BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỪ HỒ AN HỘI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VÀ THỬ NGHIỆM ĐỂ LỰA CHỌN CƠ CẤU THIẾT BỊ LÀM VỆ SINH ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỪ HỒ AN HỘI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VÀ THỬ NGHIỆM ĐỂ LỰA CHỌN CƠ CẤU THIẾT BỊ LÀM VỆ SINH ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THuẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TỪ HỒ AN HỘI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VÀ THỬ NGHIỆM ĐỂ LỰA CHỌN CƠ CẤU THIẾT BỊ LÀM VỆ SINH ĐƯỜNG CỐNG THOÁT NƯỚC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Tp.Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 č i ii LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Từ Hồ An Hội Giới tính:Nam Ngày, tháng, năm sinh: 06/06/1969 Nơi sinh: Đồng Nai Quê quán: Bến Tre Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 01 Đƣờng 21-Kp3-P Linh Chiểu- Q Thủ Đức Điện thoại: 0903 911 646 E-mail: anhoi0606@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ … Nơi học (trƣờng, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ: 10 /1986 đến 10 /1991 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: THIẾT KẾ MÁY LY TÂM LỌC DẦU THỰC VẬT Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 1991 Ngƣời hƣớng dẫn: Trần Ngọc Hào iii III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 1992-1994 Công ty Cao su y tế Trƣởng ca sản xuất 1994-1997 Trung tâm dạy nghề Nhà Bè Trƣởng phòng đào tạo 1998-2011 Công ty TNHH khí Linh Trung 2011 đến Trƣờng Cao đẳng Công nghệ Thủ Đức iv Giám đốc Trung tâm ĐTNNL&HTDN LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng Ngƣời nghiên cứu Từ Hồ An Hội v năm 2015 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực không tránh khỏi lúc gặp khó khăn trình nghiên cứu, xin chân thành cảm ơn đến GVHD Thầy Nguyễn Ngọc Phƣơng giúp đỡ dẫn nhiệt tình lúc khó khăn Lời cảm ơn chân thành xin đƣợc gửi đến tất thầy cô trƣờng đặc biệt Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, ngƣời giảng dạy đào tạo cho năm qua Xin gửi lời cảm ơn đến bạn học viên lớp CKM 13B chia kiến thức, hỗ trợ kĩ thuật để hoàn thành tốt đồ án cách thời hạn Tôi xin chân thành cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng Học viên Từ Hồ An Hội vi năm 2015 TÓM TẮT Ngày nay, với đà phát triển ngành công nghiệp, hàng loạt vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đƣợc đặt Trong trình sàn xuất, công ty thải môi trƣờng chất thải ô nhiễm khác Trong đó, chất thải dạng bùn vấn đề ảnh hƣởng nghiêm trọng Bùn làm giảm khả chảy chí làm tắt nghẽn kênh, cống rãnh Tại Việt Nam, hàng phủ phải chịu chi phí lớn nhằm làm khai thông kêng, cống rãnh Tuy nhiên, công việc nặng vất vả công nhân chƣa đƣợc trang bị thiết bị phù hợp Vì vậy, nghiên cứu này, robot đẩy bùn đƣợc thiết kế chế tạo nhằm nâng cao suất nạo vét kênh cống rãnh Trong trình thiết kế, phần mềm thiết kế đƣợc sử dụng nhƣ: Solidwords, Orcad, AVRStudio Qua trình phân tích phƣơng án thiết kế, phƣơng án tối ƣu đƣợc lựa chọn cho trình chế tạo thiết bị ABSTRACT Nowadays, with the increase of industry, a number of issues of environmental pollution have been posed The pollution waste was created by many manufacturing processes of companies that impact to environment Of these, the mud is one of the most serious problems It reduces the flow of water inside the drain and lets it become blocked In Vietnam, every year, the government has to pay a huge cost for cleaning the mud form the drain However, this work is still slowly and hadrly due to the equipments are not