TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Nông nghiệp nông thôn Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc xã hội và kinh tế, đảm bảo an ninh lương thực và xuất khẩu hàng hóa thiết yếu Để phát triển đất nước, việc nâng cao nông nghiệp và nông thôn là cần thiết Tuy nhiên, đầu tư ngân sách cho lĩnh vực này còn hạn chế, khoa học kỹ thuật chậm phát triển và trình độ cơ giới hóa thấp Trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, việc cải cách nông nghiệp là rất cấp bách để tiến tới mục tiêu trở thành nước công nghiệp vào năm 2020.
Trong lĩnh vực nông nghiệp hiện nay, quá trình cơ giới hóa gặp nhiều khó khăn, dẫn đến sản xuất nông nghiệp hàng hóa chưa phát triển cao và công nghệ còn yếu kém Trình độ cơ giới hóa còn nhỏ lẻ và không đồng bộ, tạo ra rào cản cho sự phát triển của nền nông nghiệp nước ta Mặc dù một số quy trình sản xuất nông sản đã có tiến bộ, nhưng chỉ đáp ứng nhu cầu cơ bản của nền nông nghiệp hàng hóa đơn giản Hiện tại, nền nông nghiệp vẫn phụ thuộc vào lao động trực tiếp thay vì máy móc, điều này không chỉ làm giảm năng suất lao động mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe của người làm nông.
Sinh ra ở nông thôn và gắn bó với nghề trồng lúa nước, tôi thấu hiểu nỗi vất vả của cha mẹ và người nông dân Vì vậy, tôi thực hiện đề tài Máy cấy lúa, nhằm phục vụ người nông dân với tiêu chí chế tạo máy móc rẻ, có cơ cấu đơn giản, dễ vận hành và dễ bảo dưỡng, thay thế.
Mục đích nghiên cứu
Nền nông nghiệp hiện nay đang đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất lúa nước Tại địa phương, các vấn đề tồn tại như sự biến đổi khí hậu, đất đai bị ô nhiễm và thiếu nguồn nước tưới tiêu hợp lý đang ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng lúa Việc tìm hiểu sâu về thực trạng này là cần thiết để đưa ra giải pháp hiệu quả, góp phần phát triển bền vững ngành nông nghiệp.
Tìm hiểu quy trình cấy lúa tại địa phương giúp nhận diện những yếu kém trong sản xuất Để nâng cao hiệu quả, cần áp dụng các giải pháp cải tiến phù hợp, từ việc cải thiện kỹ thuật canh tác đến việc ứng dụng công nghệ mới Việc này không chỉ tăng năng suất mà còn góp phần phát triển bền vững cho ngành nông nghiệp.
Mục tiêu thiết kế
- Nâng cao năng xuất, giảm công sức lao động và chi phí và thời gian cho công đoạn cấy bằng tay
- Góp phần tăng thu nhập cho người dân trồng trọt
- Thiết kế, lắp ráp thành công máy cấy lúa và đƣa vào sản xuất thử
- Nâng cao chất lƣợng cây trồng
- Giảm chi phí lao động
1.4.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
Củng cố lý thuyết đã học là bước quan trọng trong việc áp dụng kiến thức vào thực tiễn Việc vận dụng lý thuyết từ giáo trình vào nghiên cứu và chế tạo máy móc thiết bị nông nghiệp sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và đáp ứng nhu cầu của ngành nông nghiệp hiện đại.
Nâng cao kiến thức về thiết kế, lắp ráp và chế tạo máy móc phục vụ sản xuất nông nghiệp là rất quan trọng Việc trực tiếp tham gia vào quá trình chế tạo giúp người lao động nắm vững và cải thiện tay nghề, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất.
Nắm vững các phương pháp áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất là rất quan trọng Hiểu rõ quy trình chế biến sản phẩm nông nghiệp và khả năng áp dụng khoa học kỹ thuật trong từng lĩnh vực cụ thể sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất.
- Khả năng tìm hiểu, nhìn nhận và đúc rút từ các yêu cầu thực tế sản xuất để có các phát kiến mới nhằm nâng cao hiệu quả
Nâng cao năng suất trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực lúa nước, sẽ mang lại hiệu quả vượt trội Việc cải thiện năng suất không chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Nâng cao chất lƣợng cây lúa sau khi cấy, cây lúa sẽ đồng đều,thuận tiện cho nhƣng giai đoạn về sau
Việc sử dụng máy móc giúp giảm thiểu thời gian và chi phí cho mỗi đơn vị công việc, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho người sản xuất.
Việc áp dụng máy móc trong sản xuất không chỉ nâng cao trình độ cơ giới hóa mà còn mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể Điều này rất quan trọng để phát triển các vựng chuyên canh với quy mô lớn và tập trung.
Nâng cao trình độ cơ giới hoá trong sản xuất nông nghiệp là bước tiến quan trọng hướng tới hiện đại hoá Việc thúc đẩy cơ giới hoá nông nghiệp không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành.
Tìm hiểu các phương pháp và kỹ thuật cấy lúa
1.5.1 Tìm hiểu cấy lúa là gì? a Khái niệm về cấy lúa
Cấy lúa là quá trình đặt cây mạ xuống ruộng đã được chuẩn bị, đảm bảo gốc và rễ mạ được vùi trong đất bùn để cây đứng vững và phát triển Sau khi cấy, cây mạ sẽ hồi xanh và tiếp tục sinh trưởng cho đến khi thu hoạch.
Cấy lúa, dùng tay nghịch cầm nắm mạ, tay thuận lấy mạ từ nắm mạ ở tay nghịch để cấy xuống ruộng
Hình 1.1- Cắm cây mạ xuống ruộng
Hình 1.2- Để cây mạ bén rễ, hồi xanh
Sau khi bén rễ hồi xanh, qua quá trình sinh trưởng, phát triển, ruộng lúa đã ở giai đoạn bắt đầu trỗ
Hình 1.3- Cây lúa sinh trưởng, phát triển trên ruộng
Hình 1.4- Cho đến khi lúa chín thu hoạch đƣợc b Các cách cấy lúa
Người đi cấy thường để bàn tay ngửa, tay không thuận cầm nắm mạ, trong khi ngón cái và ngón trỏ của tay thuận được sử dụng để lấy cây mạ và cắm xuống ruộng.
Sử dụng hai ngón tay cái và trỏ của tay nghịch để cầm nắm từng cây mạ, trong khi hai ngón tay cái và trỏ của tay thuận hỗ trợ đỡ cây mạ đó.
Hình 1.6- Ra mạ Sau khi tay thuận đã đỡ đƣợc cây mạ, quay úp lòng bàn tay xuống đất để cấy cây mạ xuống ruộng
Khi thực hiện cấy cây mạ, hãy úp bàn tay xuống đất, dùng hai ngón tay cái và trỏ để cầm sát gốc cây mạ, trong khi ba ngón tay còn lại của bàn tay thuận co lên để giữ cây mạ vững chắc.
