Tính toán thiết kế mô hình xe thu gom rác trên nền cỏ trong khuôn viên trường đại học bách khoa

..

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

TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH XE THU GOM
RÁC TRÊN NỀN CỎ TRONG KHUÔN VIÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Sinh viên thực hiện: ĐẶNG XUÂN ĐỨC
DƯƠNG TRƯƠNG ANH HẬU
HỒ VĂN QUANG

Đà Nẵng – Năm 2018

i


LỜI NĨI ĐẦU

Trong những năm trở lại đây ngành cơng nghiệp nước ta có nhiều sự phát triển
vượt bậc, máy móc đã khơng cịn là q xa lạ với mỗi chúng ta. Để đáp ứng nhu cầu
của xã hội trong thời kì hội nhập, việc đào tạo ra các bậc kỹ sư, các thợ máy có trình
độ tay nghề, có kiến thức vững chắc về chuyên môn là một nhiệm vụ quan trọng.
Lời đầu tiên em xin cảm ơn đến thầy ThS. Dương Đình Nghĩa và các thầy cơ
trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để em thực hiện
yêu cầu của đồ án tốt nghiệp. Cảm ơn sự động viên và giúp đỡ tận tình từ gia đình và
bạn bè.
Trong suốt khoảng thời gian làm đề tài tốt nghiệp “Tính tốn thiết kế mơ hình xe
gom rác trên nền cỏ trong khn viên trường Đại học Bách Khoa”, chúng em đã gặt

hái được rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như sự kết hợp làm việc nhóm. Việc
tính tốn, thiết kế chế tạo mơ hình xe thu gom rác trên nền cỏ mà quan trọng nhất là cơ
cấu quạt hút để thu gom rác dựa trên cơ sở ước lượng thực tế khối lượng rác, tỷ trọng
các thành phần trong rác và tiết diện thu gom rác trên nền cỏ trong khuôn viên trường
Đại học Bách Khoa; sau đó tính tốn thủy lực các đường ống, cụ thể là thiết kế chọn
quạt hướng trục đồng thời tính tốn chọn dùng nguồn động lực là động cơ đốt trong,
cũng như tính tốn thiết kế các đường ống hút và đẩy, bộ phận chứa rác… Xác định
tổn thất lưu lượng trong các đường ống hút và đẩy rồi từ đó tính được khối lượng rác
mà cơ cấu thu gom có thể hút được. Cuối cùng là tiến hành xây dựng mơ hình thực tế.
Em đã phấn đấu và nỗ lực hết mình để hồn thành đồ án tốt nghiệp này, song thời
gian và kiến thức cịn hạn chế nên cịn nhiều thiếu sót mong q thầy cơ và bạn đọc
đóng góp để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 28 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Đặng Xuân Đức

ii


CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài riêng của nhóm, đề tài khơng trùng lặp với bất kỳ
đề tài đồ án tốt nghiệp nào trước đây. Các thông tin, số liệu được sử dụng và tính tốn
đều từ các tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, theo quy định.
Sinh viên thực hiện

