Đang tải... (xem toàn văn)
Những năm trước đây, Việt Nam chúng ta là một nước có nền kinh tế chậm phát triển, các sản xuất trong nước chủ yếu dựa vào sản xuất nông lâm nghiệp, số lượng lao động tham gia sản xuất nông nghiệp chiểm trên 80% tổng số lao động trong cả nước.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu thực hiện và hoàn thành đề tài tốt nghiệp, ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của rất nhiều cá nhân, tập thể trong và ngoài trường. Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Cơ Khí động lực - Khoa Cơ Điện Trường Đại Học Nông Nghiệp - Hà Nội đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này. Đặc biệt tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS.Bùi Hải Triều và KS.Lê Anh Sơn người đã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện đề tài “ Nghiên cứu tính toán, thiết kế hệ thống truyền động thuỷ lực trên máy đào hố hai hàng ” và cũng là người đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Cuối cùng, tôi xin báy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã khích lệ tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Mặc dù đã rất cố gắng song do kinh nghiệm và kiến thức có hạn nên đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót ngoài ý muốn. Tôi rất mong các thầy cô cùng bạn bè chỉ bảo thêm để đề tài được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2010 Người thực hiện SV. Nguyễn Trọng Minh 1 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Những năm trước đây, Việt Nam chúng ta là một nước có nền kinh tế chậm phát triển, các sản xuất trong nước chủ yếu dựa vào sản xuất nông lâm nghiệp, số lượng lao động tham gia sản xuất nông nghiệp chiểm trên 80% tổng số lao động trong cả nước. Hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp mang tính thời vụ nên hiệu suất sử dụng thời gian lao động rất thấp, thông thường chỉ tập trung vào khoảng 3 đến 4 tháng trong một năm nên thời gian nhàn rỗi khá nhiều, thu nhập bình quân tính theo đầu người rất thấp. Hơn nữa sản xuất nông lâm nghiệp chiếm tỷ trọng thấp trong nền kinh tế, không tương ứng với tỷ lệ lao động. Trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Nhà nước ta đã tập trung hơn vào đầu tư phát triển các lĩnh vực: Công nghiệp, du lịch, thương mại và dịch vụ. Nên kinh tế nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc. Các nhà máy, các khu công nghiệp được xây dựng và thu hút được rất nhiều lao động nhàn rỗi từ nông thôn, làm giảm đáng kể số lao động phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp, làm tăng thu nhập, thúc đẩy kinh tế phát triển. Tuy nhiên sản xuất nông lâm nghiệp vẫn giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nhờ áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong sản xuất nông nghiệp, điều kiện tự nhiên và sức lao động dồi dào nên đã thu được những kết quả vượt bậc. Sản xuất trong lĩnh vực nông lâm nghiệp là một quá trình sản xuất đặc thù, nó mang tính độc lập cao, điều kiện sản xuất phức tạp, tiêu tốn nhiều sức lao động. Để nâng cao năng suất, giảm nhẹ sức lao động cho các khâu sản xuất trong sản xuất nông lâm nghiệp cần thiết phải áp