properly invested Therefore, in this research, the Mud Push Robotics (MPR) will be designed and manufactured for improving the efficiency of this work In the design steps, the CAD software were applied as Inventor, Solidwords, Orcad, AVRStudio Base on results which have been analysed the solutions, the best idea will be selected for manufacturing the MPR vii .10 13 2.5 M12 1x45 C45 S.lg: 01 12.5 20 +0.2 13 +0.5 15 12.5 20 C45 S.lg: 02 .50 20 50 15 25 50 50 50 100 50 120 140 50 15 20 +0.5 35 50 C45 S.lg: 01 140 10 30 50 15 50 50 150 130 50 20 50 50 30 40 20 40 50 15.00 50 10 48 50 130 50 40 50 50 25 50 290 50 36 50 22 50 50 50 10 140 80 50 50 380 100 50 50 50 270 50 40 17 20 20 50 50 100 83 50 15 50 50 15 50 100 50 100 50 40 50 10 50 120 32 18 50 50 50 25 14 5 50 C45 S.lg: 01 16 15 14 13 63 12 64 10 12 14 61 11 60 51 59 50 10 36 54 34 33 16 35 25 65 37 15 58 57 56 55 21 26 29 27 11 31 30 19 28 23 22 18 17 20 40 44 24 49 43 13 47 39 42 46 48 41 62 38 53 32 67 66 ITEM 10 QTY 1 2 2 2 PARTS LIST PART NUMBER Thanh ngang DESCRIPTION C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 35 x 62 x 14 52 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 2 1 30 2 14 4 6 2 1 1 1 1 1 2 2 12 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 6 4 1 1 2 Thanh ngang Bulong M12x55 Bulong M20x80 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 CT3 CT3 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 Bulong M4 Bulong M8 Bulong M18x50 Then 7x8x40 Then 4x3x20 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 17x26x5 M30x2 Bulong M12 x 120 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 C45 S.lg: 01 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP VÀ THỬ NGHIỆM ĐỂ LỰA CHỌN CƠ CẤU THIẾT BỊ LÀM VỆ SINH ĐƢỜNG CỐNG THOÁT NƢỚC TỪ HỒ AN HỘI Khoa khí, Trường Đai học Sư phạm Kỹ thuật, TPHCM ABSTRACT In the sewer lines always exist mud, rubbish deposition Mud has been deposited and filled the drains in the industrial and residential areas, impedes drainage, causes flooding and severely affects the ecological environment This article introduces the methods are being used in Vietnam and the world in order to clean sewer , simultaneously analyze , evaluate , compare advantages and disadvantages of each method Thereby select optimal plan and carry out the design , manufacture sanitary equipment sewer lines under plan which has been selected TÓM TẮT Trong đƣờng cống thoát nƣớc tồn bùn, rác lắng đọng Bùn sinh lấp đầy cống rãnh khu công nghiệp dân cƣ, cản trở thoát nƣớc gây ngập lụt ảnh hƣởng nghiêm trọng tới môi trƣờng sinh thái Bài viết giới thiệu phƣơng pháp vệ sinh cống thoát nƣớc đƣợc sử dụng Việt nam giới, đồng thời phân tích, đánh giá, so sánh ƣu nhƣợc điểm phƣơng án Qua lựa chọn đƣợc phƣơng án tối ƣu tiến hành thiết kế, chế tạo thiết bị vệ sinh đƣờng cống thoát nƣớc theo phƣơng án chọn ĐẶT VẤN ĐỀ Thoát nƣớc xử lý nƣớc thải, vệ sinh môi trƣờng nội dung quan trọng quy hoạch, xây dựng quản lý đô thị, khu công nghiệp Tại khu vực đối mặt với tình trạng hạ tầng thấp kém, môi trƣờng bị ô nhiễm, bệnh tật lây lan, úng ngập hay lụt lội, ngƣời ta lại thấy tầm quan trọng lĩnh vực Đối với khu đô thị, điểm dân cƣ mới, khu công nghiệp, chất lƣợng hệ thống hạ tầng kỹ thuật, có thoát nƣớc mƣa, nƣớc thải, góp phần định tính hấp dẫn khách hàng, nhƣ phát triển bền vững khu đô thị lâu dài Biến đối khí hậu ngày trở thành thách thức lớn công tác quy hoạch đô thị xây dựng hệ thống hạ tầng kỹ thuật, đô thị ven biển Theo nghiên cứu Ngân hàng Thế giới năm 2008, đến năm 2050, mực nƣớc biển Việt Nam dâng cao thêm 30 cm Biến đổi