Khi cấy cây mạ, hai ngón tay giữ sát gốc cây, trong khi ba ngón tay còn lại của bàn tay thuận co lên để giữ cây mạ thẳng đứng và vun đất xung quanh, đảm bảo sự ổn định cho cây.
Hình 1.9- Cấy xong cây mạ đứng thẳng c Xác định độ sâu khi cấy cây mạ
Tùy thuộc vào chiều dài của cây mạ, việc cấy sâu vào bùn cần được điều chỉnh cho phù hợp Nếu cấy quá sâu, cây mạ sẽ lâu bén rễ và hồi xanh, trong khi cấy nông quá sẽ khiến cây dễ bị đổ Do đó, việc xác định độ sâu cấy thích hợp là rất quan trọng.
- Cây mạ gieo dưới ruộng cao từ 25-30cm nên cấy sâu vào đất 3-4 cm
Hình 1.10- Cấy cây mạ cao từ 25-30cm
- Cây mạ cao 18-24 cm nên cấy sâu vào đất 2-3 cm
Hình 1.11- Cấy cây mạ cao từ 18-24cm
- Cây mạ cao 10-17 cm nên cấy sâu vào đất 1-2 cm
Hình 1.12- Cấy cây mạ cao từ 10-17cm
- Cây mạ thấp dưới 10cm chỉ nên đặt ngay trên mặt ruộng, thường áp dụng khi cấy mạ sân
Luu ý: Khi cấy, tay thuận cầm cây mạ để cấy phải cầm sát gốc gần rễ của cây mạ
Hình 1.13- Cấy cây mạ cao dưới 10cm
1.5.2 Xác định mật độ cấy lúa a Khái niệm
Mật độ cây trồng được tính bằng số lượng cây trên một đơn vị diện tích, ví dụ như 25 hoặc 33 cây/m2 Để đạt được mật độ này, cần phải đảm bảo khoảng cách hợp lý giữa các hàng và giữa các cây Việc xác định mật độ cấy cũng cần được thực hiện khi cây được trồng theo hàng thẳng.
Khi cấy thẳng hàng thì sẽ có hàng cách hàng và cây cách cây rõ ràng, rất dễ xác định mật độ:
- Hàng cách hàng: Là khoảng cách từ hàng lúa này đến hàng lúa kia
- Cây cách cây: Là khoảng cách từ cây lúa này đến cây lúa kia
Ví dụ ở mật độ 25 cây/m 2 thì khoảng cách hàng cách hàng là 20 cm; cây cách cây là
20 cm Ở mật độ 33 cây/m 2 thì khoảng cách hàng cách hàng là 20 cm; cây cách cây là
Trong mô hình cấy mật độ 33 cây/m², khoảng cách giữa các hàng là 20 cm và giữa các cây là 15 cm Để thuận tiện cho việc chăm sóc, cứ sau 10 hàng hoặc 6 hàng sẽ có một hàng không được cấy để tạo lối đi.
Hình 1.14- Cấy mật độ 33 cây/m2 c Xác định mật độ cấy khi cây không thẳng hàng (cấy tự do)
Để đạt được mật độ cấy 33 cây/m², việc xác định khoảng cách giữa các hàng và cây là rất quan trọng Nếu không cấy thẳng hàng, việc ước lượng khoảng cách sẽ trở nên khó khăn hơn Cụ thể, hàng cách hàng nên được ước lượng khoảng 20cm (1 gang tay) và cây cách cây khoảng 15cm (cứ 2 gang tay cấy 3 cây mạ) Phương pháp này giúp đảm bảo mật độ cấy đạt yêu cầu.
Hình 1.15- Cấy không theo thẳng hàng
1.5.3 Cấy lúa bằng mạ dƣợc a Nhổ mạ
Nhổ mạ là quá trình lấy cây mạ đang phát triển trong ruộng lên khỏi mặt đất Sau khi nhổ, cần rửa sạch đất bám ở rễ mạ, sau đó bó lại thành từng bó để dễ dàng vận chuyển đến nơi cấy.
Cấy mạ trên ruộng ướt yêu cầu phải nhổ mạ trước khi thực hiện Để nhổ mạ, bạn nên dùng tay nghịch để giữ ngọn cây và tay thuận cầm sát gốc, sau đó sử dụng lực cơ thể để nhổ cây mạ lên một cách hiệu quả.
Sau khi nhổ mạ, cần rửa sạch đất dính ở rễ bằng cách cầm nắm mạ, giũ phần gốc xuống nước và dùng tay đập nhẹ vào chân để loại bỏ đất Tiếp tục thực hiện quy trình này cho đến khi rễ mạ hoàn toàn sạch đất.
Hình 1.17- Rửa để giũ đất ở rễ mạ
Sau khi làm sạch đất bám ở rễ mạ, hãy đặt dây buộc mạ lên dụng cụ đã chuẩn bị sẵn tại ruộng Sắp xếp gốc mạ cho thật đều, sau đó bó lại thành từng bó với đường kính khoảng 5-6 cm tại chỗ lạt buộc.
Có thể nhổ mạ ở ruộng khô bằng cách giũ sạch đất ở rễ mạ Sử dụng tay nghịch để cầm ngọn, nhẹ nhàng bẻ ngược ra phía bên cạnh, trong khi tay thuận cầm hai đầu sợi dây đã chuẩn bị sẵn, vòng qua nắm mạ và vặn xoắn để giữ chắc nắm mạ thành bó.
Hình 1.19- Nhổ mạ ở ruộng khô
- Nhổ đến đâu, rửa gốc mạ rồi bó lại thành bó hay cứ nhổ xong đi bó một thể cũng được Lưu ý: Tránh làm rối mạ
Hình 1.20- Nhổ mạ ở ruộng nước b Vận chuyển mạ tới ruộng cấy
Có thể gánh mạ đƣa sang ruộng cấy
Hình 1.21- Gánh mạ đến ruộng cấy
Có thể vận chuyển mạ bằng xe cải tiến tới nơi cấy
Hình 1.22- Chuyển mạ bằng xe cải tiến
DUT.LRCC c Chia mạ ra ruộng cấy (rải mạ)
- Chia mạ: Là chia (rải) đều các bó mạ ra ruộng cấy
Chia đều mạ ra ruộng cấy giúp người cấy dễ dàng lấy mạ để cấy tại từng vị trí mà không tốn công đi lấy mạ, tiết kiệm thời gian và công sức.
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN THÍCH HỢP CHO MÁY THIẾT KẾ
Xác định các thông số ban đầu của máy
Để hỗ trợ quá trình gieo cấy, cần trang bị máy móc có khả năng mang trọng lượng vừa phải, dễ dàng di chuyển trên bùn và thực hiện quá trình cắm mạ thay thế cho bàn tay con người.