Đặng Xuân Đức

iii


MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn

i

Lời cam đoan liêm chính học thuật

iii

Mục lục

iv

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ

ix

Danh sách các cụm từ viết tắt

xiii
Trang
1

MỞ ĐẦU
Chương 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

4

1.1. Mục đích của đề tài

4

1.2. Ý nghĩa của đề tài

4

1.3. Phương pháp thiết kế

5

Chương 2: TỔNG QUAN THIẾT BỊ THU GOM RÁC TRÊN NỀN CỎ

6

2.1. Giới thiệu về rác thải trên nền cỏ

6

2.2. Tình hình thu gom rác trên nền cỏ hiện nay

8

2.2.1. Tình hình thu gom rác trên nền cỏ ở các nước trên thế giới

8

2.2.2. Tình hình thu gom rác trên nền cỏ ở trong nước

9

Chương 3: XÂY DỰNG Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

11

3.1. Cơ sở, ý tưởng phương án thiết kế

11

3.1.1. Cơ sở thiết kế

11

3.1.2. Ý tưởng thiết kế

12

3.2. Chọn phương án tối ưu và hiệu quả nhất

13

Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ NGUỒN ĐỘNG LỰC

15

4.1. Đối tượng hướng đến trong đề tài

15

4.2. Điều kiện làm việc của xe

16
iv


4.2.1. Địa hình làm việc của xe

16

4.2.2. Tải trọng của xe

18

4.2.3. Tốc độ tối đa của xe

18

4.3. Xác định các thông số xe thu gom rác để chọn động cơ

18

4.3.1. Khảo sát dòng xe Honda Wave 110

19

4.3.2. Khảo sát dòng xe Yamaha Sirius 110

21

4.4. Tính tốn động lực học của xe thu gom rác

24

4.5. Đặc tính tốc độ động cơ

27

4.6. Xây dựng đồ thị cân bằng công suất của xe

28

4.6.1. Xây dựng đồ thị

28

4.6.2. Phân tích biểu đồ

31

4.7. Xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo của xe

31

4.7.1. Xây dựng đồ thị

31

4.7.2. Phân tích biểu đồ

34

4.8. Xây dựng đồ thị nhân tố động lực học của xe

34

4.8.1. Xây dựng đồ thị

34

4.8.2. Phân tích biểu đồ

36

Chương 5: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ CẤU THU GOM RÁC

37

5.1. Tính tốn thiết kế quạt hút

37

5.1.1. Lựa chọn loại quạt hút

37

5.1.2. Tính tốn thiết kế quạt và chọn nguồn động lực kéo quạt

39

5.1.3. Tính toán chọn quạt hút

44

5.1.4. Thiết kế cánh quạt hút

45

5.1.5. Thiết kế ống trục quay

46

5.1.5.1. Thiết kế gối su chống rung

46

5.1.5.2. Thiết kế trục quay

47

5.1.5.3. Thiết kế nắp đầu ống trục

48

5.1.6. Thiết kế bộ phận đỡ ống trục quay

48

5.1.6.1. Thiết kế su đỡ ống trục quay

48
v


5.1.6.2. Thiết kế bệ đỡ ống trục quay

49

5.1.7. Thiết kế đường ống quạt hút

50

5.1.7.1. Thiết kế guồng quạt hút

50

5.1.7.2. Thiết kế đường ống hút

50

5.1.7.3. Thiết kế đường ống đẩy

51

5.2. Thiết kế thùng chứa rác

52

5.2.1. Thiết kế nắp đậy thùng rác

52

5.2.2. Thiết kế thùng chứa rác

52

5.3. Tính tốn các thơng số động học quạt hút

53

5.3.1. Thơng số đã biết

53

5.3.2. Tính tốn thơng số tại miệng hút

54

5.3.3. Tính tốn thơng số tại miệng đẩy

58

Chương 6: TÍNH TỐN BỐ TRÍ TỔNG THỂ THIẾT BỊ XE HỐT RÁC

60

6.1. Phân tích bố trí chung phương tiện

60

6.1.1. Phân tích bố trí động cơ vận hành

60

6.1.2. Phân tích bố trí thiết bị trên khung

60

6.2. Phương án thiết kế

61

6.2.1. Cơ sở thiết kế

61

6.2.2. Thông số và yêu cầu khối lượng phân bố trên xe

62

6.3. Cơ sở thiết kế kết cấu, hình dạng khung xe

64

6.3.1. Cơng dụng, phân loại, yêu cầu của khung vỏ xe

64

6.3.2. Cơ sở lựa chọn khung vỏ

66

6.3.3. Kết cấu của khung vỏ

67

6.3.4. Chọn kết cấu của khung

68

6.3.5. Tính tốn thiết kế phân bố tải trọng lên khung xe

70

6.3.6. Khái niệm về thanh thành mỏng thiết kế khung

71

6.4. Các vấn đề liên quan đến thanh thành mỏng thiết kế khung

75

6.4.1. Vật liệu

75

6.4.2. Vấn đề phòng gỉ

78
vi


6.4.3. Tính tốn ổn định thanh thành mỏng

80

6.4.4. Tính tốn bằng phần mềm RDM

88

6.5. Khung xe thực tế

92

6.6. Khung chứa thùng rác

92

6.7. Bánh xe

94

6.7.1. Nhiệm vụ bánh xe

94

6.7.2. Cấu tạo

94

6.8. Gối đỡ tự lựa

95

6.9. Trục bánh xe

96

6.9.1. Trục bánh xe

96

6.9.2. Vòng bi

96

6.10. Lựa chọn các phương án truyền động

97

6.10.1. Cơ sở lựa chọn các bộ truyền

97

6.10.2. Chọn thông số bộ truyền

98

Chương 7: XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC TẾ

99

7.1. Giới thiệu về phần mềm CATIA

100

7.2. Xây dựng mơ hình 3D của xe gom rác trên nền cỏ

100

7.3. Quy trình chế tạo mơ hình

103

7.3.1. Quy trình chế tạo khung xe

103

7.3.1.1. Khung xe

103

7.3.1.2. Bánh xe

103

7.3.1.3 Trục bánh xe

104

7.3.1.4. Ổ đỡ

104

7.3.2. Quy trình lắp động cơ lên xe

105

7.3.3. Quy trình chế tạo cơ cấu thu gom rác

105

7.3.3.2. Quy trình chế tạo ống trục quay

106

7.3.3.3. Quy trình chế tạo bệ đỡ ống trục quay

106

7.3.3.4. Quy trình chế tạo đường ống hút

107

7.3.3.5. Quy trình chế tạo đường ống đẩy

107
vii


7.3.3.6. Quy trình hồn thiện đường ống hút

108

7.3.3.7. Quy trình chế tạo nắp thùng rác

109

KẾT LUẬN

110

TÀI LIỆU THAM KHẢO

111

PHỤ LỤC

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 4.1

Khối lượng tồn bộ xe

Bảng 4.2
Bảng 4.3
Bảng 4.4

Các thơng số tính tốn xe thiết kế
Thông số kỹ thuật động cơ lắp trên xe Yamaha Sirius
Thơng số kỹ thuật chính của ly hợp trên xe Yamaha Sirius

Bảng 4.5
Bảng 4.6

Thơng số kỹ thuật chính của hộp số trên xe Yamaha Sirius
Thơng số kỹ thuật chính của truyền lực cuối trên xe Yamaha Sirius

Bảng 4.7
Bảng 4.8

Thông số kỹ thuật động cơ lắp trên xe Yamaha Sirius 110
Thông số kỹ thuật chính của ly hợp trên xe Yamaha Sirius 110