khí hậu dẫn đến hệ nhƣ lƣợng mƣa tăng, chế độ thủy văn đô thị trái với quy luật ảnh hƣởng lớn đến việc thu gom tiêu thoát nƣớc thải, nƣớc bề mặt Ở nƣớc ta vấn đề môi trƣờng tình trạng ngập lụt thành phố lớn diễn thƣờng xuyên đáng báo động, ảnh hƣởng nghiêm trọng đến giao thông, hoạt động buôn bán, sản xuất, môi trƣờng đời sống ngƣời dân Do vấn đề nạo vét cống rãnh khu công nghiệp dân cƣ để đảm bảo khai thông dòng chảy tránh tình trạng ngập lụt nhƣ cần thiết SO SÁNH CÁC PHƢƠNG ÁN Hiện để xử lý đƣờng ống nƣớc thải Việt Nam giới dựa sở phƣơng pháp sau với ƣu nhƣợc điểm nhƣ sau: Phƣơng pháp Ƣu điểm Thiết bị đơn giản, chi phí thấp Sử dụng cầu vải Sử dụng Robot gắn thiết bị vệ sinh nhƣ khoan, cắt, máng ủi Phƣơng pháp sử dụng Vận hành dễ dàng, không làm hƣ hỏng cống Linh động việc nạo vét, trang bị camera giám sát để theo dõi hoạt động Robot trình trạng cống Khuyết điểm Chỉ sử dụng cho cống nhỏ với loại tắc nghẽn nhẹ Phải có thiết bị luồn dây cáp qua cống Do giới hạn kích thƣớc thiết bị nên công suất vệ sinh thấp, phải có nguồn điện hoạt động Chi phí trang thiết bị cao Có thể vệ sinh loại rác, bùn đất nhỏ Không xử lý đƣợc tắc nghẽn nặng loại rác nhƣ bịch ni lông, hộp cơm Thiết bị đơn giản, chi phí thấp Chỉ sử dụng cho cống với loại tắc nghẽn nhẹ Vận hành dễ dàng, không cần máy Phải có thiết bị luồn dây cáp móc hỗ trợ qua cống thông cống Có thể phát vị trí tắc nghẽn Phƣơng pháp sử dụng tời đôi gàu chuyên dụng Thiết bị đơn giản, chi phí trung bình Vận hành đơn giản, xử lý loại bùn cát, rác đọng Công nhân phải trực tiếp kéo đẩy làm dƣới cống Thiết bị cồng kềnh Thời gian chuẩn bị lâu Phải có thiết bị luồn cáp qua cống Phƣơng pháp Ƣu điểm Khuyết điểm nhiều Có thể sử dụng cho nhiều loại cống với loại gàu khác Gàu trực tiếp cào bùn đƣa lên miệng hố ga, không cần thiết bị công nhân múc bùn hố ga Không vét đƣợc góc hố ga Thiết bị hốt bùn hố ga(Dạng vỏ Có thể sử dụng hốt bùn đọng hố ga đầy nƣớc Giới hạn kích thƣớc miệng hố ga sò) Vận hành đơn giản Không vệ sinh đƣợc bên cống Máy cắt rác với Thiết kế nhỏ gọn, có độ linh hoạt cao truyền linh Có thể làm thông nhiều loại rác, rễ với nhiều loại đầu cắt hoạt Thích hợp cho cống tròn nhỏ đến 600mm Vét bùn lƣỡi cạo Chi phí thấp, thiết bị đơn giản Chỉ có chức thông cống, khả nạo vét Chi phí cao Cần thiết bị luồn dây qua ống cống Hiệu bùn nhão đất cát có nƣớc Có thể bị kẹt vƣớng chƣớng ngại vật cứng nhƣ bê tông, rễ áp lực cao (Bơm Khả làm cao cao áp) Có thể sử dụng cho nhiều loại cống Chi phí thiết bị vận hành cao Sử dụng tia nƣớc Bơm hút bùn Năng suất cao Có thể hút nhiều loại bùn, cát, đá, rác Chỉ sử dụng cho cống nhỏ Thiết bị đắt tiền Chi phí vận hành lớn Không có khả cắt phá rác cứng, rễ Phƣơng pháp Ƣu điểm Khuyết điểm Vẫn cần công nhân chui vào cống Phƣơng pháp cào Chi phí thấp Chỉ sử dụng cho cống hộp bùn cống hộp sử Năng suất cao Mực nƣớc không cao dụng xe ủi Có thể đẩy bùn, cát, rác Tốn thời gian chuẩn bị Phƣơng pháp Chi phí thấp gom bùn Năng suất cao xe ủi cho cống hở Có thể đẩy bùn, cát, rác Chỉ sử dụng cho cống hở Mực nƣớc không cao Cần thêm thiết bị hốt bùn lên LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN Sau tr nh khảo sát thực tế công việc vệ sinh cống địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, nhận thấy công việc thu gom rác cống công nhân vất vả nguy hiểm Trƣớc hết, vấn đề sức khỏe công việc đƣợc làm b ng tay, có bảo hộ b ng găng tay, thực tế việc trang bị chƣa an toàn, rác thải bao gồm rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp rác thải y tế, đƣợc gồm có g , gặp vật sắc nhọn đặc biệt kim tiêm gây nguy hiểm Đặc biệt trƣờng