dụng cơ giới hoá tổng hợp và sử dụng các phương tiện hữu ích, áp dụng các hệ thống máy móc phù hợp với từng loại sản xuất, từng mục đích công việc. 2 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL Hiện nay việc thiết kế và phát triển các loại máy phực hợp tự hành đang diễn ra hết sức sôi động trong lĩnh vực cơ khí hoá nông lâm nghiệp ở nước ta. Xu hướng thiết kế chủ yếu là bố trí các bộ phân làm việc, dẫn động cho các bộ phận làm việc chủ động trên một máy kéo vạn năng cỡ nhỏ hoặc là thiết kế các máy phức hợp chuyên biệt cho các công việc nông lâm nghiệp như gieo trồng, chăm sóc và thu hoạch… Trên đa số các mẫu máy đã được công bố: Các máy làm đất, máy thu hoạch, …. việc truyền động trích công suất được thực hiện bằng cơ học như truyền động xích, truyền động đai, truyền động các đăng hoặc truyền động bánh răng… Nhược điểm của truyền động cơ học là việc thay đổi tỷ số truyền vô cấp chỉ có thể thực hiện trong khoảng giới hạn và yêu cầu một không gian lắp đặt cố định giữa động cơ truyền lực và bộ phận làm việc cần dẫn động. Các nhược điểm của này có thêt được cải thiện đáng kể nếu thay thế truyền động cơ học bằng một hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực. Các hệ thống truyền động thủy lực ngày nay có mật độ công suất và độ tin cậy cao, cấu trúc hệ thống đơn giản, đặc biệt là có khả năng thiết lập một hệ thống truyền động và điều khiển bất kỳ, linh động trong không gian với các phần tử cấu trúc tiêu chuẩn…. Một số kết quả bước đầu về ứng dụng truyền động thuỷ lực trong nông lâm nghiệp đã được công bố: Hệ thống truyền động trợ giúp thuỷ lực trên liên hợp máy vận chuyển nông lâm nghiệp, Liên hợp máy đào hố trồng cây (Một phần của nhánh đề tài cấp nhà nước KC 07-18-01). Bài báo này giới thiệu kết quả phân tích lực chọn hệ thống mạch điều khiển và truyền động thuỷ lực đáp ứng yêu cầu hoạt động của các bộ phận làm việc chủ động trên một số máy nông lâm nghiệp tự hành thường gặp. Việc chuẩn bị đất nói chung và tạo hố để trồng cây trong lâm nghiệp nói riêng là một trong những khâu quan trọng trong quá trình sản xuất. Công việc tạo 3 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL hố trước khi trồng cây trong lâm nghiệp thường được làm thủ công nên mất nhiều thời gian và năng suất thấp. Mặt khác các cây lâm nghiệp thường trồng ở những nơi có địa hình phức tạp, mặt đồi dốc và trên mặt đất cứng. Vì vậy, để giải quyết vấn đề khó khăn trên chúng tôi đã thực hiện đề tài: "Nghiên cứu tính toán, thiết kế hệ thống truyền động thủy lực trên máy đào hố hai hàng". 1.2 Mục tiêu của đề tài 1.2.1 Mục tiêu Nghiên cứu và phân tích các yếu tố trong thực tiện hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp ở Việt Nam và ưu nhược điểm của hệ thống thuỷ lực từ đó tính toán lựa chọn hệ thống máy thuỷ lực đào hố hai hàng lắp trên máy kéo tự hành. 1.2.1 Yêu cầu Lựa chọn loại máy phù hợp; Mô phỏng quá trình làm việc của hệ thống. 