2) và bánh xích, bánh xe sẽ truyền chuyển động đến trục dẫn động của bộ phận trục cuốn (11), trục cuốn có dạng máng gạt luôn quay quanh trục dẫn động và múc hạt trong thùng chứa hạt (5) nhã hạt vào ống dẫn hạt (7) lọt vào lưỡi xẻ rãnh (9), các lưỡi xẻ rãnh nhã hạt xuống rãnh gieo và lấp đất Xe gieo hạt kiểu trục cuốn có thể điều chỉnh mức gieo bằng cách thay đổi số vòng quay của trục dẫn động

Ưu điểm:

- Thích hợp cho các hạt có kích thướng nhỏ và trung bình, chưa nảy mầm

- Trên trục dẫn động có nhiều bánh trục cuống nên năng suất làm việc cao

- Chí phí sản xuất thấp, vận hành chăm sóc bảo dưỡng dễ dàng

Nhược điểm:

- Chỉ gieo được các hạt có kích thước trung bình và nhỏ và chưa nảy mầm

- Mật độ gieo không chính xác, số lượng hạt rơi vào rãnh gieo không đồng đều

- Dễ làm xây xát nứt nhất là các hạt vỏ mềm

2.2.2 Máy gieo hạt kiểu thìa múc

Hình 2.8 Máy gieo hạt kiểu thìa múc 1-Thùng chứa hạt; 2- Hạt giống; 3- Ống dẫn hạt; 4- Đĩa quay; 5- Vành đĩa

hướng dẫn hạt; 6- Thìa múc

Nguyên lý làm việc:

Tương tự như nguyên lý làm việc xe gieo hạt kiểu trục cuốn, khi máy kéo di chuyển thì xe gieo hạt dịch chuyển theo, bánh xe di chuyển trên trục bánh xe có lắp một bánh xích, thông qua xích truyển động và bánh xích Bánh xe sẽ truyền chuyển động đến trục dẫn động đĩa quay (4) Trên đĩa quay có gắn các thìa múc (6), khi đĩa quay các thìa múc sẽ múc hạt trong thùng chứa hạt (1) các hạt sẽ nằm trong vành đĩa hướng dẫn hạt (5) rồi rơi vào ống dẫn hạt (3), hạt rơi xuống rãnh gieo và được lấp lại điều chỉnh mức gieo bằng cách thay đổi tốc độ quay của đĩa hoặc thay đối số lượng thìa và kích thước thìa

Ưu điểm:

- Điều chỉnh được mức gieo, số lượng hạt rơi vào rãnh gieo chính xác

- Có thể sử dụng để gieo cho nhiêu loại hạt bằng cách thay đổi kích thước thìa

- Giá thành thấp, làm việc và bảo dưỡng đơn giản

Nhược điểm:

- Đĩa phải quay với vận tốc thấp, máy gieo phải đi chậm, ổn định nhằm tránh

rung động làm cho hạt rơi khỏi thìa múc trước khi rơi xuống ống dẫn hạt

2.2.3 Máy gieo hạt loại đĩa nằm ngang

Bộ phận gieo hạt loại đĩa nằm ngang dùng để gieo ngô, đậu, hạt hướng dương Đĩa nằm ở đáy thùng hạt, quay cùng hạt theo trục thẳng đứng Loại đĩa nằm ngang này chia làm hai kiểu: Kiểu lỗ chứa hạt hình tròn nằm bên trong mép đĩa và kiểu lỗ chứa hạt hình chữ nhật nằm ở mép đĩa

Hình 2.9 Bộ phận gieo hạt loại đĩa nằm ngang với lỗ hạt trong mép đĩa

1- Đĩa gieo; 2- Vành răng; 3- Đáy thùng; 4- Cần che; 5- Tai hồng; 6- Nắp đĩa gieo;

7- Lưỡi gạt; 8- Chốt ấn hạt

Nguyên lý làm việc:

Bộ phận gieo hạt loại đĩa nằm ngang với lỗ chứa hạt hình tròn nằm bên trong mép đĩa: Đĩa gieo (1) với lỗ hình tròn thủng để chứa hạt được lắp cố định vào vành răng (2) Vành răng quay nhờ bánh răng cônic ở dưới, kéo đĩa quay theo Trên đĩa gieo

là nắp (6), ở nắp (6) có chỗ trống để hạt tiếp xúc với mặt đĩa, có lưỡi gạt hạt (7), chốt