- Lực kéo cần thiết của máy P= 600÷1000N
- Vận tốc trung bình v= 1÷1,5 m/s,phù hợp vận tốc di chuyển của người trên mặt ruộng
- Đường kính bánh xe D ÷50 cm
- Tải trọng máy thay đổi không đáng kể
- Máy làm việc 8h/ngày,trung bình 7 ngày/vụ,số vụ trên năm phụ thuộc từng địa phương từ 1-3 vụ
Các bộ phận của máy cần được sắp xếp một cách hợp lý để đảm bảo tính nhỏ gọn và tiện lợi cho việc vận hành, bảo quản và sửa chữa Thiết kế các chi tiết máy phải phù hợp với điều kiện sản xuất hiện tại, đồng thời yêu cầu cung cấp vật tư cũng không nên quá phức tạp.
- Thiết kế hệ thống dẫn động gồm :
Bộ truyền động chính của máy cần được lựa chọn kỹ lưỡng để đảm bảo hoạt động hiệu quả, bao gồm các loại như bộ truyền bánh răng, bộ truyền xích và bộ truyền đai Cơ cấu cắm mạ rất quan trọng vì nó quyết định năng suất cây trồng, cần đảm bảo khoảng cách giữa các khóm, số lượng cây mạ trong khóm và số lượng mạ thừa tối thiểu Để tận dụng tối đa số mạ và cung cấp mạ liên tục, cơ cấu chạy khay mạ cần được thiết kế có khả năng chịu tải trọng và di chuyển dễ dàng Cuối cùng, cơ cấu nhấn mạ là cần thiết đối với đất bùn nhão, giúp giữ cho mạ không bị kéo lên khỏi bùn.
+ Các cơ cấu khác tùy điều kiện cụ thể
Phương án thiết kế
Trên thị trường hiện nay, có đa dạng máy cấy lúa từ các doanh nghiệp trong nước và quốc tế với nhiều phương án thiết kế khác nhau Việc lựa chọn phương án thích hợp là cần thiết để thực hiện tính toán thiết kế và chế tạo máy cấy lúa hiệu quả.
2.2.1 Phương án thiết kế máy sử dụng cơ cấu bánh răng để tạo chuyển động tay cấy và chạy khay mạ
Hình 2.1- Phương án thiết kế máy sử dụng cơ cấu bánh răng để tạo chuyển động tay cấy và chạy khay mạ
Chú thích: 1- Động cơ; 2- Bánh xe; 3- Bộ truyền bánh răng gắn cơ cấu chạy khay mạ; 4 -
Bộ truyền xích; 5- Tay cấy; 6 - Hệ thống bánh răng hành tinh gắn với tay cấy
- Ƣu điểm: Năng suất cao, cơ cấu hoạt động ổn định
-Nhược điểm:Chi phí cao, khối lượng và kích thước máy lớn
2.2.2 Phương án thiết kế máy sử dụng cơ cấu thanh truyền để tạo chuyển động tay cấy và chạy khay mạ
Hình 2.2- Phương án thiết kế máy sử dụng cơ cấu thanh truyền để tạo chuyển động tay cấy và chạy khay mạ
-Chú thích: 1- Động cơ; 2- Bánh xe; 3- Bộ truyền xích; 4- Đĩa gắn với cơ cấu thanh truyền; 5- Cơ cấu thanh truyền; 6- Tay cấy; 7- Cơ cấu chạy khay mạ
- Tiết kiệm đƣợc chi phí
- Dễ thiết kế chế tạo
- Các cụm cơ cấu đơn giản dẫn đến máy có khối lượng,kích thước nhỏ
- Hoạt động không ổn định
Với các phân tích ở trên,ta chọn phương án thiết kế máy sử dụng cơ cấu thanh truyền để tạo chuyển động tay cấy và chạy khay mạ
Phân tích, xây dựng nguyên lý các cơ cấu máy
2.3.1 Xây dựng nguyên lý cơ cấu cấy
Nguyên lý cơ cấu cấy được phát triển từ phương pháp cấy bằng tay truyền thống của nông dân, trong đó mạ được lấy từ khóm và nhấn xuống bùn trước khi nhả tay ra Để tối ưu hóa quá trình này, cần thiết phải có một cơ cấu chuyển động khứ hồi lên xuống, cho phép vừa lấy mạ vừa nhả mạ khi cắm xuống bùn Dựa trên nguyên lý này, có thể thiết kế một cơ cấu gồm ba khâu hoạt động hiệu quả.
Hình 2.3 - Nguyên lý cơ cấu cấy
Trong đó:1- Khâu dẫn; 2 - Khâu trung gian; 3- Khâu bị dẫn
Khâu 1 và khâu 3 trong cơ cấu hoạt động quay quanh trục cố định của khâu 1, khiến khâu 2 di chuyển và tạo ra quỹ đạo chạy lên xuống cho khâu 3.
Ta có bản vẽ cơ cấu nhƣ sau:
Hình 2.4- Cơ cấu tay cấy
2.3.2 Xây dựng nguyên lý cơ cấu chạy khay mạ
Để đảm bảo hiệu quả trong quá trình cấy, mạ cần được cung cấp liên tục cho cơ cấu làm việc Do đó, việc vận hành khay mạ là cần thiết để đáp ứng yêu cầu này Tuy nhiên, thời điểm tối ưu để khay mạ hoạt động là sau khi công đoạn tay cấy đã hoàn tất Vì vậy, cần phải đảm bảo rằng cả hai yêu cầu trên đều được đáp ứng.
Để vận hành khay mạ hiệu quả, cần chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến nhằm giảm thiểu số lượng cơ cấu Nguyên lý này được áp dụng từ cơ cấu tay quay con trượt.
Hình 2.5- Cơ cấu tay quay- con trƣợt
Máy hoạt động liên tục trong quá trình vận hành, vì vậy khi chạy khay mạ, cần một khoảng thời gian sau khi cắm mạ để tay cấy trở về vị trí chuẩn bị kéo mạ xuống bùn Do đó, cần thiết phải có một cơ cấu chỉ quay một chiều và không khứ hồi, nguyên lý này có thể tìm thấy trong cơ cấu con cóc bánh cóc Một ứng dụng thực tế của nguyên lý này là sử dụng líp xe.
Hình 2.6- Cơ cấu con cóc- bánh cóc
Trong đó: 1- Lò xo; 2 - Con cóc; 3 - Bánh cóc
Để truyền động cho cơ cấu tay quay-con trượt, chúng ta sẽ sử dụng thanh truyền gắn tay cấy nhằm giảm bớt số lượng cơ cấu Thanh truyền với quỹ đạo chuyển động lên xuống sẽ giúp xây dựng cơ cấu truyền động 3 khâu hiệu quả.
Chọn sơ đồ động
- Vì vận tốc của máy thấp,từ 1÷1,5 m/s,có nghĩa số vòng quay của bánh xe nhỏ n bx `.v/(π.D)`.150/(20.π)0 (vòng/phút)
Do đó,ta cần chọn bộ truyền có thể tạo được tỷ số truyền tương đối lớn
Ta chọn bộ truyền xích gắn với động cơ để truyền động bởi các ƣu điểm sau so với bộ truyền đai:
Có khả năng làm việc hiệu quả ngay cả khi gặp tải đột ngột mà không bị trượt, giúp nâng cao hiệu suất Hơn nữa, không cần phải yêu cầu căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ cũng được giảm thiểu.
