Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

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

THIẾT KẾ CHẾ TẠO XE QUÉT RÁC
ĐA NĂNG CỠ NHỎ

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN XUÂN ĐẠI

Đà Nẵng – Năm 2019


TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ
Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt, Số thẻ sinh viên: 103140013, Lớp 14C4A
• Đặt vấn đề: Xã hội ngày càng phát triển dần dần các thiết bị máy móc được đưa vào
sử dụng nhằm thay thế hoặc hỗ trợ sức lao động con người. Lĩnh vực thu gom rác cũng
được quan tâm và chú trọng. Xuất phát từ những vấn đề trên nhóm đã nghiên cứu và
vận dụng các kiến thức đã học tiến hành “Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ”.
• Mục tiêu: Thiết kế xe nhỏ gọn, vận hành linh hoạt, hiệu quả làm việc cao và giá
thành thấp.
• Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Các loại rác, địa hình, con người ở khu vực khảo
sát thực tế ( Khu vực Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng).
• Ý nghĩa: Giảm sức lao động con người, hiệu quả làm việc cao.
Nhiệm vụ của em khi thực hiện đồ án này là “Tính tốn thiết kế cơ cấu thu gom
rác”, nên em sẽ trình bày cụ thể phần tính tốn của mình, các phần khác sẽ được lược
bớt.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Lê Thành Đạt

Số thẻ sinh viên: 103140013

Lớp: 14C4A; Khoa: Cơ Khí Giao Thơng

Ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ.
(Tính tốn thiết kế cơ cấu thu gom rác)
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Theo số liệu khảo sát thực tế
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Chương 1: Tổng quan thu gom rác thải khu công cộng
Chương 2: Thiết kế xe quét rác đa năng cỡ nhỏ
Chương 3: Chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ
Chương 4: Đánh giá và bàn luận

5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
- Bản vẽ bố trí tổng thể của xe quét rác

(1A3)

- Bản vẽ sơ đồ mạch điện

(1A3)

- Bản vẽ chổi phụ

(1A3)

- Bản vẽ kết cấu vòi hút rác

(1A3)

- Bản vẽ khung thùng chứa rác

(1A3)

- Bản vẽ cơ cấu nâng hạ vòi hút

(1A3)

6. Họ tên người hướng dẫn:

GS.TS Trần Văn Nam
Th.S Huỳnh Tấn Tiến
Th.S Dương Đình Nghĩa

7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

25 / 02 / 2019

8. Ngày hoàn thành đồ án:

09/ 06 / 2019

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 02 năm 2019
Trưởng Bộ môn

PGS.TS Dương Việt Dũng

Người hướng dẫn

GS.TS Trần Văn Nam

Th.S Huỳnh Tấn Tiến

Th.S Dương Đình Nghĩa


LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN

Trong suốt khoảng thời gian làm đề tài tốt nghiệp, em đã gặt hái được rất nhiều
kiến thức chuyên ngành cũng như sự kết hợp làm việc nhóm.
Lời đầu tiên em xin cảm ơn đến thầy Trần Văn Nam, thầy Dương Đình Nghĩa,
thầy Huỳnh Tấn Tiến, các thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhóm em hồn thành đồ

án tốt nghiệp. Cảm ơn sự động viên và giúp đỡ tận tình từ gia đình và bạn bè.
Em đã phấn đấu và nỗ lực hết mình để hồn thành đồ án tốt nghiệp, song thời gian
và kiến thức còn hạn chế nên còn nhiều thiếu sót mong q thầy cơ và bạn đọc đóng
góp để hoàn thiện hơn đồ án tốt nghiệp.
Em xin cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 1 tháng 06, năm 2019
Sinh viên thực hiện

i


CAM ĐOAN

Em 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

ii


MỤC LỤC

TÓM TẮT ...................................................................................................................
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP...........................................................................
LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN ...................................................................................i
CAM ĐOAN ............................................................................................................ ii
MỤC LỤC .............................................................................................................. iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .....................................................................................vi
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ................................................................................vi