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Xây dựng cơ sở cho việc ứng dụng truyền động thuỷ lực vào trong sản xuất nông lâm nghiệp với điều kiện thực tiễn ở nước ta. Đưa vào công tác sản xuất nông lâm nghiệp hệ thống máy đào hố hai hàng truyền động bằng thuỷ lực để tăng năng suất và hiệu quả của quá trình sản xuất. 4 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÁC BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHỦ ĐỘNG TRÊN MÁY NÔNG NGHIỆP TỰ HÀNH 1.1 Máy làm đất Làm đất là khâu quan trọng trước tiên tốn nhiều năng lượng trong quá trình canh tác làm đất với mục đích nâng cao độ phì nhiều của đất, tạo điều kiện thuật lợi cho cây trong sinh trưởng và phát triển tốt. Để thực hiện các yêu cầu của việc làm đất người ta dùng các loại công cụ và máy làm đất như máy cày, máy bừa, trục lăn, máy phay, bánh xe lồng đất… 1.1.1 Máy phay Các loại máy như máy cày, máy bừa, trục lăn, bánh xe lồng đất không có các bộ phận làm việc chủ động. Các bộ phận làm việc của các loại máy này là nhờ vào chuyển động của máy kéo kéo các bộ phận làm việc trên mặt đồng từ đó làm tơi xốp đất theo yêu cầu nông học của các loại cây trồng. Trong các máy làm đất chỉ có máy phay có bộ phận làm việc chủ động là trống phay. Máy phay đất có nhiều loại, có loại chuyên cho ruộng khô, có loại chuyên phay cho ruộng nước, lại có loại phay được cả trên ruộng khô và nước. Tùy theo đặc điểm, kích thước của thửa ruộng, tùy theo nguồn động lực mà có các loại máy phay cỡ nhỏ, cỡ lớn… Phay thường được liên kết động lực nhờ bộ phận treo, ngoài việc kéo phay chuyển động theo, nguồn động lực còn truyền cho các lưỡi phay quay để làm nhỏ, nhuyễn đất ở độ sâu cần thiết. Những loại máy phay trên có cấu tạo tương tự như nhau. Bộ phận làm việc của phay là các lưỡi phay. Tùy theo loại đất, yêu cầu làm đất mà lưỡi phay có hình dáng cụ thể và các kích thước khác nhau. Lưỡi phay có phần cạnh sắc và phần chuôi cạnh sắc để cắt đất, cỏ cây, đảo trộn đất hất về phía sau, còn chuôi để lắp lưỡi vào trống phay. 5 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL Trục trống phay được tựa và quay vào trong 2 ổ đỡ lắp trên khung máy và được làm kín để tránh bụi đất, chuyển động của trục hoặc trống phay khi làm việc được truyền từ máy kéo đến qua trục các đăng, hộp xích hoặc bộ bánh răng. Trục phay hoặc chống phay được bọc bởi vỏ thép đủ bền ở phía trên và phía sau để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, đồng thời vỏ bao, đặc biệt là phần bao phía sau còn có tác dụng chắn cục đất đập vào làm nó tơi vỡ thêm. Để đảm bảo độ sâu phay đất và điều chỉnh khi cần người ta lắp vào khung máy những tấm trượt hoặc bánh xe. Để liên kết máy phay với máy kéo, người ta sử dụng bộ phận treo – treo ba điểm ở khung máy phay, hoặc lắp trục phay ăn khớp trực tiếp với hộp truyền động như ở máy kéo Bông Sen. Nguyên tắc làm việc ở của máy phay Khi phay đất lưỡi phay đi vào đất cắt đất thành từng cục, hất về phía sau làm tơi, nhuyễn đất. Lúc đó một điểm bất kì của lưỡi phay tham gia hai chuyển động một chuyển động tịnh tiến theo máy kéo và một chuyện đông quay quanh trục phay. Phân bố các lưỡi phay trên trống phải đảm bảo để những lực cản tác động lên phay tương đối ổn định nhằm đảm bảo độ bền cho lưỡi, trục phay và máy chuyển động ổn định. Muốn vậy lượi phay được phân bố theo đường xoắn ốc sao cho các lưỡi phay lần lượt đi