+ Kích thước nhỏ hơn nếu cùng công suất và số vòng quay
+ Không cần chú trọng góc ôm,có thể truyền công suất và chuyển động cho nhiều đĩa xích đồng dẫn
Sản phẩm được thiết kế hướng tới người nông dân, vì vậy cần đảm bảo chi phí thấp và dễ dàng trong việc vận hành, sửa chữa và thay thế Do đó, chúng tôi đã lựa chọn phương án thiết kế máy sử dụng cơ cấu thanh truyền, nhằm tạo ra chuyển động cho tay cấy và chạy khay mạ.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY
Thông số yêu cầu
- Khoảng cách giữa các khóm mạ: 15cm x 20 cm
- Mỗi khóm từ 2-3 cây mạ
- Chiều sâu rễ cây mạ so mặt bùn: 2cm - 3cm
Thiết kế kết cấu máy
Để đáp ứng quy mô sản xuất vừa, cần lựa chọn máy cấy lúa phù hợp, có năng suất khoảng 0,04 ha/giờ và giá thành từ 3 đến 4 triệu đồng mỗi chiếc.
Hình 3.1- Sơ đồ công nghệ của máy
3.2.2 Tính toán một số thông số kỹ thuật chính a) Đường kính bánh xe
Bánh xe được lắp đặt cùng bộ truyền xích trên cùng một trục, do đó, đường kính bánh xe sẽ ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các khóm lúa Khi chọn tỷ số truyền xích là 3, chúng ta có thể tính toán đường kính bánh xe một cách chính xác.
Cơ cấu chạy khay mạ
-Tỷ số truyền bộ truyền xích: 3
-Khoảng cách các khóm lúa: 20cm
-Số vòng quay đĩa xích chủ động và bị động lần lƣợt: n 1 ,n 2
-Mỗi lần cắm mạ tương đương số vòng quay n 2
Ta có công thức tính đường kính bánh xe:
Bánh xe chỉ có chức năng truyền động mà không phân bố trọng lượng toàn bộ máy, nhiệm vụ này được đảm nhận bởi tấm đế Do đó, chỉ cần một bánh xe để giảm khối lượng và kích thước của máy Chiều sâu của cánh gắn trên bánh là 15cm.
Hình 3.2 - Bánh xe b) Tính số vòng quay động cơ
Máy di chuyển theo người điều khiển, người này đi bộ trên mặt ruộng với vận tốc trung bình từ 1 đến 1,5 m/s Để dễ dàng điều khiển, động cơ cần có tốc độ tương ứng Với đường kính bánh xe là D cm, có thể tính sơ bộ số vòng quay của động cơ N.
DUT.LRCC c)Tính công suất động cơ
-Lực kéo bánh xe cần thiết là phải thắng đƣợc trọng lƣợng máy và lực ma sát do bùn tạo ra
-Hệ số ma sát do bùn: f=0,07
-Đường kính bánh xe D 0mm
Công suất trên bánh xe: N x =P.v/1000`5.1,5/1000=0,91 kW
Lấy hệ số hiệu suất chung là 0,9 thì công suất cần thiết là:
Để đảm bảo hiệu quả hoạt động của máy, cần lựa chọn động cơ với công suất tối thiểu N ct = 1,1 kW và số vòng quay n0 vòng/phút phù hợp Bên cạnh đó, việc phân phối tỷ số truyền cũng rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất làm việc.
- Để giảm kích thước và khối lượng của máy,ta chọn động cơ và bánh xe cùng tỷ số truyền
- Chọn tỷ số truyền bộ truyền xích i=3 để thuận lợi cho tính toán đường kính bánh xe cũng như giảm được kích thước bộ truyền
- Chọn hiệu suất bộ truyền xích η=0,9,ta có đƣợc công suất trên trục 2
Thông số Động cơ Trục 1 Trục 2 i 1 1 3 n (vòng/phút) 150 150 450
Bảng 3.1 – Phân phối tỷ số truyền.
Tính toán cơ cấu chính và chi tiết quan trọng
Hình 3.3 – Bộ truyền xích a)Chọn loại xích
Vì tải trọng nhỏ,vận tốc thấp nên dùng xích con lăn
Hình 3.4 – Xích con lăn b)Xác định các thông số của xích và bộ truyền
Theo bảng 5.4 sách TTTKHDĐCK tập 1,với tỉ số truyền u=3,ta chọn z 1 6,z 2 Tất cả đều dưới 120
Theo bảng 5.5 trong TTTKHDĐCK tập 1,chọn bộ truyền xích 1 dãy bước xích p,7 mm thỏa mãn điều kiện mòn P t < [P]= 4,8kW
Theo công thức 5.12 trong TTTKHDĐCK tập 1,số mắt xích tính đƣợc: x,4
Lấy số mắt xích chẵn x
Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 trong TTTKHDĐCK tập 1: a75 mm Để xích không chịu lực căng quá lớn,giảm 1 lƣợng Δa=0,003a=1 mm
-Số lần va đập của xích i=z 1 n 1 /(15.x)=4,3 d ≥ 110.√ = 19,4 mm Đường kính trục d = 20mm Tra bảng chọn loại ổ bi cỡ nhẹ ( bảng 14P ), ta được chiều rộng ổ B = 12mm
Tính momen xoắn trên trục:
Tính chính xác đường kính trục:
Với: M tđ – Mômen tương đương
M u , M x – Mômen uốn và xoắn ở tiết diện tính toán
Tra bảng 7-2, T119 – TKCTM ta chọn sơ bộ d = 20mm nên ta chọn đƣợc [σ] 58(N/m 2 )
Chọn tiết diện tại các vị trí lắp:
- Vị trí lắp ổ lăn: d ôl = 17mm
Vị trí lắp đĩa xích và bánh xe có kích thước d mm Để cố định đĩa xích theo phương tiếp tuyến hoặc truyền mômen xoắn từ đĩa xích đến trục, hoặc ngược lại, việc sử dụng then là cần thiết.