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ............................................... viii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................ 1
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 1
4. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................................. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN THU GOM RÁC THẢI KHU CÔNG CỘNG .......... 3
1.1. Vấn đề rác thải nơi công cộng ........................................................................... 3
1.2. Thực trang thu gom rác thải nơi công cộng ....................................................... 4
1.3. Tình hình xử lý rác thải...................................................................................... 5
1.4. Đặt vấn đề lên ý tưởng thiết kế .......................................................................... 6
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XE QUÉT RÁC ĐA NĂNG CỠ NHỎ ........................... 8
2.1. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................... 8
2.1.1. Lý thuyết cơ học chất lỏng.............................................................................. 8
2.1.2. Tổn thất năng lượng dòng chảy .................................................................... 10
2.1.3. Máy điện một chiều ...................................................................................... 11
2.1.4. Khái niệm chung về thiết kế máy và chi tiết máy ......................................... 19
iii


2.1.5. Truyền động đai ............................................................................................ 20
2.2. Phương án thiết kế tổng thể ............................................................................. 25
2.2.1. Khảo sát các thông số đầu vào ...................................................................... 25
2.2.2. Đưa ra phương án giải quyết ......................................................................... 33
2.3. Thiết kế cơ cấu thu gom rác ............................................................................. 35
2.3.1. Tính tốn thiết kế quạt hút ............................................................................ 35
2.3.2. Tính tốn thiết kế chổi phụ ........................................................................... 45
2.3.3. Thiết kế miệng hút rác .................................................................................. 51
2.3.4. Thiết kế ống hút ............................................................................................ 52
2.3.5. Thiết kế thùng đựng rác ................................................................................ 54

2.3.6. Thiết kế cơ cấu nâng hạ miệng hút ............................................................... 55
2.4. Tính tốn thiết kế nguồn động lực ................................................................... 57
2.5. Thiết kế bố trí kết cấu và dẫn động xe ............................................................. 57
CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO XE QUÉT RÁC ĐA NĂNG CỠ NHỎ .......................... 58
3.1. Mô hình hóa thiết bị ......................................................................................... 58
3.2. Quy trình chế tạo mơ hình ............................................................................... 62
3.2.1. Quy trình chế tạo vịi hút rác ........................................................................ 62
3.2.2. Quy trình chế tạo thùng chứa rác .................................................................. 62
3.2.3. Quy trình chế tạo chổi quét rác ..................................................................... 62
3.2.4. Quy trình chế tạo ống hút rác chính và ống hút rác phụ ............................... 62
3.2.5. Quy trình chế tạo khung chứa ắc quy ........................................................... 63
3.4.6. Quy trình chế tạo thùng lọc bụi .................................................................... 63
3.4.7. Quy trình chế tạo khung chính ...................................................................... 63
3.3. Thử nghiệm, đánh giá và hiệu chỉnh................................................................ 64
3.4. Hoàn thiện sản phẩm........................................................................................ 65
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ VÀ BÀN LUẬN .......................................................... 66
4.1. Tiềm năng sản phẩm ........................................................................................ 66
iv


4.2. Hiệu quả đem lại khi sử dụng phương tiện ...................................................... 66
KẾT LUẬN ............................................................................................................. 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 68

v


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Kích thước tiết diện các loại đai hình thang
Bảng 2.2 Các trị số chiều dài đai hình thang

Bảng 2.3 Bảng hướng dẫn chọn lại tiết diện đai hình thang
Bảng 2.4 Bản hướng dẫn chọn đường kính bánh đai nhỏ ( cho đai hình thang )
Bảng 2.5 Các trị số đường kính bánh đai hình thang
Bảng 2.6 Chọn khoảng cách trục A của bộ truyền đai hình thang
Bảng 2.7 Trị số ứng suất có ích cho phép của đai hình thang (σ= 1,2 N/mm2 )
Bảng 2.8 Hệ số Cα xét đến ảnh hướng góc ơm
Bảng 2.9 Hệ số Cv ảnh hưởng đến vận tốc
Bảng 2.10 Thông số rác khảo sát
Bảng 2.11 Áp lực cần thiết nâng mỗi đơn vị rác
Bảng 2.12 Khối lượng riêng các loại rác
Bảng 2.13 Bảng tính chọn thơng số chổi qt phụ