Bảng 4.9
Bảng 4.10
110

Thơng số kỹ thuật chính của hộp số trên xe Yamaha Sirius 110
Thơng số kỹ thuật chính của truyền lực cuối trên xe Yamaha Sirius

Bảng 4.11

Bảng 4.12
Bảng 4.13

Giá trị đặc tính ngồi động cơ
Giá trị của vận tốc và công suất ứng với từng số của xe thiết kế
Giá trị của vận tốc và công suất khi xe chạy ở từng số

Bảng 4.14
Bảng 4.15
Bảng 4.16
Bảng 4.17
Bảng 5.1
Bảng 6.1
Bảng 6.2
Bảng 6.3
Bảng 6.4

Giá trị của vận tốc và lực kéo tương ứng với từng số của xe thiết kế
Giá trị giữa vận tốc và lực cản
Giá trị nhân tố động lực học ứng với từng số của xe
Quan hệ giữa vận tốc và hệ số cản lă khi xe hoạt động
Thông số kỹ thuật động cơ dẫn động quạt hút
Bảng thông số đầu vào của xe thiết kế
Bảng kê thơng số kích thước
Bảng kê khối lượng
Phân loại thanh theo tiêu chuẩn Eurcode loại 1

Bảng 6.5
Phân loại thanh theo tiêu chuẩn Eurcode 3 loại 2
Bảng 6.6

Thép dùng làm kết cấu tạo hình nguội theo Tiêu chuẩn Úc (Trích từ
bản 1-5 tiêu chuẩn AS4600:1996).
Bảng 6.7
Tính tốn đặc trưng tiết diện
Hình 2.1
Rác trên nền cỏ
Hình 2.2
Sử dụng kết hợp máy thổi lá và xe thu gom rác để dọn rác trên nền cỏ
Hình 2.3
Xe thu gom lá cây khơ cỡ lớn tại Mỹ
Hình 2.4
Nhân viên vệ sinh thu gom rác trên nền cỏ
Hình 2.5
Thu gom rác trên nền cỏ trong khn viên trường học
ix


Hình 3.1
Hình 3.2
trường

Nền cỏ trong khn viên khu A trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng
Các loại rác thải thường xuất hiện trên nền cỏ trong khn viên

Hình 3.3
Hình 4.1

Tổng quan về xe
Các miền khí hậu, nhiệt độ, lượng mưa của cả nước trong một năm

Hình 4.2
Hình 4.3
Hình 4.4

Đồ thị đặc tính ngồi động cơ
Đồ thị cân bằng cơng suất của xe thiết kế
Đồ thị cân bằng lực kéo của xe

Hình 4.5

Đồ thị nhân tố động lực học của xe

Hình 5.1

Quạt ly tâm

Hình 5.2
Hình 5.3
hút

Quạt hướng trục
Sơ đồ khối tổng thể cơ cấu thu gom rác bằng phương pháp dùng quạt

Hình 5.4
Hình 5.5
Hình 5.6

Động cơ máy cắt cỏ 2 thì GOODLUCK GL-330
Cánh quạt hút sử dụng trên thiết bị
Vị trí ống trục xoay trên máy cắt cỏ GOODLUCK GL-330

Hình 5.7
Hình 5.8

Gối su chống rung
Kết cấu trục quay

Hình 5.9
Hình 5.10
Hình 5.11
Hình 5.12
Hình 5.13
Hình 5.14
Hình 5.15
Hình 6.1
Hình 6.2

Kết cấu nắp đầu ống trục
Su đỡ ống trục quay
Kết cấu bệ đỡ ống trục quay
Kết cấu đường ống hút
Kết cấu đường ống đẩy
Kết cấu thùng chứa rác cơng cộng 240L
Khoảng cách bố trí các chi tiết trong đường ống của thiết bị
Xe hốt rác
Khung xương có xà quanh chu vi

Hình 6.3
Khung xe loại chữ X
Hình 6.4

Bản thiết kế khung xe
Hình 6.5
Sơ đồ phân bố lực lên dầm dọc chính
Hình 6.6
Kích thước thanh thành mỏng
Hình 6.7
Biểu đồ quan hệ ứng suất - biến dạng của các loại thanh theo cách
phân loại của tiêu chuẩn châu âu Eurocode 3
Hình 6.8
Biểu đồ kéo của thép trước giai đoạn củng cố và sau khi uốn nguội
Hình 6.9
Sự phân bố cường độ của các thớ kim loại của thép góc uốn nguội
Hình 6.10

Sơ đồ kết cấu thanh dầm
x


Hình 6.11

Sơ đồ mặt cắt thanh dầm

Hình 6.12
Hình 6.13

Sơ đồ tính bề rộng hữu hiệu
Mơ hình tính tốn khung xe

Hình 6.14
Hình 6.15

Biểu đồ biến dạng của khung
Biểu đồ lực dọc tác dụng lên khung

Hình 6.16
Hình 6.17
Hình 6.18

Biểu đồ lực cắt lên khung xe
Biểu đồ mô men xoắn
Biểu đồ mô men uốn

Hình 6.19

Biểu đồ ứng suất

Hình 6.20

Khung xe

Hình 6.16
Hình 6.17
Hình 6.18

Khung chứa thùng rác
Thùng rác 240L
Lốp xe

Hình 6.19
Hình 6.20

Hình 6.21

Bánh xe
Thơng số của gối SKF SY 25 TF
Gối đỡ tự lựa

Hình 6.22
Hình 6.23

Trục thực tế
Cấu tạo vịng bi

Hình 6.24
Hình 6.25
Hình 6.26
Hình 6.27
Hình 7.1
Hình 7.2
Hình 7.3
Hình 7.4
Hình 7.5