Chọn loại then bằng, tiết diện theo đường kính trục, chiều dài: l = (0,80,9) l m l m :chiều dài mayơ
Sau đó kiểm nghiệm sức bền dập và sức bền cắt
Điều kiện bền dập trên mặt cạnh làm việc của then: d x d dkl
Đối với then bằng, khi kiểm nghiệm sức bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then: d x d dtl
Điều kiện bền cắt của then: c x c dbl
M x – Mô men xoắn cần truyền d - Đường kính trục l - Chiều dài then
B - Chiều rộng then k, t - Biểu thị phần then lắp trong rãnh của trục và rãnh của mayơ σ d ,τ c - Ứng suất dập và cắt thực tế
[σ] d , [τ] c - Ứng suất dập và cắt cho phép
+ Tính toán then cho trục
Tại tiết diện lắp đĩa xích( có chiều dài may ơ nhỏ nhất):
- Đường kính trục lắp đĩa xích: d 1 = 20 mm
- Tra bảng 7-23, T143 – TKCTM ta có kích thước của then: b = 6 mm h = 6 mm t = 3,5 mm k= 2,9 mm t 1 = 2,6 mm
- Kiểm nghiệm sức bền dập: σd=
Tra bảng 7-20, T142 – TKCTM ta chọn [σ] d = 100 (N/mm 2 )
Ta thấy σ d < [σ] d => thỏa mãn điều kiện bền
- Kiểm nghiệm sức bền cắt:
Tra bảng 7-21, T142 – TKCTM ta chọn [τ] d = 87 (N/mm 2 )
Ta thấy τ d < [τ] d => thỏa mãn điều kiện cắt e) Chọn ổ lăn:
Hình 3.8- Sơ đồ chọn ổ Trong đó:
-Tính cho gối đỡ A do lực lớn hơn
Với : Q- Tải trọng tương đương, Q = P A daN n- Số vòng quay, n = 150 vòng/phút h- Thời gian phục vụ, h = 18000 giờ
Chọn loại ổ bi đỡ,cỡ nhẹ, kí hiệu 203,có d = 17mm, D = 40mm, B = 12mm
3.3.3 Thiết kế trục 2 a) Vật liệu làm trục Ở đây máy móc không quan trọng nên ta chọn trục làm từ thép CT5, không nhiệt luyện b) Định khoảng cách trục
Trong hình 3.9, việc định khoảng cách trục được thể hiện qua các thông số quan trọng: a là bề rộng đĩa (a mm), b là bề rộng ổ và khoảng hở đến mép trong đĩa (b0 mm), c là bề rộng đĩa xích cùng khoảng hở đến mép trong ổ (cEmm), và d là bề rộng ổ (d mm).
-Trục 2 chịu các lực sau:
+ Lực F r do đĩa xích tạo ra,có chiều hướng từ tâm đĩa xích này đến tâm đĩa xích kia,
+ Lực P cần thiết để chạy tay cấy và khay mạ, PP0N
Momen xoắn do P tạo ra M x = P.l = 500.40= 20000 N.mm
-Ta có biểu đồ nội lực nhờ phần mềm nhƣ sau:
- Qua phần mềm,ta có đƣợc phản lực các gối:
P By 93N c)Tính sức bền trục
Trong đó : d – đường kính trục
N – công suất truyền , kw n – số vòng quay trong một phút của trục
C – hệ số tính toán, phụ thuộc [τ ]x Chọn C = 130 – 110
= 14,3 mm Đường kính trục d = 18mm Tra bảng chọn loại ổ bi cỡ nhẹ ( bảng 14P ), ta được chiều rộng ổ B = 12mm
Tính momen xoắn trên trục:
Tính chính xác đường kính trục:
Với: M tđ – Mômen tương đương
M u , M x – Mômen uốn và xoắn ở tiết diện tính toán
Tra bảng 7-2, T119 – TKCTM ta chọn sơ bộ d = 18mm nên ta chọn đƣợc [σ] 58(N/m 2 )
Chọn tiết diện tại các vị trí lắp:
- Vị trí lắp ổ lăn: d ôl = 17mm
-Vị trí lắp đĩa xích: d x mm
Để cố định đĩa xích theo phương tiếp tuyến và truyền mômen xoắn giữa đĩa xích và trục, việc sử dụng then là cần thiết Vị trí lắp đĩa có đường kính d = 15mm, và tính toán then là bước quan trọng trong quá trình lắp đặt.
Chọn loại then bằng, tiết diện theo đường kính trục, chiều dài: l = (0,80,9) lm l m :chiều dài mayơ
Sau đó kiểm nghiệm sức bền dập và sức bền cắt Điều kiện bền dập trên mặt cạnh làm việc của then: d x d dkl
(N/mm 2 ) (CT 7-11, T139 – TKCTM) Đối với then bằng, khi kiểm nghiệm sức bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then: d x d dtl
(N/mm 2 ) Điều kiện bền cắt của then: c x c dbl
M x – Mô men xoắn cần truyền
D - Đường kính trục l - Chiều dài then b - Chiều rộng then k, t - Biểu thị phần then lắp trong rãnh của trục và rãnh của mayơ σ d ,τ c - Ứng suất dập và cắt thực tế
[σ] d , [τ] c - Ứng suất dập và cắt cho phép
+ Tính toán then cho trục
Tại tiết diện lắp đĩa xích( có chiều dài may ơ nhỏ nhất):
- Đường kính trục lắp đĩa xích: d 1 = 18 mm
- Tra bảng 7-23, T143 – TKCTM ta có kích thước của then: b = 5 mm h = 5 mm t = 3 mm k= 2,3 mm t 1 = 2,1 mm
- Kiểm nghiệm sức bền dập: σd=
Tra bảng 7-20, T142 – TKCTM ta chọn [σ] d = 100 (N/mm 2 )
Ta thấy σ d < [σ] d => thỏa mãn điều kiện bền
- Kiểm nghiệm sức bền cắt:
Tra bảng 7-21, T142 – TKCTM ta chọn [τ] d = 87 (N/mm 2 )
Ta thấy τ d < [τ] d => thỏa mãn điều kiện cắt e) Chọn ổ lăn:
Hình 3.11- Sơ đồ chọn ổ Trong đó:
-Tính cho gối đỡ A do lực lớn hơn
Với : Q- Tải trọng tương đương, Q = P A E daN n- Số vòng quay, n = 450 vòng/phút h- Thời gian phục vụ, h = 18000 giờ
Chọn loại ổ bi đỡ,cỡ nhẹ, kí hiệu 203,có d = 17mm, D = 40mm, B = 12mm
3.3.4 Kiểm nghiệm sức bền của các chốt
Hình 3.12- Vị trí các chốt
2 Chốt gắn trên thanh truyền 1
3 Chốt gắn trên thanh truyền 2 a) Chốt gắn trên đĩa
- Chốt gắn trên đĩa chịu tác dụng lực từ 2 cơ cấu: cơ cấu tay cấy và cơ cấu chạy khay mạ với tổng lực tác dụng là 350N
- Công thức tính toán ứng suất kéo: δ = F/ A = 350/(π.5 2 ) = 4,5 (N/mm 2 )
Trong đó F(N) là lực kéo đứt vật liệu có thiết diện A(mm2)
DUT.LRCC Đối chiếu bảng trên,ta thấp chốt dƣ bền b) Chốt gắn trên thanh truyền
Hai chốt trên thanh truyền có kích thước giống nhau nhưng đảm nhiệm hai nhiệm vụ khác nhau và chịu lực ít hơn Điều này giúp đảm bảo sức bền cần thiết cho hệ thống.
Các bộ phận chính của máy có thiết kế đơn giản, phù hợp với khả năng sản xuất hiện tại và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đã được đề ra.
THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC CHỦ ĐỘNG
Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm
4.1.1 Tìm hiểu chức năng làm việc của chi tiết:
Chi tiết dạng trục bậc dung lắp đĩa xích và bánh xe
Các bề mặt làm việc của chi tiết:
- Bề mặt ỉ17 cú độ nhỏm Ra = 1,25 để đặt ổ đỡ trờn đú
- Bề mặt ỉ20 cú rónh then để lắp moayơ truyền mụmen xoắn
- Vai trục ỉ24 khụng lắp ghộp
Trong môi trường chịu tải trọng tĩnh và va đập tương đối thấp, trục làm việc cần có bề mặt chịu mài mòn nhỏ Do đó, thép CT5 là lựa chọn phù hợp để chế tạo loại trục này.
4.1.2 Nghiên cứu kết cấu cho chi tiết gia công
Trục có chiều dài ngắn và kết cấu phức tạp, cho phép gia công bề mặt trụ bằng dao tiện thông thường Đoạn vai trục có đường kính thay đổi đột ngột trên chiều dài ngắn, do đó việc sử dụng phôi dập sẽ đảm bảo tiết kiệm vật liệu hiệu quả.
Gia công rãnh then bằng dao phay ngón có mặt đầu cắt giúp tăng năng suất gia công Trong quá trình này, trục được định vị trên khối V hoặc lỗ tâm để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả.
Kích thước đường kính các cổ trục giảm dần về hai đầu đảm bảo tính công nghệ.
Định dạng sản xuất
Số lƣợng chi tiết đƣợc sản xuất trong một năm : N= 2000 (CT/năm)
Trọng lƣợng của chi tiết :
Q 1 = V.γ (kG) (3.1) Với vật liệu là thép có γ = 7,852 kG/dm 3
Thể tích của chi tiết tính theo phần mềm Pro-E đƣợc:
Vậy trọng lƣợng của chi tiết :
Q 1 = 7,852 0.085 = 0.67kG) Chọn dạng sản xuất hàng loạt lớn
Lựa chọn phương pháp chế tạo phôi
Để chế tạo một chi tiết đạt yêu cầu kỹ thuật và kinh tế, việc xác định kích thước phôi và lựa chọn phôi hợp lý là rất quan trọng Vật liệu phôi và phương pháp tạo phôi ảnh hưởng lớn đến lượng dư gia công và quy trình công nghệ, từ đó tác động trực tiếp đến yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế Đặc biệt, vật liệu chế tạo trục cần có cơ tính cao, khả năng chịu ứng suất tốt, có thể qua nhiệt luyện, dễ gia công và đảm bảo cơ tính đồng đều.
Gia công chi tiết có đường kính thay đổi đột ngột và chênh lệch lớn sẽ dẫn đến việc cắt bỏ lượng dư lớn, không đảm bảo tiết kiệm vật liệu và tốn thời gian gia công, từ đó giảm năng suất Do đó, phôi thanh sẽ không đạt yêu cầu.
Rèn tự do là phương pháp sản xuất với đầu tư thấp và sử dụng trang thiết bị đơn giản, tuy nhiên độ chính xác của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào tay nghề của người công nhân Phương pháp này phù hợp với quy trình gia công lâu và thường được áp dụng cho sản xuất loạt nhỏ hoặc đơn chiếc.
Vật liệu kim loại có nhiều ưu điểm như tính tương đối tốt, khả năng tổ chức bền chặt và chịu uốn, chịu xoắn hiệu quả Tuy nhiên, nó cũng tồn tại một số nhược điểm như năng suất không cao, tiêu hao nhiều năng lượng và vật liệu, hiệu quả làm việc thấp, điều kiện lao động khó khăn, dễ bị biến cứng ở lớp bề mặt và lượng dư thừa lớn.
Phôi rèn khuôn mang lại độ chính xác cao hơn so với phôi rèn tự do, với lượng dư gia công nhỏ và độ bóng vượt trội Điều này giúp tăng năng suất, giảm phế phẩm và đảm bảo độ chính xác của phôi, rất phù hợp cho sản xuất quy mô lớn Tuy nhiên, việc chế tạo khuôn phức tạp yêu cầu đầu tư vốn lớn cho thiết bị.
- Rèn trong khuôn kín : Thường áp dụng cho vật rèn có hình dáng phức tạp
- Rèn trong khuôn hở : Sản phẩm thường rèn từ phôi cán cho độ bóng và độ chính xác cao
Với chi tiết dạng trục thì phương pháp rèn sẽ không khả thi Vì vậy phôi rèn sẽ không đạt yêu cầu c) Xét phôi đúc
Phôi đúc thường gặp nhiều khuyết tật như rổ khí và xỉ, dẫn đến việc tập trung ứng suất dư lớn Điều này khiến cho các chi tiết làm việc trong môi trường va đập không đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật Hơn nữa, quá trình đúc thép cũng gặp nhiều khó khăn về tính khả thi, do đó phôi đúc thường không đạt tiêu chuẩn cần thiết.
DUT.LRCC d) Xét phôi dập
Dựa trên các yêu cầu kỹ thuật, phôi dập có khả năng sản xuất các chi tiết phức tạp, dễ dàng cho cơ khí hóa và tự động hóa, mang hình dáng gần giống với chi tiết cần gia công Phôi dập cũng giúp giảm thiểu hiện tượng ứng suất dư, đồng thời tạo ra các thớ cơ uốn dọc theo chi tiết, dẫn đến cơ tính cao hơn so với các phương pháp chế tạo khác.
Trước khi thực hiện quá trình dập nóng kim loại ta phải làm sạch kim loại, chọn chế độ nhiệt luyện và thiết bị nung nóng
Có nhiều phương pháp làm sạch bề mặt kim loại, bao gồm thổi sạch bằng ngọn lửa (có thể sử dụng nhiệt hoặc không) và làm sạch bằng đá mài.
Dập nóng được thực hiện trên máy dập hoặc máy ép, trong khuôn kín hoặc khuôn hở Để nâng cao độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt chi tiết, người ta sử dụng khuôn dập bán chịu nhiệt, giúp hạn chế việc tạo vẩy.
Phôi sau khi chế tạo thường có chất lượng bề mặt kém và hình dáng không chính xác, như méo, ôvan hoặc côn Nếu tiến hành gia công chi tiết ngay lập tức, sai số từ phôi sẽ ảnh hưởng lớn đến sản phẩm, dẫn đến việc phải gia công nhiều lần để đạt yêu cầu Do đó, cần thực hiện các bước chuẩn bị phôi như làm sạch, nắn thẳng và gia công phá để đảm bảo chất lượng chi tiết gia công.
Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết
4.4.1.Phân tích và chọn lựa chuẩn gia công
Khi chọn chuẩn để gia công, ta phải xác định chuẩn cho nguyên công đầu tiên và chuẩn cho nguyên công tiếp theo
Thông thường, chuẩn dùng cho nguyên công đầu tiên là chuẩn thô, còn chuẩn dùng cho các nguyên công tiếp theo là chuẩn tinh
Mục đích của việc chọn chuẩn là để đảm bảo:
Chất lƣợng chi tiết trong quá trình gia công
Nâng cao năng suất và giảm giá thành a Một số nguyên tắc chọn chuẩn thô
Chuẩn thô là yếu tố quan trọng trong nguyên công đầu tiên của gia công cơ, ảnh hưởng lớn đến quy trình công nghệ và các nguyên công sau đó Việc lựa chọn chuẩn thô đúng đắn quyết định độ chính xác gia công của chi tiết.
Khi chọn chuẩn thô, cần đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho các bề mặt gia công và chính xác vị trí tương quan giữa các bề mặt chưa gia công với các bề mặt sẽ gia công.
Dựa vào các yêu cầu trên người ta đưa ra 5 nguyên tắc khi chọn chuẩn thô:
Nếu trên chi tiết gia công có một bề mặt không gia công thì nên chọn bề mặt đó làm chuẩn thô
Khi một chi tiết có nhiều bề mặt không gia công, cần lựa chọn bề mặt không gia công có yêu cầu độ chính xác về vị trí tương quan cao nhất với các bề mặt gia công để làm chuẩn thô.
Khi một chi tiết gia công yêu cầu tất cả các bề mặt đều được gia công, cần lựa chọn bề mặt có khả năng phân bố lượng dư đều và nhỏ nhất để làm chuẩn thô.
Khi một chi tiết có nhiều bề mặt đủ điều kiện làm chuẩn thô, nên chọn bề mặt phẳng nhất để đảm bảo quá trình gá đặt đơn giản và dễ dàng hơn.
Chuẩn thô chỉ nên dùng một lần trong quá trình gia công
Phương án chọn chuẩn thô:
Chọn bề mặt khung gia cụng có kích thước ỉ24 và chiều dài l = 132mm chuẩn thụ Tại vị trí này, chúng ta sử dụng khối V dài để hạn chế 4 bậc tự do Ưu điểm của phương pháp này là độ cứng vững cao, giúp chi tiết được gá đặt nhanh chóng.
Nhược điểm của việc định vị trên hai khối V là có thể dẫn đến sai số trong gá đặt và lực kẹp lớn, gây biến dạng cho chi tiết gia công Hơn nữa, quá trình gá đặt sẽ mất nhiều thời gian do hai cổ trục không có kích thước đồng nhất Do đó, cần tuân thủ một số nguyên tắc khi chọn chuẩn tinh để giảm thiểu những vấn đề này.
Chọn chuẩn tinh phải đảm bảo chất lƣợng của chi tiết sau khi gia công
Khi chọn chuẩn tinh người ta đưa ra 5 nguyên tắc sau:
Khi gia công tinh, việc lựa chọn chuẩn tinh chính là rất quan trọng, vì nó đảm bảo rằng các chi tiết sẽ có vị trí tương tự như trong quá trình làm việc Điều này giúp tăng độ chính xác và hiệu quả trong gia công.
Cố gắng chọn chuẩn định vị trùng gốc kích thước để sai số chọn chuẩn bằng 0
Chọn chuẩn sao cho khi gia công chi tiết không bị biến dạng do lực cắt, lực kẹp Mặt chuẩn phải đủ diện tích định vị
Chọn một chuẩn thống nhất cho toàn bộ quá trình công nghệ là rất quan trọng, vì việc thay đổi chuẩn sẽ dẫn đến sai số tích lũy trong các lần gá sau.
Để đảm bảo độ đồng tâm giữa các cổ trục trong chi tiết dạng trục, việc chọn chuẩn tinh là rất quan trọng Sử dụng chuẩn tinh thống nhất trong quá trình gia công trục sẽ giúp đáp ứng yêu cầu này một cách hiệu quả.
Chuẩn tinh thống nhất bao gồm hai lỗ tâm ở hai đầu trục, cho phép gia công tất cả các mặt ngoài và phay rãnh then trên trục Khi sử dụng hai lỗ tâm này, kích thước đường kính sẽ không gặp sai số chuẩn, nhưng kích thước hướng trục có thể bị sai số nếu mũi tâm trái là mũi tâm cứng Để khắc phục sai số này, cần thay thế mũi tâm cứng bên phải bằng mũi tâm tùy động.
Khi dùng hai mũi tâm làm chuẩn thì phải dùng tốc để truyền mômen xoắn c Xác định trình tự công nghệ
Gia công chuẩn bị: làm sạch phôi, khỏa hai mặt đầu, khoan tâm
Tiện thô và bán tinh các mặt trụ
Tiện tinh các mặt trụ
Gia công rãnh then trên trục
4.4.2 Nội dung nguyên công a ) Nguyên công 1: Phay hai mặt đầu, gia công 2 lỗ tâm
+ Bước 1 : Phay hai mặt đầu trục cùng lúc bằng hai dao phay mặt đầu
+ Bước 2 : Gia công 2 lỗ cùng lúc bằng mũi khoan tâm chuyên dùng n n s s w
- Lựa chọn máy và dao
Máy phay và máy khoan tâm bán tự động MP-71M được trang bị 6 cấp tốc độ cho dao phay, với giới hạn vòng quay dao phay từ 125 đến 712 vòng/phút Đối với dao khoan, máy cũng có 6 cấp tốc độ, cho phép điều chỉnh vòng quay từ 238 đến 1125 vòng/phút.
+ Đồ gá : Khối V dài tự định tâm định vị 4 bậc tự do+ 1 chốt tỳ cố định định vị 1 bậc tự do
+ Dao : Bước 1 : Dao phay mặt đầu thép gió có: D = 40 mm, L = 2 mm, d = 16 mm, Z
Bước 2 : Mũi khoan thép gió có d = 3mm, D = 7 mm, L = 7 mm
- Chế độ cắt cho các bước
+ Xét cho bước 1: phay mặt đầu
Ta có chiều sâu cắt : t = 2 mm
Lƣợng chạy dao răng: S z = 0,13 mm/răng, (theo bảng 5.119, trang 108, [2])
Lƣợng chạy dao vòng S = Sz Z = 0,13.10 = 1,3 mm/vòng
Tốc độ cắt V b = 43 m/ph, (Tra bảng 5.120, trang 109, [2])
Các hệ số điều chỉnh trong gia công bao gồm: k MV = 0,8, phản ánh phụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công (theo bảng 5-1, 5-2); k nv = 0,8, thể hiện sự phụ thuộc vào tình trạng bề mặt phôi (theo bảng 5-5); và k uv = 1, chỉ ra sự phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt (theo bảng 5-6).