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Tình hình rác thải đáng báo động trên thế giới
Hình 1.2 Biểu đồ lượng rác thải trung bình một người thải ra trên 1 năm
Hình 1.3 Các thiết bị thu gom rác ở nước ngồi
Hình 1.4 Thực trạng gom rác ở việt nam
Hình 1.5 Xe qt rác nhập từ nước ngồi
Hình 1.6 Mơ hình xe qt rác sinh viên thiết kế
Hình 2.1 Trạng thái dịng chảy trong ống thí nghiệm
Hình 2.2 Các thành phần của máy điện một chiều
Hình 2.3 a) Cổ góp b) Chổi than
Hình 2.4 Ngun lí làm việc của máy phát điện một chiều
Hình 2.5 Các phương pháp cung cấp dịng kích từ trong máy điện một chiều
Hình 2.6 Sơ đồ và dặc tính máy phát điện một chiều kích từ độc lập
Hình 2.7 Sơ đồ và đặc tính máy phát điện một chiều kích từ song song
Hình 2.8 Sơ đồ và đặc tính máy phát điện một chiều kích từ nối tiếp
Hình 2.9 Sơ đồ và đặc tính máy phát điện một chiều kích từ hỗn hợp
Hình 2.10 Sơ đồ khối thiết kế xe
Hình 2.11 Khảo sát khu vực lối đi chính

vi


Hình 2.12 Cân khối lượng rác khảo sát Hình
Hình 2.13 Khảo sát từ văn phịng khoa Cơ Khí Giao Thơng đến nhà xe khu E
Hình 2.14 Khảo sát từ nhà xe khu E đến xưởng AVL
Hình 2.15 Khảo sát khu vực trước khu D
Hình 2.16 Cân khối lượng loại rác trước khu D
Hình 2.17 Khảo sát khu vực trước khu A
Hình 2.18 Đo bề rộng đường
Hình 2.19 Đo các hốc tại nơi khảo sát
Hình 2.20 Đo kích thước, cân nặng các loại rác tại khu vực khảo sát
Hình 2.21 Đo chiều cao bậc thang tính tốn phương án vượt địa hình
Hình 2.22 Quạt ly tâm
Hình 2.23 Quạt hướng trục
Hình 2.24 Sơ đồ tổng thể hệ thống
Hình 2.25 Thiết kế chổi có biên dạng hình chữ thập
Hình 2.26 Thiết kế chổi có biên dạng hình nón cụt
Hình 2.27 Sơ đồ tính tốn chổi qt
Hình 2.28 Thiết kế ban đầu của miệng hút
Hình 2.29 Thiết kế miệng hút chính thức
Hình 2.30 Ống nhựa cứng PVC
Hình 2.31 Ống gân nhựa
Hình 2.32 Ống ruột gà
Hình 2.33 Thiết kế thùng xe
Hình 2.34 Thiết kế ban đầu của cơ cấu thay đổi chiều cao miệng hút
Hình 2.35 Thiết kế vịi hút chính thức
Hình 3.1 Giao diện của phần mềm CATIA
Hình 3.2 Mơi trường làm việc Part Design
Hình 3.3 Mơi trường lắp Assembly Design

Hình 3.4 Bản vẽ 3D tổng thể được xuất ra từ Catia V5 R21
Hình 3.5 Chổi qt rác 3D
Hình 3.6 Khung xe chính 3D
Hình 3.7 Thùng chứa rác 3D
Hình 3.8 Bánh xe sau
Hình 3.9 Thử nghiệm làm việc xe trên đường
Hình 3.10 Thử nghiệm dùng vòi hút phụ

vii


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
Z

[m]

Độ cao thế năng

P

[N/m2]

Áp suất chất lỏng

u

[m/s]

Vận tốc chất lỏng

g

[m/s2]

Gia tốc trọng trường

Q

[m3/s]

Lưu lượng qua tiết diện

S

[m2]

Tiết diện lưu thông



[-]

Hệ số động năng

hw [-]

Tổn thất năng lượng dọc theo dòng chảy

hd

[-]

Tổn thất dọc đường

hc

[-]

Tổn thất cục bộ

λ

[-]

Hệ số tỷ lệ

l

[m]

Chiều dài đường ống

d

[m]

Đường kính ống

v

[m/s]

Vận tốc chất lỏng

ξ

[-]

Hệ số tổn thất cục bộ

D1 [mm]

Đường kính bánh dẫn

D2 [mm]

Đường kính bánh bị dẫn

L

[mm]

Chiều dài đai

A

[mm]

Khoảng cách trục giữa hai bánh đai

1

[Độ]

Góc ơm của đai bánh nhỏ

2

[Độ]

Góc ơm của đai bánh lớn

B

[mm]

Bề rộng bánh đai

ξ

[-]

Hệ số trượt

viii


n1

[Vòng/phút]

m [Kg]
F

[m2]