Vịng bi và mặt cắt ngang của vịng bi
Ngun lý bộ truyền xích
Nhơng xích xe yamaha sirius
Cấu tạo xích
Mơi trường làm việc Part Design
Mơ hình 3D tổng thể thiết bị
Ống trục quay trong Catia
Tổng thể đường ống quạt hút trong Catia

Thùng chứa rác trong môi trường Catia

Hình 7.6
Hình 7.7
Hình 7.8
Hình 7.9
Hình 7.10
Hình 7.11
Hình 7.12
Hình 7.13

Khung xe trong môi trường Catia
Tổng thể khung xe của xe thiết kế
Bánh xe được sử dụng cho xe thiết kế
Ổ đỡ θ20
Vai trục và may ơ sau khi được hàn lên trục
Ống trục quay
Pát chữ L
Ống nhựa PVC và đầu co 900

Hình 7.14

Ống ruột gà sử dụng cho đường đẩy
xi


Hình 7.15

Bu lơng cố định bệ đỡ ống trục quay

Hình 7.16
Hình 7.17

Ống trục quay đã được cố định
Nắp thùng rác được may từ túi vải có đầu rút

xii


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
n [v/ph]

Số vòng quay của quạt

H [mmH2O]
Q [m3/s]
mr [kg/h]

Cột áp của quạt
Lưu lượng của quạt
Lưu lượng khối

 r [kg/m3]

Khối lượng riêng của rác

ηh

Hiệu suất thủy lực của quạt hướng trục

[-]

ηm [-]
ηQ [-]

Hiệu suất cơ khí của quạt hướng trục
Hiệu suất thể tích của quạt hướng trục

η [-]
N [W]
Nđc [W]
a [-]

Hiệu suất chung của quạt hướng trục
Công suất trên trục quạt hướng trục
Công suất động cơ nhiệt
Hệ số dự trữ

t

Hệ số hiệu dụng truyền động

[-]

nS [v/ph]

Số vịng quay đặc trưng

d1

d2
d3
d4
hdh
lh

Đường kính guồng ống
Đường kính đường ống hút
Đường kính đường ống đẩy
Đường kính đầu hút
Tổn thất dọc đường trên đường ống hút
Chiều dài đường ống hút
Hệ số ma sát của dòng chảy trong đường ống



[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[m]
[-]

Re [-]
 [-]

Hệ số Râynơn
Hệ số nhớt khơng khí

v

[m/s]

vận tốc trung bình dịng chảy

hw
hd
l
hc


[m]
[m]
[m]
[m]
[-]

Tổng tổn thất khi dịng khí di chuyển
Tổn thất dọc đường trên đường ống
Chiều dài đường ống
Tổn thất cục bộ đường ống
Hệ số tổn thất cục bộ

z
p

[m]
[N/m2]

Thế năng
áp suất dịng khí



[-]

Hệ số coriolis
xiii




[kg/m3]

Trọng lượng riêng của khơng khí

mh [kg]

Khối lượng tối đa cơ cấu hút được

Fh [N]

Lực hút tối đa

md [kg]

Khối lượng tối đa cơ cấu đẩy được

Fd [N]

Lực đẩy tối đa

l

[m]

Chiều dài thanh.

H
t

[m]
[m]

Kích thước theo một cạnh nào đó của tiết diện.
Bề dày của thành.

E
G

[-]
[-]

Môđun đàn hồi.
Môđun đàn hồi trượt.

σct [-]
σcp [-]
C [-]

Ứng suất chảy
Giới hạn chảy của phần phẳng tiết diện
Tỷ số của các góc uốn trên diện tích

σcg
ri
be
[σ]

Ứng suất chảy của góc uốn.
Bán kính bên trong của góc cong.
Bề rộng hữu hiệu nhỏ nhất.
Ứng suất cho phép.

[-]
[m]
[m]
[-]

σc, σb
Fg [m2]
Fp [m2]
ψ [-]

Giới hạn chảy và giới hạn bền của thép
Diện tích góc uốn.
Diện tích phần phẳng của tấm.
Hệ số phân bố ứng suất.

k

Hệ số ảnh hưởng của gối tựa và trạng thái ứng suất.
Độ mảnh của tấm.

λh

[-]
[m]

W [N/m2]

Momen chống uốn.

 b [-]

Hệ số chịu lực khi uốn

Ms [N/m2]
Mxmax [N/m2]
Mumax [N/m2]
Kđ [-]
Jx, Jy [N/m2]
Jc [N/m2]
ρ

[-]

σtk [-]
σth [-]

Momen danh nghĩa
Momen xoắn lớn nhất
Momen uốn lớn nhất:
Hệ số tải trọng động.
Momen quán tính.
Momen quán tính của đoạn cong.
Hệ số bề rộng hữu hiệu.
Ứng suất thiết kế.
Ứng suất tới hạn.
xiv


R

[m]

Bán kính góc uốn ngồi.