vào cắt đất với những khoảng cách góc bằng nhau. Để đất không bị kẹt ở trống phay, khoảng cách góc giữa các lưỡi phay ở hai đĩa liên tiếp nhau cần đủ lớn. Khi làm việc, trống phay quay nhờ mô men được trích từ động cơ qua trục thu công suất, trục các đăng, hộp giảm tốc và xích truyền động. Tốc độ quay của trống phay phụ thuộc vào tốc độ làm việc của máy, thông thường khoảng 180 - 200 vg/p; chiều sâu phay thường khoảng 8 - 12cm; bề rộng làm việc của máy phụ thuộc vào công suất của máy kéo, thường khoảng 1,2 - 6 1 2 4 3 1 2 4 3 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL 2,4m. Để tăng năng suất của máy, người ta có thể thay đổi bề rộng làm việc, tuy nhiên nếu tăng chiều dài trục phay lên quá lớn sẽ khó đảm bảo độ bền cho trục vì phay thường được kết cấu là một trục liền và sử dụng kiểu truyền động một đầu hoặc truyền động giữa trục. Hình 1.1. Sơ đồ truyền động máy phay đất 1- Trục các đăng, 2- Hộp giảm tốc, 3- Trục phay. 4- Xích truyền động, n = 180vg/p 1.1.2 Máy đào hố trồng cây Máy đào hố được sử dụng để cơ giới hoá khâu làm đất trong trồng cây lâm nghiệp. Máy được kết cấu là một trục có các cánh đào được bố trí theo đường xoắn ốc (làm việc như một mũi khoan). Máy được lắp sau máy kéo nhờ cơ cấu treo và nâng hạ thuỷ lực. Khi làm việc, trục quay nhờ mô men được trích từ động cơ qua trục thu công suất, trục các đăng, hộp giảm tốc và xích truyền động. Tốc độ quay của trục đào phụ thuộc vào tốc độ làm việc của máy, thông thường khoảng 180 - 200 vg/p, chiều sâu của hố khoảng 25 - 35 cm. Để tăng năng suất của liên hợp máy, tuỳ theo công suất của máy kéo ta có thể bố trí 2 hoặc 4 bộ phận làm việc đồng thời với khoảng cách hố khoảng 1,2- 1,4m, khoảng cách hàng là 1,8 - 2m. Tuy nhiên, việc sử dụng các bộ truyền động cơ khí để truyền động đồng thời sẽ gặp nhiều khó khăn. Hiện nay 7 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL người ta đã chế tạo thành công máy đào hố sử dụng hệ thống truyền động thuỷ lực. 4 3 1 2 n Hình 1.2 Sơ đồ truyền động máy đào hố trồng cây. 1- Trục các đăng, 2- Hộp giảm tốc 3- Xích truyền động, 4- Trục vít đào, n = 180vg/p Máy gieo trồng chăm sóc Các loại máy gieo trồng chăm sóc bao gồm: máy gieo hạt, máy trồng cây non, máy cấy, các loại máy bón phân, máy xới, máy phun thuốc . Trong các loại máy đó những máy như máy gieo hạt máy trồng cây non và máy xới không có các bộ phận làm việc chủ động. Các bộ phận làm việc của máy này thường được nhận truyền động từ bánh xe máy gieo đối với máy gieo hoặc máy trồng cây non và bánh xe máy cấy đối với máy cấy. Việc truyền động như vậy đảm bảo cho lượng gieo cũng như khoảng cách các cây đối với máy trông cây non hay máy cấy đảm bảo. Các loại máy bón phân mới có những bộ phận làm việc chủ động nhận truyền động từ các nguồn động lực để thực hiện nhiệm vụ. 1.2.1 Máy bón phân 8 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL 1. Máy bón phân hữu cơ Máy bón phân hữu cơ thường lẫn với cỏ, rác, giữa phân với có rác trộn không đều, độ ẩm phân lớn dễ bị dính bết. các máy bón phân hữu cơ bao gồm: máy chuyển phân, máy tung phân chuồng, máy bón phân nước. Trong các loại máy mày có máy tung