ấn hạt (8) Nắp được lắp chặt với đáy thùng (3) nhờ bulong tại hồng (5), làm cho mặt dưới của đĩa luôn tỳ trên dáy thùng Đáy thùng có một chỗ thông với ống dẫn hạt Khi làm việc nắp (6) đứng cố định, còn đĩa luôn quay Hạt giống trên đĩa điền vào lỗ đĩa Khi đĩa quay, lưỡi gạt hạt (7) gạt những hạt trên đĩa ra chỉ còn lại hạt trong lỗ đĩa và được quay truyền đến dưới vòm cầu che (4), cho đến khi trùng với lỗ trống ở đáy thùng thì hạt rơi xuống ống dẫn hạt Tại đây hạt được chốt ấn (8) phụ trợ đẩy thêm, tránh bị tắt kẹt hạt ở lỗ đĩa Để cho hạt dễ rơi nên lỗ đĩa có dạng nón cụt, đáy lớn ở phía dưới Thường thì lỗ đĩa được thiết kế với đường kính chứa một hạt

Ưu điểm:

- Điều chỉnh được mức gieo và khoảng cách gieo giữa các hạt

- Có thể gieo được nhiều loại hạt khác nhau bằng cách thay đổi đường kính lỗ trên đĩa gieo

Nhược điểm:

- Khổng thể gieo các hạt vỏ mềm và có mầm

2.2.4 Bộ phận gieo hạt đĩa nghiêng

Hình 2.10 Bộ phận gieo hạt loại đĩa nghiêng 1-Trống tời; 2- Khung gieo; 3- Sợi dây; 4- Bánh xe; 5- Bộ truyền xích; 6- Truyền động bánh răng nón; 7- Đĩa gieo; 8- Đĩa cố định; 9- Cửa nhã hạt; 10- Vít điều chỉnh

góc nghiêng đĩa gieo

lỗ lấy hạt Trong một vòng quay của đĩa, lỗ lấy hạt di chuyển qua khối hạt tập trung ở góc nghiêng thấp của đĩa cố định, tại đây dưới tác dụng trọng lượng của khối hạt, hạt

sẽ được điền vào trong lỗ, sau đó lỗ tiếp tục di chuyển lên cao và trong quá trình này các hạt không nằm trong lỗ sẽ bị rơi ra khỏi đĩa và chỉ có hạt nằm trong lỗ của đĩa gieo

tiếp tục di chuyển đến cửa nhã hạt (9) của đĩa cố định (8) Hạt từ cửa (9) rơi xuống ống dẫn hạt và xuống rãnh gieo

Ưu điểm:

- Điều chỉnh được mức gieo và khoảng cách gieo giữa các hạt

- Làm việc nhẹ nhàng phù hợp với các hạt có mầm, gieo được nhiều loại hạt khác nhau bằng cách thay đổi đường kính lỗ

2.2.5 Máy gieo hạt sử dụng quạt hút chân không

Hình 2.11 Máy gieo hạt sử dụng quạt hút chân không 1-Cánh gạt hạt; 2- Tấm chắn điều chỉnh hạt; 3- Đĩa gieo hạt; 4- Nắp đậy;

5- Quạt hút chân không

Nguyên lý làm việc:

Khi đổ hạt vào máng đựng hạt ta điều chỉnh tấm chắn (2) để cho hạt rơi vào buồng gieo hạt, buồng gieo hạt được tạo thành từ nắp đậy (4) và các chi tiết bên trong thùng chứa hạt, đĩa gieo hạt (3) được dẫn động quay nhờ một bánh xe thông qua bánh xích và xích dẫn động Quạt chân không hoạt động tao ra lực hút, hút các hạt vào các

lỗ của đĩa gieo (3), khi đĩa gieo di chuyển sẽ mang các hạt theo, cánh gạt hạt (1) sẽ gạt các hạt rơi vào ống dẫn hạt xuống rãnh đào và được lấp lại Ta có thể điều chỉnh mật

độ gieo bằng cách thay đổi tốc độ quay của đĩa hoặc thay đường kính lỗ của đĩa

Ưu điểm:

- Hạt ít bị va chạm cơ học nên không bị xay xát, nứt, đập vỡ.v.v…có thể sử dụng để gieo các hạt có mầm

- Điều chỉnh được mức gieo và khoảng cách gieo

- Mỗi lỗ chỉ giữ được một hạt nên loại máy gieo này rất chính xác

- Có thể gieo nhiều loại hạt có kích thước khác nhau bằng cách thay đĩa có kích thước lỗ phù hợp với kích thước hạt

Sau quá trình nghiên cứu, so sánh các ưu điểm, nhược điểm giữa các máy gieo

hạt với nhau nhóm đã chọn máy gieo hạt sử dụng quạt hút chân không để nghiên cứu thiết kế và mô phỏng bởi các ưu điểm mà nhóm đã liệt kê trên

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY GIEO HẠT

3.1 Tính chọn động cơ

3.1.1 Xác định lực cản của đất tác dụng lên cụm đào và cụm lấp

Theo TCVN 5391:1991 thì cày lưỡi điệp phải có lực cản riêng K0 với từng loại đất không vượt quá giới hạn trong bảng sau Theo [5]