Số vòng quay trục chủ động
Khối lượng mỗi loại rác
Diện tích bề mặt rác

γhh [N/m3]

Trọng lượng riêng hỗn hợp

ρhh [Kg/m3]

Khối lượng riêng hỗn hợp

γkk [N/m3]

Trọng lượng riêng khơng khí

ρkk [Kg/m3]

Khối lượng riêng khơng khí

Ѵ

Hệ số nhớt khí động

[-]

Δp

[N/m2]

Áp lực quạt

η

[-]

Hiệu suất chung của quạt

vxe

[m/s]

Vận tốc xe đẩy

vchoi

[m/s]

Vận tốc chổi

ωchoi [rad/s]

Vận tốc góc chổi qt

β

[Độ]

Góc rác di chuyển ngang

r

[m]

Bán kính chổi

Fms

[N]

Lực ma sát tác dụng lên chổi

Μms

[-]

Hệ số ma sát

N

[N]

Phản lực

m

[Kg]

Tổng khối lượng

mchoi [Kg]

Khối lượng chổi

mkhung [Kg]

Khối lượng phần khung phía trước gá chổi

mdc

Khối lượng động cơ dẫn động chổi

[Kg]

mvoihut [Kg]

Khối lượng vịi hút

mr

[Kg]

Khối lượng rác lớn nhất phải qt

N

[W]

Cơng suất

Nđc

[W]

Công suất trên trục động cơ

P

[W]

Công suất động cơ
ix


MN

[N.m]

Mô men xoắn ứng với công suất cực đại

Km

[-]

Hệ số thích ứng động cơ

Pap

[Wh]

Cơng suất phát ra của bình ắc quy

Pm

[W]

Cơng suất làm việc của máy

tm

[s]

Thời gian hồn thành cơng việc

Uaq

[V]

Điện áp của ắc quy

Iaq

[Ah]

Dung lượng ắc quy

Nemax [Kw]

Công suất lớn nhất động cơ

Ne

[Kw]

Cơng suất động cơ tại số vịng quay nhất định

ne

[Vòng/phút]

Số vòng quay tại một thời điểm

nN

[Vòng/phút]

Số vòng quay tại thời điểm công suất lớn nhất

Me

[N.m]

Mô men xoắn động cơ tại số vịng quay nhất định

Mx

[N/mm2]

Mơ men xoắn tác dụng lên trục

[]x

[N/mm2]

Ứng suất xoắn cho phép

d

[m]

Đường kính trục

W

[N.mm]

Mơmen cản xoắn của trục

-1

[N/mm2]

Ứng suất mỏi xoắn giới hạn

a

[N/mm2]

Biên độ ứng suất tiếp

m

[N/mm2]

Trị số trung bình của ứng suất tiếp

K

[-]

Hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then



[-]

Hệ số tăng bền



[-]

Hệ số kích thước



[-]

Hệ số kích thước

C

[-]

Hệ số khả năng làm việc

G

[daN]

Tải trọng tương đương

h

[giờ]

Thời gian phục vụ

Kv

[-]

Hệ số xét đến vòng nào của ổ lăn là vòng quay

x


Kn

[-]

Hệ số nhiệt độ

Kt

[-]

Hệ số tải trọng động

R

[daN]

Tải trọng hướng tâm

mt

[kg]

Khối lượng trục

mk

[kg]

Khối lượng của puly và đai dẫn động

Pb

[N]

Trọng lượng lượng bộ kích nguồn

Paq

[N]

Trọng lượng ắc quy

σu

[Mpa]

Ứng suất uốn

t

[s]

Thời gian

Re

Số Rây nôn

CHỮ VIẾT TẮT
Hybrid

Hệ thống sử dụng hai nguồn động lực

Inverter

Bộ chuyển đổi điện

CNC

Computer(ized) Numerical(ly) Control(led)