hợp với cống có kích thƣớc 2m x 2m ngƣời công nhận vào làm vệ sinh, trƣờng hợp gặp cố với không gian nhỏ hẹp với môi trƣờng không an toàn làm cho việc di chuyển khó khăn có vết thƣơng hở dễ dẫn tới nhiễm trùng Theo đại diện xí nghiệp thoát nƣớc Bắc Nhiêu Lộc, cần thiết bị phục vụ đẩy bùn cống hộp cạnh từ 1,2m trở lên khí hóa công đoạn hốt bùn hố ga lên xe tải, nhƣ theo yêu cầu khu chế xuất Tân Thuận cần có thiết bị để vét bùn cống hố ga nhƣng công nhân chui vào Vì vậy, thông qua trình khảo sát để tìm hiểu, phân tích, đánh giá, so sánh quy trình vệ sinh sử dụng khu vực khảo sát, từ ta chọn phƣơng pháp cào bùn cống hộp có cạnh từ 1,2m sử dụng xe ủi THIẾT KẾ XE ĐẨY BÙN Việc lựa chọn kích thƣớc cho thiết bị đảm bảo yêu cầu sau: • Trọng lƣợng kích thƣớc phận xephải phù hợp để tiện lợi cho việc đƣa xe xuống cống • e phải điều khiển đƣợc từ xa, tiến lùi tự động hầm cống Điều yêu cầu phải thiết kế phần khí linh hoạt cho khung để di chuyển dễ dàng môi trƣờng gồ ghề hay bùn nhão • Xe phải có camera có khả quan sát hoạt động cống, qua hình ảnh thu đƣợc từ camera, ngƣời điều khiển có phƣơng án vận hành phù hợp giám sát trình trạng cống • e phải có cơ cấu ủi rác, bùn hố ga XE MÔ PHỎNG : XE SAU KHI CHẾ TẠO: CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE: Thông số kỹ thuật Động cơ: 100 cc, làm mát b ng không khí Dung tích xilanh: 97 cm3 Tỷ số nén: Tỉ số nén: 9:1 Công suất tối đa: 4.41 kW / 7000 vòng/phút Momen xoắn cực đại: 6.03 Nm / 5000 vòng/phút Chiều cao: 1000mm Chiều rộng: 1000mm Chiều dài: 1500mm Khối lƣợng: 120 kg Camera Có thể ghi hình bóng tối, chuyển hƣớng Pal-Tilt MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA XE KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Lần thử nghiệm Khối lƣợng bùn (Kg) Đánh giá 20 Tốt 30 Tốt 40 Tốt 50 Tốt 60 Tốc độ giảm 70 Xe chạy khó khăn 80 Xe hầu nhƣ di chuyển KẾT LUẬN Về xe đáp ứng tốt yêu cầu đề ra: nâng hạ ben, tiến lùi, ủi bùn trình chạy ổn định Bên cạnh số nhƣợc điểm nhƣ: - Độ rung lớn e chƣa thể tự sang số (phải sang số trƣớc b ng tay) - Xe ồn, nhả nhiều khói hoạt động gây ảnh hƣởng tới camera - Bánh xe nhỏ, dễ bị trƣợt bánh - Bộ phận lái hoạt động chƣa ổn định - e chƣa thể làm việc dƣới mặt nƣớc sâu Lƣợng bùn đẩy đƣợc có hạn Hƣớng phát triển thêm tƣơng lai: - Thiết kế thêm giảm xóc, chống rung cho xe - Phát triển thêm cấu sang số tự động - Thiết kế lại cấu tự lái - Xem xét lại phận lọc khí, thiết kế lại ống xả khí - Thiết kế lại máng đẩy bùn, tăng độ bám đƣờng cho bánh xe - Chống thấm nƣớc mạch điện cấu chấp hành b ng điện để xe hoạt động đƣợc dƣới nƣớc sâu - Tích hợp phần điều khiển Camera vào giao diện điều khiển TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, N B Giáo dục, 2007 [2] Nguyễn Thiện Phúc, Robot công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2011 [3] Phạm Đăng Phƣớc, Robot Công nghiệp, NXB Xây dựng, 2007 [4] Nguyễn Ngọc Phƣơng – Nguyễn Trƣờng Thịnh, Robot Công nghiệp, Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM, 2005 [5] Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển Robot công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2007 [6] Đào Văn Hiệp, Kỹ thuật Robot, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [7] Jorge Angeles, Fundamentals of Robotic Mechanical Systems, Springer-Verlag New York, Inc, 2003 [8] John J.Craig, Introduction to robotics : Mechanics and Control 3rd Edition, Prentice Hall [9] Saeed B Niku, Introduction to Robotics Analysis, Systems, Applications, Prentice Hall, 2001 [10] http://www.cooplab3d.com [11] http://www.fotorobot.cz/ [12] http://www.engineeringtoolbox.com/