phân chuồng là loại máy có bộ phận làm việc chủ động. Máy tung phân chuồng thường để bón lót, rải đều khắp mặt đồng, có nhiều loại máy tung phân chuồng như HT1, HT2, PΠTM-2,0. Máy tung phân chuồng PΠTM-2,0 có nhiệm vụ chở phân đã được đánh tơi và tung phân rải đều trên mặt đồng. Khi không bón phân có thể tháo bộ phận tung phía sau ra khỏi máy, thùng đựng phân sẽ trở thành chiếc romoc để vận chuyển nông sản. Hình 1.4. Sơ đồ làm việc của máy tung phân chuồng PΠTM-2,0 1 – Thùng chứa phân; 2 – đai ốc căng xích; 3 – Trục thụ động; 4 – xích cung cấp;5 – thanh gạt; 6 – đáy thùng; 7 – trục chủ động; 8, 9 – các trục tung Máy được móc sau máy kéo có trục trích công suất và lực kéo ở móc từ 0,9÷1,4 tấn. Thùng đựng phân: hình khối chữ nhật phía dưới thành thùng có khe hở để xích tay gạt đi qua đưa phân ra ngoài. Phía thành sau để trống để đặt hai trục tung phân 9 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL Bộ phận cung cấp phân: có nhiêm vụ đưa phân từ trong thùng tới bộ phận tung, có cấu tạo là băng tryền xích gạt, gồm trục chủ động 7, trục thụ động 3, có ba dải xích 4 và các thanh gạt 5 nối giữa các dải xích. Nhánh làm việc năm trên đáy thùng 6, bộ phận căng xích là ba bulông 2. Bộ phận tung phân: gồm có trục 8 và 9 là trục thép rỗng, trên trục có hàn các cánh tung phân, nghiêng so với đừng tâm trục góc 45 0 , sao cho phân tung ra hai phía làm tăng bề rộng làm việc cho máy và độ bón đều. Trục 8 và 9 quay cùng chiều, cánh trục trên hất phân ngược về thùng làm tơi phân và làm bằng mặt phân ở cửa ra, cánh trục dưới hất phân tung xuống ruộng. Tốc độ quay của hai trục trong quá trình làm việc không đổi và bẳng 180vg/phút. 2 3 4 5 7 5 6 1 6 Hình 1.5. Sơ đồ truyền động của máy tung phân chuồng 1- Trục các đăng; 2- Hộp giảm tốc; 3,7- Xích truyền động 4- Cơ cấu culít bánh cóc; 5- Trục xích tải; 6- Trục tung phân Hệ thống truyền động cho xích cung cấp và trục tung từ trục trích công suất của máy kéo thông qua trục cácđăng, hộp giảm tốc, các bánh răng nón trụ, một nhánh xích qua xích tới trục tung, một nhánh qua cơ cấu culit bánh có tới xích cung cấp phân. 10 [...]... chuyển động và khoảng cách giữa các bộ phận chấp hành liên tục thay đổi Từ những yêu cầu thực tế trong các hoạt động sản xuất, các hệ thống truyền động mới được đưa vào là hệ thống truyền động khí nén, hệ thống truyền động thuỷ lực Trong đó hệ thống thuỷ lực có ưu điểm hơn nhờ tính chịu nén của chất lỏng Hệ thống truyền động thuỷ lực có công suất truyền động cao, truyền động êm dịu, có thể truyền động. .. giảm lực cản của cày - Hệ thống cân bằng thuỷ lực (thường được sử dụng với các liên hợp máy làm việc trên sườn đồi) Hệ thống này đặc biệt gồm ba phần: Hệ thống thăng bằng chất lỏng, hệ thống điện và hệ thống thuỷ lực Khi liên hợp máy đi vào đoạn đường dốc ngang trên các sườn đồi, giả sử khi bánh xe bên trái thấp hơn bánh xe bên phải khi làm việc, khi đó thiết bị cảm ứng chất lỏng khởi động hệ thống. .. nghiêng qua lại Ở một số loại máy cả ba điều khiển trên đều được điều khiển bằng thuỷ lực, một số máy thì chỉ có hai trong ba chuyển động trên được điều khiển bằng thuỷ lực - Hệ thống thủy lực trên xe