Nhựa ABS

Nhựa Acrylonitrin butadien styren

LED

Light Emitting Diode

USB

Universal Serial Bus

OSHIMA

Hãng OSHIMA Việt Nam

CT3

Thép cacbon thông thường

S45C

Thép hợp kim có hàm lượng cacbon 0,45-0,5

xi


Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Xã hội ngày càng phát triển, chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao, đi
đôi cùng với đó là sự phát triển vượt bậc của khoa học cơng nghệ. Những thiết bị máy
móc dần được chế tạo đưa vào sử dụng nhằm thay thế hoặc hỗ trợ cho sức lao động
của con người. Ưu điểm lớn nhất của các thiết bị máy móc này là có thể thực hiện
cơng việc liên tục với hiệu suất cao và duy trì, giảm bớt và ngăn ngừa tai nạn lao động,
thay thế con người làm việc trong những môi trường độc hại.
Lĩnh vực thu gom rác cũng được quan tâm chú trọng, áp dụng các tiến bộ khoa
học công nghệ. Những thiết bị thu gom rác tự động được ra đời nhằm thay thế con
người trong lĩnh vực này. Những sản phẩm này có thể làm việc với hiệu suất cao hơn
gấp nhiều lần so với sức lao động con người, tuy nhiên chúng vẫn còn tồn tại một số
nhược điểm: các thiết bị cỡ lớn đó khơng thể gom rác ở những khu vực sát vỉa hè, chi
phí vận hành tốn kém, và khơng thể hoạt động trong các khu vực có khơng gian nhỏ
hẹp.
Xuất phát từ những vấn đề thực tế đó, nhóm sinh viên chúng em đã vận dụng

những kiến thức đã được học, và quyết định tiến hành nghiên cứu dự án “Thiết kế chế
tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ”, với mong muốn tạo ra được một sản phẩm khắc
phục được những nhược điểm đó, và có tính ứng dụng thực tế cao.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo xe quét rác có thể hoạt động được trên các địa hình
phức tạp, khơng gian nhỏ hẹp.
Thiết bị chế tạo ra có thể xử lý được các loại rác phổ biến như: lá cây, bao ni lông,
chai nhựa nhỏ, cành cây có kích thước nhỏ,…
Thiết bị chế tạo ra có giá thành rẻ hơn so với các thiết bị hiện có trên thị trường,
nhưng hiệu quả cơng việc tương đương.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu các loại rác và đặc tính của chúng, đặc điểm địa hình tại nơi làm việc
của thiết bị. Từ đó đưa ra phương án giải quyết rút ngắn thời gian thu gom.
Thiết kế, chế tạo xe quét rác hoạt động hiệu quả, có thể hoạt động trong các khơng
gian nhỏ hẹp, giá thành rẻ, chi phí vận hành thấp.
Thời gian nghiên cứu từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2019.

Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

1


Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

Địa điểm nghiên cứu: khuôn viên Trường Đại học Bách khoa và các khuôn viên
công cộng.
4. Ý nghĩa của đề tài
Sản phẩm Xe quét rác đa năng cỡ nhỏ ra đời có ý nghĩa:
- Chế tạo ra thiết bị thu gom rác với hiệu suất làm việc cao và ổn định, giúp giảm
sức người, tiết kiệm thời gian và nhân cơng.
- Tiết kiệm chi phí đầu tư, với ưu điểm sản xuất trong nước giá thành của thiết bị
khá thấp so với các thiết bị nhập ngoại có cơng suất tương đương.
- Thiết bị là tiền đề để các nhóm nghiên cứu sau này tiếp tục cải tiến, phát triển
nhằm tạo ra các sản phẩm tốt hơn nữa.

Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

2


Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN THU GOM RÁC THẢI KHU CÔNG CỘNG

1.1 . Vấn đề rác thải nơi công cộng
Trên thế giới: theo các chuyên viên nghiên cứu của hai cơ quan trên, trong tổng số
rác trên thế giới, có 1,2 tỉ tấn rác tập trung ở vùng đô thị, từ 1,1 đến 1,8 tỉ tấn rác công
nghiệp không nguy hiểm và 150 triệu tấn rác nguy hiểm.

Với lượng rác gom góp được trên tồn thế giới từ 2,5 đến 4 tỉ tấn một năm, thế
giới hiện có lượng rác ngang bằng với sản lượng ngũ cốc (đạt 2 tỉ tấn) và sắt thép (1 tỉ
tấn), khẳng định của Viện nguyên vật liệu Cyclope và Veolia Propreté,
Mỹ và châu Âu là hai "nhà sản xuất" rác đô thị chủ yếu với hơn 200 triệu tấn rác cho
mỗi khu vực, kế tiếp là Trung Quốc với hơn 170 triệu tấn. Theo ước tính, tỉ lệ rác đơ
thị ở Mỹ ở mức 700 kg/người/năm. Và tỷ lệ này ở Hàn Quốc gần 2000 kg. Đối với rác
công nghiệp, Mỹ chiếm khoảng 275 triệu tấn.