Png [N]
Pống hút [N]

Trọng lượng người lái xe
Trọng lượng của bộ hút

Pthr [N]
Pc [N]

Trọng lượng thùng rác
Trọng lượng càng đẩy thùng rác lên xuống

Pđc [N]
Pđchút [N]
F [-]

Trọng lượng của động cơ xe
Trọng lượng của động máy hút
Hệ số cản lăn.

ηt

[-]

Hiệu suất của hệ thống truyền lực.

K

[-]

Hệ số cản khơng khí.

F
λv
ψ

[m2]
[-]
[-]

Diện tích cản chính diện.

Hệ số số vòng quay cực đại.
Hệ số bám của đường.

rbx [m]
vmax [m/s]
G [N]

Bán kính bánh xe.
Tốc độ cực đại của xe.
Trọng lượng của xe.

Ne [W]
Me [N/m2]

Cơng suất hữu ích động cơ.
Momen xoắn của động cơ.

ne
nN
nM
ihk
ih0
Nk
Nt
Nω
Nf

[v/ph]
[v/ph]
[v/ph]

[-]
[-]
[W]
[W]
[W]
[W]

Tốc độ góc của trục khuỷu động cơ.
Tốc độ góc cực đại ứng với cơng suất cực đại.
Tốc độ góc cực đại ứng với momen cực đại.
Tỉ số truyền ứng với cấp số k.
Tỉ số truyền lực chính.
Cơng suất truyền đến bánh xe chủđộng.
Công suất tiêu hao cho hệ thống truyền lực.
Công suất tiêu hao để thắng lực cản khơng khí.
Cơng suất tiêu hao để thắng lực cản lăn.

Ni
Nj
Nc
Pk
Pf
Pω
Pi
Pj

[W]
[W]
[W]
[N]

[N]
[N]
[N]
[N]

Công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc.
Công suất tiêu hao để thắng lực cản qn tính.
Cơng suất cản trong quá trình chuyển động của xe.
Lực kéo tiếp tuyến của xe.
Lực cản lăn.
Lực cản khơng khí.
Lực cản dốc.
Lực cản quán tính.

Ψ

[-]

Hệ số cản tổng cộng của đường
xv


CHỮ VIẾT TẮT:
PVC
GOODLUCK

Polyvinyl Clorua.
Hãng Goodluck Việt Nam.

HDPE

FK 203

High Density Polyethylene: Nhựa dẻo mật độ cao
Gối đỡ tự lựa mã số 203 của hãng FK

xvi


MỞ ĐẦU

1. Mục đích lựa chọn đề tài
Hiện nay, dân số ở các thành phố lớn của Việt Nam ngày một gia tăng, kéo theo
đó ngày càng nhiều rác được thải ra ngồi mơi trường. Rác thải có thể bắt gặp ở mọi
nơi, từ gia đình đến các cơ quan, ở trên đường phố hay trên các nền cỏ, … Do đó, vấn
đề cấp thiết là cần có phương pháp thu gom rác thải hiệu quả.
Với việc sử dụng các loại động cơ sẵn có để thuận tiện trong việc nghiên cứu, tính
tốn chế tạo xe gom rác, đặc biệt trong bối cảnh vấn đề ô nhiễm rác thải ngày một
nghiêm trọng và thời đại công nghệ 4.0, sức người lao động sẽ dần được thay thế bằng
máy móc hiện đại. Bên cạnh đó, xu hướng sử dụng các phương tiện giao thông công
cộng trong tương lai cũng sẽ tạo ra một số lượng lớn động cơ xe máy không còn được
sử dụng. Tận dụng được nguồn tài nguyên này sẽ giúp tạo ra các phương tiện giúp bảo
vệ cảnh quan mơi trường với chi phí đầu tư ban đầu rẻ và giảm bớt gánh nặng đối với
việc xử lý rác thải vô cơ vốn ảnh hưởng rất nhiều đến mơi trường.
Vì thế, nhóm quyết định chọn để tài: “TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH XE
GOM RÁC TRÊN NỀN CỎ TRONG KHUÔN VIÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA”. Trong đề tài này nhóm tập trung vào việc đưa ra sản phẩm mơ hình xe gom
rác có thể vận hành trên nền cỏ với các số liệu cụ thể.
2. Mục tiêu đề tài
Phân tích, tính tốn phương án thiết kế xe thu gom rác trên nền cỏ. Từ đó xây
dựng được mơ hình xe thu gom rác thực tế trên nền cỏ trong khuôn viên trường Đại

học Bách Khoa.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Thiết kế xe hốt rác hoạt động sử dụng nguồn động lực là động cơ xăng để truyền
chuyển động giúp xe vận hành và hốt rác trên nền cỏ. Trên xe sử dụng hai động cơ
gồm một động cơ giúp xe vận hành và động cơ hút rác hoạt động riêng biệt. Đề tài còn
nghiên cứu đưa ra các loại rác mà xe có thể hút nhằm đưa ra phương án thiết kế hợp lý
nhất khi thiết kế chế tạo.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Tính tốn chọn động cơ phù hợp cho xe thiết kế.
- Tính tốn, thiết kế bộ phận thu gom rác.
- Tính tốn chọn động cơ cho bộ phận thu gom rác.
Phụ lục