Tốc độ tính toán: V t = V b k MV k nv k uv = 43 0,8 0,8 1 = 27,52 m/ph
Số vòng quay của trục chính theo tính toán:
Tốc độ cắt thực tế: 1000
Lƣợng chạy dao phút : S ph = S.n m = 1,3 352,5 = 458,25 mm/phút
+ Xét bước 2: Khoan lỗ tâm
Lƣợng chạy dao vòng: S 0 = 0,15 mm/vòng (Tra bảng 5-25, trang 21, [2])
Tốc độ cắt: V b = 27,5 m/ph, (Tra bảng 5-86, [2], trang 83)
Các hệ số điều chỉnh trong quá trình gia công bao gồm k MV = 0,8, phản ánh sự phụ thuộc vào chất lượng vật liệu gia công (theo bảng 5-1, 5-2: [2]) Hệ số k lv = 1 chỉ ra sự phụ thuộc vào chiều sâu khoan (theo bảng 5-31: [2]) Cuối cùng, k uv = 1 thể hiện sự phụ thuộc vào vật liệu dụng cụ cắt (theo bảng 5-6: [2]).
Tốc độ tính toán: V t = V b k MV k lv k uv = 27,5.0,8.1.1 = 22,24 m/ph
Số vòng trục chính theo tính toán:
= 4 n m = n min 4 = 238.4= 952 vòng/phút Chọn theo máy ta có n m = 952 vòng/phút
Vận tốc cắt thực tế: 1000 20 , 92
V m/ph Lƣợng chạy dao phút: S ph = S o n m = 0,15.952 = 142,8 mm/phút
-Thời gian cơ bản cho từng nguyên công, từng bước công nghệ
+ Bước 1 : Phay mặt đầu Áp dụng công thức: i n S
Chiều dài bề mặt gia công : L = 27,5 mm
Chiều dài ăn dao: L 1 t ( D t ) ( 0 , 5 3 ) 2 ( 40 2 ) 2 , 3 11 mm
Chiều dài thoát dao : L 2 = (2 5) mm; chọn L 2 = 4 i = 1 (bước )
Lƣợng chạy dao phút S ph = S.n = 458,25 mm/phút
+ Bước 2: Khoan lỗ tâm Áp dụng công thức: S n i
Chiều dài bề mặt gia công : L = 7 mm
L mm Lƣợng chạy dao vòng: S = 0,15 mm ; n = 952 vòng/phút i = 1
DUT.LRCC b)Nguyờn cụng 2: Tiện thụ cỏc mặt trụ ỉ20, ỉ17,tiện tinh cỏc mặt ỉ20, ỉ17
- Bước 1 : Tiện thụ cỏc mặt trụ ỉ20, ỉ17
- Bước 2 : Tiện tinh cỏc mặt ỉ20, ỉ17
- Lựa chọn máy và dao
Máy tiện chép hình nhiều dao 1712 được trang bị số cấp tốc độ trục chính m, với tốc độ quay trục chính n dao động từ 162 đến 2040 vg/ph Máy có công suất động cơ 10 kw và sử dụng cơ cấu chép hình thủy lực, mang lại hiệu quả cao trong quá trình gia công.
+ Đồ gá : Mũi tâm trái là mũi tâm cứng, mũi tâm bên phải là mũi tâm tùy động
+ Dao : Dao tiện trơn vật liệu thép gió P18, có : H= 16 mm; B = 16 mm; L= 80 mm ; l= 30 mm, υE O ; m = 9mm; c = 6mm; r = 1mm ( bảng 4-5, [1] trang 296)
Dao tiện cắt đứt bằng thép gió P18 có H = 20 mm; B = 12 mm; L= 120 mm ; l 60 mm ; a = 3mm; r = 0,2 mm
- Lượng dư gia công trong từng bước công nghệ và lượng dư tổng cộng cho tất cả các bề mặt gia công
Trong công nghệ chế tạo máy, người ta thường áp dụng hai phương pháp sau để xác định lƣợng dƣ gia công cơ :
+ Phương pháp thống kê thực nghiệm :
CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM
Chế tạo
- Với số lượng chi tiết tương đối lớn, ta cần chú ý đến các chi tiết ,cơ cấu quan trọng sau:
Hình 5.5- Thanh truyền thiết kế
Hình 5.6- Thanh truyền thực tế
Hình 5.7- Cơ cấu cấy thiết kế
Hình 5.8- Cơ cấu cấy thực tế
+ Cơ cấu chạy khay mạ:
Hình 5.9- Cơ cấu chạy khay mạ thiết kế
Hình 5.9- Cơ cấu chạy khay mạ thực tế.
Thực nghiệm
- Do nhiều nguyên nhân chủ quan cũng nhƣ khách quan,máy chƣa thể mang ra ruộng để chạy thực nghiệm
- Khi máy chạy trên cạn,máy đã hoạt động đúng các nguyên lý đã thiết kế Tuy nhiên,máy còn các vấn đề sau đây:
+ Máy có kích thước và khối lượng tương đối lớn so với tính toán
+ Tỉ lệ lấy mạ không đều do thiết kế tay cấy còn chƣa chính xác
+ Khay mạ chạy không đều do khoảng hở giữa chốt và rãnh thanh truyền không đồng nhất
+ Máy không sử dụng đƣợc động cơ nhƣ tính toán do phụ thuộc khả năng di chuyển của người điều khiển
+ Máy va đập lớn gây ra tiếng ồn
Các chi tiết được sản xuất theo bản vẽ thiết kế, tuy nhiên các cụm cơ cấu có một số sai lệch so với tính toán Do đó, mặc dù máy hoạt động theo nguyên lý đúng, nhưng vẫn chưa đạt được độ chính xác tối ưu.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết luận
Sau khi hoàn thành đồ án Thiết kế và chế tạo máy cấy lúa, tôi đã nắm vững một số kỹ thuật gia công chi tiết trên máy công cụ, hàn và cắt kim loại, từ đó thiết kế và chế tạo thành công máy cấy lúa.
- Những điều quan trọng mà tôi đã tìm hiểu và thực hiện thành công quá trình chế tạo máy:
+ Thiết kế đúng nguyên lý hoạt động các cơ cấu chính
+ Tính toán đúng khoảng cách các khóm lúa cấy đƣợc 15cm x 20cm
+ Kỹ thuật hàn,lắp ghép khung máy
- Tuy nhiên,các vấn đề chƣa đạt vẫn còn nhiều:
+ Cách bố trí các cơ cấu,chi tiết còn chƣa hợp lý
+ Lựa chọn các mối ghép chƣa phù hợp
+ Khả năng gia công kém dẫn đến sai lệch nhiều
+ Việc phân bố thời gian không hợp lý khiến tiến độ bị chậm.
Hướng phát triển
Hiện nay, máy cấy vẫn chưa được áp dụng rộng rãi ở nhiều khu vực Việc phát triển máy cấy có năng suất cao và giá thành hợp lý sẽ mang lại nhiều lợi ích cho ngành nông nghiệp, đặc biệt là cho nông dân.
Tuy nhiên, máy hiện tại vẫn cần nhiều cải tiến để đạt năng suất cao hơn, cũng nhƣ cách sử dụng đơn giản hơn nhƣ:
- Thêm nhiều tay cấy để năng suất cấy cao hơn
- Cơ khí hóa và tự động hóa hệ thống điều khiển máy
- Tìm hiểu, thay đổi các cơ cấu cấy và cấp mạ để nâng cao hiêu suất