Hình 1.1 Tình hình rác thải đáng báo động trên thế giới
Hiện nay, trung bình mỗi ngày Việt Nam phát sinh 12 triệu tấn rác thải sinh hoạt.
Dự kiến đến năm 2020, lượng rác thải đô thị phát sinh là 20 triệu tấn/ngày. Lượng rác
phát sinh phần lớn chủ yếu tại các thành phố lớn như Hà Nội, TPHCM, Đà Nẵng, Hải
Phòng… Việc quản lý và xử lý chất thải rắn đơ thị nước ta đang cịn lạc hậu, chủ yếu
là chôn lấp.

Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

3


Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

Hình 1.2 Biểu đồ lượng rác thải trung bình một người thải ra trên 1 năm
Tại thành phố Hà Nội, khối lượng rác sinh hoạt tăng trung bình 15% một năm,

tổng lượng rác thải ra ngồi mơi trường lên tới 5.000 tấn/ngày. Thành phố Hồ Chí
Minh mỗi ngày có trên 7.000 tấn rác thải sinh hoạt.
Thủ tướng Chính phủ vừa phê duyệt Chương trình xử lý chất thải rắn từ nay đến
2020 do Bộ Tài nguyên & Môi trường đệ trình. Theo đó, đảm bảo 70% lượng rác thải
nơng thơn, 80% rác thải sinh hoạt, 90% rác thải công nghiệp không nguy hại và 100%
rác thải nguy hại phải được thu gom, xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường.
Đặc biệt, đề án xác định, đến năm 2015 có 60% và lên đến 95% vào năm 2020 lượng
rác này phải được tái chế, tái sử dụng. Để đạt được mục tiêu này cần sự nỗ lực chung
của toàn xã hội.
1.2 . Thực trang thu gom rác thải nơi công cộng
Rác thải có mối nguy cơ cao chỉ khi con người khơng quan tâm đến công tác quản
lý thu gom và xử lý đối với chúng. Nếu như những nhà quản lý, nhà khoa học tạo điều
kiện giúp đỡ và nâng cao nhận thức cho cộng đồng, cho các nhà doanh nghiệp và đặc
biệt là tạo điều kiện cho họ tiếp cận với công nghệ xử lý và ứng xử với rác một cách
thân thiện, thì ngược lại, rác thải sẽ là một trong những nguồn tài nguyên quý giá phục
vụ lại cho con người. Ở các nước phát triển trên thế giới vấn đề thu gom và xử lý rác
hiện nay chủ yếu chủ yếu bằng các thiết bị máy móc thay vì thu gom bằng sức người
Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

4


Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

cùng với phát triển của khoa học công nghệ, các lĩnh vực khác trên thế giới thì việc thu
gom và xử lý rác thải được quan tâm nhất định.

Hình 1.3 - Các thiết bị thu gom rác ở nước ngoài
Tại Việt Nam việc thu gom rác chủ yếu dung sức lao động con người, một số
thành phố lớn như: Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh mua và sử dụng xe thu gom rác trên
đường thay vì dùng sức lao động của con người. Việc sử dụng thiết bị, máy móc thu
gom rác nhìn chung các nhà lãnh đạo quan tâm đến vấn đề thu gom và xử lý rác thải.

Hình 1.4 - Thực trạng gom rác ở việt nam
1.3 . Tình hình xử lý rác thải
Mỹ là nơi tạo ra nhiều rác thải nhất thế giới, đặc biệt là New York. Nhìn chung thì
so với các thành phố khác ở Mỹ thì New York ưu tiên sử dụng phương pháp tái chế để
xử lý rác thải. Các loại giấy, lon, chai nhựa sẽ được tách ra và đem tái chế thành những
Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