1


- Tính tốn, kiểm nghiệm độ bền khung xe thiết kế.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Về lý thuyết
- Sử dụng các sách giáo trình, tài liệu nước ngồi, bài báo, các trang web về thủy lực
và máy thủy lực như bơm, quạt, máy nén và về hệ thống truyền động thủy lực.
- Sử dụng phần mềm Excel để tính tốn và vẽ đồ thị.
- Sử dụng Catia để vẽ và mô phỏng các chi tiết.
4.2. Về thực nghiệm
- Lắp đặt từng chi tiết để tạo nên mơ hình thực nghiệm.
- Chạy thử nghiệm sau khi lắp đặt.
- Kiểm nghiệm và đánh giá kết quả.
5. Cấu trúc đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp gồm 5 chương như sau:

Chương 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
Nêu ra mục đích và ý nghĩa của đề tài tính tốn và thiết kế mơ hình xe gom rác
trên nền cỏ trong khn viên trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.
Chương 2: TỔNG QUAN THIẾT BỊ THU GOM RÁC TRÊN NỀN CỎ
Những vấn đề về rác thải trên nền cỏ, thực trạng thu gom rác trên nền cỏ ở trong
và ngoài nước, giới thiệu một số cơ cấu thu gom rác trên cỏ cũng ưu nhược điểm của
các phương pháp thu gom rác thải này từ đó kết luận được việc nghiên cứu xe thu gom
rác trên nền cỏ là việc làm cần thiết.
Chương 3: XÂY DỰNG Ý TƯỞNG THIẾT KẾ
Cơ sở thiết kế xe thu gom rác, nêu ra các ý tưởng thiết kế xe gom rác cùng với ưu
và nhược điểm của từng ý tưởng rồi từ đó đưa ra một phương án thiết kế tối ưu và hiệu
quả nhất.
Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ NGUỒN ĐỘNG LỰC
Phân tích điều kiện làm việc của xe, từ đó tính chọn động cơ, phân tích chọn động
cơ trong nhiều động cơ đạt yêu cầu tính tốn. Xây dựng các đường đặc tính, đồ thị của
động cơ và xe như đường đặc tính ngồi của động cơ, đồ thị cân bằng công suất, đồ thị
cân bằng lực kéo, đồ thị nhân tố động lực học của xe,…
Chương 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ CẤU THU GOM RÁC
Tính tốn thiết kế cơ cấu thu gom rác là quạt hút bằng các thông số bám sát vào
điều kiện vào cụ thể là tiết diện và khối lượng rác cần thu gom, từ đó chọn phương án
bố trí nguồn động lực dẫn động quạt cho phù hợp. Thiết kế trục, guồng hút, các bệ đỡ

Phụ lục

2


và các chi tiết phụ khác. Tính tốn thiết kế đường ống hút và đường ống đẩy trong đó
có tổn thất và khối lượng rác tối đa mà cơ cấu thu gom có thể hút được.
Chương 6: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỐ TRÍ TỔNG THỂ THIẾT BỊ

Tính tốn thiết kế khung xe và truyền động giữa các cơ cấu. Lên ý tưởng bố trí
thiết kế tổng thể thiết bị và nêu ra phương án hợp lý.
Chương 7: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC TẾ
Mục đích, ý nghĩa, và u cầu của mơ hình xe thu gom rác trên nền cỏ. Thực hiện
mơ hình và kết quả đạt được sau khi thực hiện.
Chương 8: KẾT LUẬN
Kết luận về kết quả cơ cấu thu gom rác đã được thực hiện, so sánh với mục đích
và yêu cầu đặt ra là thu gom rác trên nền cỏ trong khuôn viên trường Đại học Bách
Khoa.

Phụ lục

3


Chương 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

1.1. Mục đích của đề tài
Xã hội ngày càng phát triển chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao. Việc
sử dụng máy móc phục vụ trong q trình sản xuất địi hỏi người lao động phải tập
trung hơn vào những công việc cần độ chính xác và chất lượng cao, trong khi đó máy
tự động có thể thay thế con người trong những công việc nguy hiểm, nặng nhọc, lặp đi
lặp lại, giám bớt và ngăn ngừa tai nạn lao động, độc hại do phải làm việc với môi
trường không thuận lợi.
Như chúng ta đã biết, để khuôn viên những nơi công cộng, đường phố, sạch đẹp đặc
biệt vào mùa lá rụng thì phải cần một số lượng lớn lao cơng trực tiếp làm việc. Những
năm gần đây nền khoa học công nghệ chế tạo phát triền mạnh đã cho ra đời những giải
pháp sử dụng máy động lực thu gom rác tự động trên cỏ thay thế con người, những
giải pháp này có thể đạt hiệu suất cao hơn gấp nhiều lần so với sức lao động của con
người, tuy nhiên với những xe hốt rác hiện tại trên cỏ vẫn cịn một số nhược điểm lớn