đào đất: Nó thường bố trí phía sau một máy kéo công nghiệp như xe chuyên chở hoặc xe ủi đất Dầu thuỷ lực cho máy công tác được cung cấp từ hệ thống thủy lực của máy kéo Người vận hành điều khiển máy đào. .. van được đặt trên cabin Điều khiển dòng dầu tới các xylanh thích hợp để vận hành cần, gầu hoặc thiết lập các chức năng khác Các xylanh tác động hai chiều để cung cấp đủ lực theo cả hai hướng Các đường ống dẫn trong hệ thống đề sử dụng là các loại ống dẻo nên cho phép máy đào chuyển động tự do mà không làm ảnh hưởng đến hệ thống thuỷ lực - Hệ thống thuỷ lực trên các máy ép thuỷ lực: Dựa vào tính chất không... Việt Nam Với những ưu điểm của mình, truyền động thuỷ lực từ lâu đã được ứng dụng rộng rãi trong máy móc cơ khí hoá Việc thiết kế và lắp đặt một hệ thống thuỷ lực cũng không gặp nhiều khó khăn Một hệ thống truyền động thuỷ lực cơ bản gồm có các thiết bị sau: Bơm dầu, xylanh (động cơ thuỷ lực) , van an toàn, van điều khiển, bình chứa….Ngoài ra trong hệ thống thủy lực có thể có thêm các bộ phận phụ trợ... mình, truyền động thủy lực ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống máy phục vụ cho mọi lĩnh vực sản xuất Có nhiều vị trí truyền động phức tạp mà các hề thống truyền động cơ học không thể đáp ứng được như: Truyền động trên các máy xúc, ủi và các máy công trình khác… Truyền động thủy lực đã mang lại nguồn lợi rất lớn cho các hoạt động sản xuất của con người Ngoài ra, hệ thống thủy lực ngày... hoặc hai động cơ bị quá tải xong hệ thống vẫn làm việc bình thường, làm việc độc lập giữa các động cơ Hệ thống thuỷ lực trên máy đào hố đơn giản: các cơ cấu phụ trợ ít, hệ thống dễ vận hành và sửa chữa 2.2 Điều khiển truyền động hai nhánh cho máy đào hố 2.2.1 Mạch một bơm cung cấp cho 2 động cơ phụ tải 32 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL Hình 2.1 Mạch điều khiển một bơm cung cấp cho 2 động. .. được lắp đặt trên các máy kéo cũng như liên hợp máy nông lâm nghiệp như: Máy vận chuyển gỗ, máy tời gỗ, máy bốc dỡ, máy cày, máy thu hoạch, máy chăm sóc cây trồng….Vì vậy, với đề tài thiết kế hệ thống thuỷ lực cho máy đào hố lâm nghiệp hai hàng này sẽ giúp cho việc chuẩn bị đất khi trồng cây sẽ nâng cao hiệu quả và rút ngắn thời gian, giảm sức lao động cho người dân 1.5 Thị trường thuỷ lực ở Việt Nam... Truyền động cho bộ phận thái cũng có thể sử thay thế bằng hệ thống truyền động thủy lực 1.4 Trang bị thuỷ lực trên máy nông nghiệp tự hành 1.4.1 Khái quát về truyền động thuỷ lực Truyền động thuỷ lực có thể được hiểu là một quá trình chuyển hoá và truyền năng lượng từ bộ phận này sang bộ phận khác trong các máy công tác Truyền động cơ học là quá trình truyền dẫn năng lượng trực tiếp từ bộ phận này sang bộ... rất phổ biến trên các loại ô tô máy kéo sử dụng trong nông lâm nghiệp: - Hệ thống lái cơ học trợ lực thuỷ lực: Trong hệ thống này, lực đòi hỏi ở người điều khiển khi tác dụng vào vô lăng là đủ cho lực bánh lái mở các van 27 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Trọng Minh K50DL thuỷ lực để điều khiển các mạch thuỷ lực hoạt động tác động vào cơ cấu chấp hành giúp xe chuyển hưóng một cách nhẹ nhàng - Hệ thống lái bằng