Bảng 3.1 Lực cản riêng của đất đối với lưỡi cày điệp

Sau quá trình cày, bừa, làm vệ sinh đồng ruộng thì đất sẽ được làm nhuyễn, và

có kích thước rất nhỏ nên độ chặt đất hay độ cứng sẽ giảm xuống

Loại đất thường được sử dụng để trồng, ngô, khoai, sắn, đậu.v.v chủ yếu là đất phù xa, đất mùn bề mặt do quá trình bồi đắp của các con sông Nên được xem là đất thịt nhẹ

Hình 3.1 Cụm đào Diện tích cụm đào:

Sđào=4397,8[mm2]

Suy ra lực cản tác dụng lên cụm đào:

Fđào=202,3[N]

Hình 3.2 Cụm lấp Sau khi cụm đào đi qua sẽ tạo ra một rãnh gieo hạt, đất dưới rãnh sẽ được đào lên và gạt sang hai bên Cụm lấp lùa đất hai bên xuống để lấp rãnh, lực cản của đất tác dụng vào cụm lấp

Thông thường cụm lấp chỉ dùng 1/2 chiều cao để lấp đất

Diện tích cụm lấp:

Slấp=12390[mm2] Lực cản của đất tác dụng lên cụm lấp nhỏ hơn nhiều so với cụm đào

Ta chọn:

K0lấp=1/3.K0đào (3.1) Suy ra

K0lấp=0,015[N/mm2] Lực cản tác dụng lên cụm lấp

Theo (1) hệ số cản lăn f trên đất ruộng mới cày là: f=0,12

Suy ra lực cản lăn do mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động Theo [1]

Ta chọn số vòng quay trên trục ra dẫn động bánh xe

n i n

Me: Mô men trên trục ra của động cơ [N/m]

Fk: Lực kéo tiếp tuyến phát ra ở bánh xe chủ động Fk=446,94[N]

Rbx: Bán kính bánh xe chủ động Rbx=0,13[m]

i: Tỉ số truyền của bộ truyền xích i=5,5 Ƞ: Hiệu suất của bộ truyền xích i<6, nên ta chọn Ƞ=0,95

3.2 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền xích

3.2.1 Cơ sở tính tỷ số truyền

Nguyên lý:

Hình 3.4 Bộ truyền xích con lăn Xích là một chuỗi các mắt xích nối lại với nhau bằng các bản lề Xích truyền chuyển động từ bánh xích chủ động sang bánh xích bị động nhờ vào sự ăn khớp giữa răng trên đĩa và các mắc xích Trong bộ truyền các trục của bộ truyền xích song song với nhau, và có thể có nhiều bánh xích bị dẫn

Ưu điểm:

- Có thể truyền động giữa hai trục song song cách nhau tương đối xa

- Kích thước nhỏ gọn hơn truyền động đai

- Không có hiện tượng trượt như bộ truyền đai, tỷ số truyền trung bình ổn định,

có thể làm việc khi có quá tải đột ngột

- Hiệu suất cao, có thể đạt 98% nếu được chăm sóc tốt và sử dụng hết khả năng tải

- Không đòi hỏi phải căng xích nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ

- Góc ôm không có ý nghĩa như bộ truyền đai nên có thể truyền cho nhiều bánh xích bị dẫn

- Mau bị mòn khi làm việc trong môi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt

-Cần bôi trơn và chỉnh độ căng xích ở chế độ vừa phải

Phạm vi sử dụng:

- Truyền công suất và chuyển động giữa các trục có khoảng cách xa cho nhiều trục cùng một lúc trong trường hợp n< 500v/p

- Công suất truyền động thường < 100kW

- Tỉ số truyền i < 6, hiệu suất từ Ƞ= (0,95 ÷ 0,97)

Thông số hình học chủ yếu của bộ truyền xích

Hình 3.5 Sơ đồ bộ truyền xích

❖ Bước xích p c :

- Là thông số cơ bản của bộ truyền xích

- Bước xích càng lớn thì khả năng tải càng cao, đồng thời tải trọng động va đập

và tiếng ồn cũng tăng theo, nhất là khi làm việc ở tốc độ cao

- Để tăng khả năng tải có thể tăng số dãy xích hoắc tăng chiều rộng xích

- Bước xích được chonh theo tiêu chuẩn

- Để tránh tuôn xích khi bị mòn phải hạn chế số răng lớn nhất Zmax≤ (100÷ 120) đối với xích con lăn

- Số răng đĩa xích nên lấy theo số lẻ vì khi đó mỗi răng bánh xích sẽ lần lượt ăn khớp với tất cả các mắc xích, như vậy răng bánh xích sẽ mòn ít hơn