như: địi hỏi nhiều cơng đoạn vận hành, thay thế phụ tùng, bảo dưỡng khó khăn cũng
như chi phí đầu tư ban đầu quá cao.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế và sự đam mê nghiên cứu, muốn tìm tịi học hỏi thêm
những kiến thức về chuyên nghành động lực để phục vụ cho công việc sau này nên
nhóm chúng tơi đã chọn và tiến hành nghiên cứu đề “Tính tốn thiết kế mơ hình xe
gom rác trên nền cỏ trong khuôn viên trường Đại học Bách Khoa” với mong muốn khi
hoàn thành giải đề tài sẽ giải quyết được phần nào vấn đề rác trên nền cỏ khn viên
trường và có khả năng ứng dụng thực tế.
Thiết kế, chế tạo xe hốt rác trên nền cỏ trong khuôn viên trường học. Phát triển
thành mô hình thực nghiệm với các tính năng hoạt động ổn định và giải quyết được
nhiều loại rác trên cỏ như: lá cây, giấy kích cỡ khổ A4, cành cây kích thước nhỏ…
1.2. Ý nghĩa của đề tài
- Tạo ra một chiếc xe hốt rác có những tính năng thân thiện, giúp thuận tiện
hơn khi gom rác cũng là thông điệp bảo vệ môi trường đến với mọi người.
- Giúp cho sinh viên tiếp cận thực tế và hiểu rõ về nguyên lý hoạt động của
động cơ đốt trong cũng như của các loại quạt
chỉnh.

Từ các số liệu tính tốn và áp dụng vào thực tế để thiết kế mơ hình hoàn

Phụ lục

4


-

Sử dụng được các cơng cụ cơ khí như hàn, cắt, gị, khoan, …

-

Giúp sinh viên có thêm nhiều kinh nghiệm khi làm việc trong môi trường thực

tế của các doanh nghiệp, nhà xưởng, …
1.3. Phương pháp thiết kế
-

Dựa trên cơ sở lý thuyết và tính tốn, thiết kế, chế tạo theo từng giai đoạn, sau

đó tìm ra phương án hợp lý, đơn giản và tiết kiệm nhất.
- Khảo sát thực tế, tìm hiểu các loại xe rác đã và đang được đưa vào sử dụng,
kế thừa những ưu điểm, tìm cách khắc phục những khuyết điểm để áp dụng vào đề tài.
-

Sau khi tìm hiểu thực tế sẽ tiến hành nghiên cứu thiết kế hình dáng xe trên lý

thuyết, thiết kế các cơ cấu truyền động, cơ cấu hốt rác tự động.
-

Giai đoạn tiếp theo là tiến hành chế tạo.

-

Giai đoạn cuối là kiểm nghiệm xe, tìm ra những phương án chưa hợp lý từ đó

sửa chữa và thay đổi phương án thiết kế kịp thời.

Phụ lục

5

Chương 2: TỔNG QUAN THIẾT BỊ THU GOM RÁC TRÊN NỀN CỎ

2.1. Giới thiệu về rác thải trên nền cỏ
Thực trạng ơ nhiễm mơi trường do rác nói chung và rác thải trên nền cỏ nói riêng
gây ra ơ nhiễm nguồn nước, ơ nhiễm khơng khí và gây mất vẻ mỹ quan nơi cơng cộng:
+ Các vật dụng khó phân hủy không dùng được nữa mà thải bừa bãi ra xung quanh
thì mơi trường ngày càng chứa nhiều loại vật chất gây mất vệ sinh, mất mỹ quan, tạo
cơ hội cho các lồi nấm, vi khuẩn và cơn trùng độc hại phát triển gây độc hại cho con
người.
+ Rác thải không được thu gom, tồn động lâu ngày sinh ra các khí thải có hại như
H2S, NH3, CH4, CO2, SO2, …
+ Rác thải còn ảnh hưởng đến mạch nước ngầm, các môi trường nước làm hủy diệt
hệ sinh thái trong các ao hồ.
+ Ảnh hưởng đến môi trường đất, chúng hạn chế quá trình phân hủy, tổng hợp các
chất dinh dưỡng, làm cho đất giảm độ phì nhiêu, đất bị chua và năng suất cây trồng
giảm sút.
+ Rác thải sinh hoạt vứt bừa bãi, chất đống lộn xộn, không thu gom, vận chuyển
đến nơi xử lý sẽ để lại những hình ảnh xấu, làm mất vẻ mỹ quan mơi trường.
Do đó, việc thu gom và xử lý rác thải là vấn đề luôn cần được quan tâm hàng đầu
hiện nay.
“Hãy giữ gìn thành phố sạch đẹp”,”Hãy chung tay bảo vệ Trái Đất” đó là những
khẩu hiệu rất quen thuộc đối với mỗi người Việt Nam chúng ta cũng như tất cả người
dân trên toàn thế giới. Trên thực tế vấn đề rác thải còn là vấn đề cần được giải quyết ở
nhiều quốc gia. Lượng rác thải ra từ sinh hoạt của con người tăng cao gấp nhiều lần so
với sự gia tăng dân số.. Đặc biệt nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa
nóng ẩm, mưa nhiều nên cây cối thường xuyên thay lá nên có một khối lượng lớn lá
cây rụng, cùng với đó là các loại mẩu giấy, túi ni lông, … do con người xả ra một cách
bừa bãi, vơ ý thức. Vì vậy chúng ta cần giữ gìn mơi trường và làm sạch môi trường

bằng nhiều biện pháp.