5


Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

loại đồ dùng có thể sử dụng được lại. Tuy nhiên, một thực tế lại đang xảy ra đó chính
là ngành công nghiệp tái chế khá nhỏ so với lượng rác khổng lồ được thải ra. Do đó, ở
New York đã có những chính sách được đề xuất như chuyển rác thải sang các bang

khác. Dự kiến, đề xuất này sẽ được áp dụng vào khoảng năm 2030.
So với các nước trên thế giới thì Việt Nam cũng là một trong những quốc gia có
lượng rác thải ra mỗi ngày khá lớn. Tại Việt Nam, có rất nhiều cách để xử lý rác thải
và hầu như cách nào cũng được áp dụng. Thông thường, các nhà máy đều chọn
phương án xử lý rác thải bằng cách chôn lấp, thiêu đốt hay tái chế sử dụng. Tùy vào
loại rác để chọn phương án tối ưu nhất.
1.4 . Đặt vấn đề lên ý tưởng thiết kế
Quá trình khảo sát thực tế ở các khuôn viên công cộng, trường học… ở trên địa
bàn thành phố Đà Nẵng nhìn chung việc thu gom rác chủ yếu bằng sức người. Với số
lượng nhiều, việc thu gom rác cũng trở nên khó khăn, tốn nhiều cơng sức, đặc biệt
năng suất và hiệu quả làm việc không cao gây ảnh hưởng đến mọi người xung quanh,
cũng như làm việc kéo dài làm giảm sức khỏe của người lao động.
Trên khắp cả nước hiện nay có nay một số nơi ứng dụng thiết bị máy móc phương
tiện thu gom rác thay vì sức lao động con người như: Ở Hà Nội nhập xe quét rác có giá
trị gần 1 tỷ đồng, TP. Hồ Chí Minh nhập và bán xe quét rác Hako lên đến gần 100
triệu đồng… Giá trị của sản phẩm khi đưa về Việt Nam sử dụng rất cao. Nước ta là
một nước đang phát triển, nghèo và cịn lạc hậu vì vậy việc ứng dụng những sản phẩm
nhập mua từ nước ngoài hết sức tốn kém.

Hình 1.5 - Xe qt rác nhập từ nước ngồi

Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

6

Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

Một số mơ hình do các sinh viên thiết kế chế tạo xe qt rác:

Hình 1.6 - Mơ hình xe qt rác sinh viên thiết kế
Nhìn chung các mơ hình của sinh viên thiết kế chưa đảm bảo được hiệu quả công
việc nên khả năng ứng dụng vào thực tế của mơ hình khơng có. Hơn nữa về kết cấu và
tính năng sử dụng cịn hạn chế nên việc sử dụng rất bất tiện.
Để khắc phục những điểm còn hạn chế của xe quét rác ứng dụng vào thực tế tại
Việt Nam. Do đó đề tài “Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ’’ được thực hiện
để giải quyết vấn đề một cách tối ưu nhất có thể, góp phần làm sạch các khn viên
cơng cộng, trường học.

Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

7


Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ XE QUÉT RÁC ĐA NĂNG CỠ NHỎ

2.1 . Cơ sở lý thuyết
2.1.1. Lý thuyết cơ học chất lỏng
2.1.1.1. Phương trình Becnuli viết cho dịng ngun tố chất lỏng thực
Đối với chất lỏng thực, do tính nhớt nên khi chất lỏng chuyển động nó gây ra
những lực ma sát trong làm cản trở chuyển động. Một phần năng lượng của chất lỏng
bị tiêu hao để khắc phục những lực ma sát đó, nghĩa là có sự tổn thất năng lượng của
dòng chảy dọc theo dòng chảy:
u2
Z+ +
# const
 2g
p

Suy ra:

z1 +

p1



+

(2.1)

u12
p u2
= z 2 + + 2 + h ' w 1− 2
2g
 2g

(2.2)

Đó là phương trình Becnuli viết cho dòng nguyên tố của chất lỏng thực.
Ta có thể nhận được phương trình (2.2) một cách chặt chẽ có nghĩa là tích phân từ
phương trình Navie-Stốc với các điều kiện:
ρ=const;


= 0;
t

X=Y=0;

Z=-g

Kí hiệu: −Tms = v.u Hàm lực ma sát, đặc trưng cho lực nhớt. Gọi L là công ma
sát gây ra do một đơn vị khối lượng chất lỏng chuyển động:
− Rx = −

L
L
L
; − Ry = − ; − Rz = −
x
z
y

Với những điều kiện trên, phương trình (4-7) viết dưới dạng hình chiếu:
du x

1 p L
=−
−
dt
 x x

du y
dt

=−

(2.3)

1 p L
−
 y y

duz
1 p L
= −g −
−
dt
 z z

Nhân lần lượt các phương trình (2.3) với d x = ux dt , d y = u y dt , d z = uz dt rồi cộng
lại theo cột ta được:

Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

8


Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

u x du x + u y du y + u z = − gdz −

1  p
p
p   L
L
L 
dy +
dz 
 dx + dy + dz  −  dx +
  x
y
z   x
y
z 

 u2 
1
d   = − gdz − dp − dL


 2

p u 2  dL
p u2 L
dz+ +
=0→ z+ +
+ =C
+
 2g  g
 2g g


z1 +

Hay là:
Với h' w =
1−2

p1



+

u12
p u2
= z2 + 2 + 2 + h' w1−2
2g
 2g

L
là tổn thất năng lượng của một đơn vị trọng lượng chất lỏng.
g

2.1.1.2. Phương trình Becnuli tồn dịng
Ta phải tính năng lượng tồn dịng chảy tại các mặt cắt bất kỳ trong đường ống
Cách làm như sau: Viết phương trình Becnuli cho dG trọng lượng, sau đó tích
phân trên tồn mặt cắt, nghĩa là nhân phương trình (2.2) với dG =  dQ , rồi tích phân:


P1 
u12
P2 
u2 2
'
  z1 +    dQ +  2 g  dQ =   z2 +    dQ +  2 g  dQ +  h w1−2  dQ
1
1
2
2
2

Như vậy ta lần lượt xét ba loại tích phân:
+ Tại các mặt cắt, áp suất phân bố theo quy luật thủy tĩnh vì coi chất lỏng tại đó
chuyển động gần như đều z +


p



p

= const, nên:


p

  z +    dQ =  z +   Q
+ Động năng trung bình:
+ Động năng tính tốn: Ttt = 

Ttb =



1 2
1
mv =
 Qv 2
2
2g

u 2 dQ =  Ttb

2g

 là hệ số hiệu chỉnh động năng:

2

Ttt  u dQ
=
= 2
Ttb
vQ

Giá trị của nó phụ thuộc vào chế độ chảy.
 = 2 : chảy tầng

 = 1 : chảy rối
Vậy phương trình Becnuli cho tồn dịng
:

z1 +

p1



+

1v12
2g

= z2 +

Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

p2



+

 2v2 2
2g

+ hw1−2

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

(2.4)
9


Thiết kế chế tạo xe quét rác đa năng cỡ nhỏ

Trong đó:
hw1−2 =

v1, v2 : vận tốc trung bình tại mặt cắt: v=Q/

1
h ' w1−2 dQ :tổn thất năng lượng trung bình dọc theo dịng chảy

Q w2

2.1.2. Tổn thất năng lượng dịng chảy
2.1.2.1. Hai trạng thái dịng chảy
O.Reynolds làm thí nghiệm vào năm 1883 và nhận thấy có hai trạng thái chảy
khác biệt nhau rõ rệt. Thí nghiệm gồm một bình nước lớn và một bầu nhỏ nước màu .
Một ống thủy tinh trong suốt để trông thấy nước chảy hình (2.1). Điều chỉnh khóa để
nước màu đỏ chảy thành một sợi chỉ đỏ căng xuyên suốt ống thủy tinh, nghĩa là các
lớp chất lỏng không trộn lẫn vào nhau, chảy thành tầng lớp. Đó là trạng thái chảy tầng.
sau đó chảy hỗn loạn hịa vào nước đó là chảy rối
Như vậy trạng thái dòng chảy phụ thuộc vào vận tốc v, độ nhớt v và đường kính
ống d. Reynolds đã tìm ra tổ hợp 3 đại lượng ấy là một số khơng thứ ngun mang tên
ơng:
Và tìm được trị số trung bình của số Re hạn tương ứng với trạng thái chảy quá độ:
Vậy

Re < 2320 : chảy tầng
Re > 2320 : chảy rối

Hình 2.1 Trạng thái dịng chảy trong ống thí nghiệm
2.1.2.2. Quy luật tổn thất năng lượng trong dịng chảy
Ngun nhân của tổn thất năng lượng có nhiều: tính nhớt của chất lỏng (v), đoạn
đường đi dài hay ngắn (l), tiết diện dòng chảy (  ), trạng thái chảy,..v..v..
Để tiện tính tốn, người ta quy ước chia thành hai dạng tổn thất: tổn thất dọc đường
hd và tổn thất cục bộ hc.

hw =  hd + hc

Sinh viên thực hiện: Lê Thành Đạt
Trần Đức Huy
Phùng Xuân Khánh

Giảng viên hướng dẫn: Trần Văn Nam
Huỳnh Tấn Tiến
Dương Đình Nghĩa

10