Phụ lục

6


Hình 2.1 Rác trên nền cỏ
Xã hội ngày càng phát triển chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao. Việc
sử dụng máy móc phục vụ trong q trình sản xuất đòi hỏi người lao động phải tâp
trung hơn và những cơng việc cần độ chính xác và chất lượng cao, trong khi đó máy tự
động có thể thay thế con người trong những công việc nguy hiểm, nặng nhọc, lặp đi
lặp lại, giảm bớt và ngăn ngừa tai nạn lao động, độc hại do phải làm việc với môi
trường khơng thuận lợi.
Máy móc sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển những ngành công nghiệp mới, nâng
cao năng suất lao động, giảm bớt sức lực của con người từ đó nâng cao chất lượng
cuộc sống xã hội và góp phần giữ gìn các nguồn tài nguyên, năng lượng cho quốc gia.
Trong quá trình học tập kiến thức và làm việc trong nhà trường, việc thiết kế xe
giúp sinh viên tiếp cận được với thực tế, củng cố được kiến thức về chuyên ngành của
mình. Quá trình thiết kế thi công xe giúp cho sinh viên sử dụng các máy cơng cụ và
các ngun cơng một cách chính xác.
• Kết luận
Vấn đề thu gom, xử lý rác thải là yêu cầu cần thiết đối với xã hội phát triển hiện
nay vì những tác hại mà nó ảnh hưởng đến mơi trường tự nhiên và sức khỏe con
người. Ứng dụng những kiến thức đã được học trên ghế nhà trường, những mơn học
như thủy khí, ngun lý chi tiết máy, tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, lý
thuyết ô tô và máy công trình… cùng với việc tìm hiểu thực tế về môi trường, công
việc thu gom rác và thực trạng các loại xe hốt rác trên thị trường hiện nay sẽ giúp cho
việc thực hiện thiết kế và chế tạo thiết bị thu gom rác của nhóm đạt hiệu quả cao nhất.

Phụ lục

7


2.2. Tình hình thu gom rác trên nền cỏ hiện nay
2.2.1. Tình hình thu gom rác trên nền cỏ ở các nước trên thế giới
Với yêu cầu thu gom rác trên nền cỏ chuyên biệt, ở các nước như Mỹ, Anh, …
nơi tỷ lệ cây xanh chiếm số lượng lớn về diện tích trong các đơ thị, khi vào mùa lá
rụng sẽ có một khối lượng lá khơ khổng lồ để thu gom. Từ đó xuất hiện các xe hút rác
thải với cơ cấu chủ yếu là máy hút bụi với các kích cỡ khác nhau, phù hợp nhiều diện
tích sử dụng. Các loại xe cỡ nhỏ thường được sử dụng kèm với máy thổi lá, khi hoạt
động sẽ thổi dồn lá vào một địa điểm cố định, sau đó sử dụng xe hút rác trên cỏ cỡ
nhỏ để thu gom rác đưa về thùng chứa phía sau xe.

Hình 2.2 Sử dụng kết hợp máy thổi lá và xe thu gom rác để dọn rác trên nền cỏ
Sau khi mỗi gia đình đã thu gom xong rác thải trên sân cỏ thì rác sẽ được đưa
đến các góc đường. Đây là nơi sẽ có một xe thu gom rác cỡ lớn, cũng có cơ cấu chính
là máy hút cơng suất cao để làm sạch, thu dọn đưa rác thải đến nơi xử lý rác của
thành phố.

Hình 2.3 Xe thu gom lá cây khô cỡ lớn tại Mỹ
Nhược điểm của phương pháp trên là vẫn tốn sức người, yêu cầu sử dụng nhiều
Phụ lục

8


loại thiết bị đắt tiền và không phù hợp với điều kiện làm việc ở Việt Nam. Ngoài ra
do chưa có đơn vị nào đứng ra nhập khẩu chính hãng các thiết bị như trên nên sẽ rất

khó khan trong khâu bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế phụ tùng.
2.2.2. Tình hình thu gom rác trên nền cỏ ở trong nước
Hiện nay ở nước ta, công việc quét và thu gom rác chủ yếu vẫn là phương pháp
thủ công với đội ngũ nhân viên vệ sinh môi trường. Họ là những người làm việc cho
một doanh nghiệp công lập hoặc tư nhân để thu nhập, loại bỏ và góp phần tái chế rác
thải từ dân cư, thương mại, công nghiệp. Cơng việc đó góp phần bảo vệ mơi trường
sạch đẹp, giữ gìn cảnh quan cho xã hội. Thơng thường việc quét và thu gom rác được
tiến hành ngoài giờ hành chính để khơng ảnh hưởng đến hoạt động sinh hoạt và đi lại
bình thường của mọi người.
Cơng cụ lao động chủ yếu của những người lao công sử dụng là loại chổi đốt,
được kết từ cành cây, chổi có cán dài để thuận tiện cho công việc quét dọn rác. Đối
với một số khu vực đặc biệt như nền cỏ thì người ta cịn sử dụng thêm cào lá cây
được làm từ kim loại. Khi rác được gom thành từng đống người lao công dùng gầu
hốt cầm tay để hốt và đổ rác vào thùng rác chuyên dụng. Tuy được trang bị áo phản
quang, giày, bao tay và mũ bảo hộ, nhưng do thường xuyên tiếp xúc với rác thải độc
hại, khói bụi và nhiều vi khuẩn nên ảnh hưởng rất nhiều đến sức khỏe.

Hình 2.4 Nhân viên vệ sinh thu gom rác trên nền cỏ

Phụ lục

9