(Đồ án tốt nghiệp) tính toán và thiết kế xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.55 MB, 63 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO XE PHUN THUỐC
TRỪ SÂU ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
Sinh viên thực hiện: VĂN VIẾT TỨ
HỒ VĂN MẪN
PHAN RƠ PÍP
LÊ TRUNG TÍN
Đà Nẵng – Năm 2019
TĨM TẮT
Tên đề tài: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO XE PHUN THUỐC TRỪ SÂU
ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
Sinh viên thực hiện
Số thẻ sinh viên
Lớp
Văn Viết Tư
103150172
15C4B
Hồ Văn Mẫn
103150135
15C4B
Phan Rơ Píp
103150146
15C4B
Lê Trung Tín
103150166
15C4B
Trong thuyết minh đồ án này với đề tài nhóm em là “Tính tốn và thiết kế xe
phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa” Vì vậy mà trong đề tài đề cập đến nội dung
đưa ra các giải pháp phun thuốc trừ sâu, từ đó nhóm vạch ra phương hướng nâng cao
hiệu suất phun thuốc trừ sâu và thay thế hồn tồn cho người nơng dân đi phun thuốc
bằng tay mang bình thuốc trên vai...Việc tính tốn thiết kế chế tạo xe phun thuốc trừ
sâu có thể điều khiển từ xa, các bộ phận quan trọng khác như bộ phận lái, bộ phận
bơm, bộ phận nâng hạ giàn phun thuốc nhằm đảm bảo phù hợp chiều cao cây lúa. Tất
cả các bộ phận đó được thiết kế nhờ vào việc đánh giá điều kiện, địa hình. Từng bộ
phận trên xe phun thuốc trừ sâu được nhóm tính tốn và thiết kế đảm bảo tính thực tế
bên ngồi.
Tất cả nội dung của đồ án nhóm chúng em bao gồm 6 chương với nội dung mỗi
chương sẽ khác nhau, nhưng chúng có sự liên kết chặt chẽ và bổ sung cho nhau để tạo
thành một cách tổng thể và hoàn chỉnh nhất. Sau đây là phần nội dung tóm tắt của từng
chương.
• Chương 1: Tổng quan về thiết kế xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa.
• Chương 2: Tính tốn và thiết kế cơ khí, phương án di chuyển của xe
• Chương 3: Xây dựng phương trình động học và tính tốn nguồn động
lực, phân tích quỹ đạo di chuyển của xe phun thuốc trừ sâu
• Chương 4: Tính tốn và thiết kế hệ thống phun thuốc trừ sâu.
• Chương 5: Thiết kế cơ cấu lái và hệ thống điện và điều khiển.
• Chương 6: Chế tạo, thực nghiệm và kết quả.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Sinh viên thực hiện :
Văn Viết Tư Số thẻ sinh viên: 103150172
Hồ Văn Mẫn Số thẻ sinh viên: 103150135
Phan Rô Píp Số thẻ sinh viên: 103150146
Lê Trung Tín Số thẻ sinh viên: 103150166
Lớp: 15C4B
1.
Khoa: Cơ khí giao thơng Ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Tên đề tài đồ án:
TÍNH TỐN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO XE PHUN THUỐC TRỪ SÂU ĐIỀU
KHIỂN TỪ XA
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:
Khảo sát ngoài thực tế ở thị trường và trên mạng internet để có số liệu.
4.
Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
4.1 Phần chung:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ XE PHUN THUỐC RUỘNG ĐIỀU
KHIỂN TỪ XA
1.1 Nhiệm vụ của xe phun thuốc trừ sâu.
1.2 Các phương pháp phun thuốc trừ sâu.
1.3 Nghiên cứu trong nước.
1.4 Nghiên cứu ngồi nước.
1.5 Mục đích nghiên cứu về đề tài.
1.6 Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài.
1.7 Phương pháp nghiên cứu.
1.8 Giới hạn của đề tài.
CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ. (mẫu mơ hình xe
phun thuốc điều khiển từ xa)
6.1. Chế tạo cơ khí,thủy khí.
6.2. Chế tạo, lắp đặt cơ cấu lái.
i
6.3. Thiết kế, bố trí điện thân xe và mạch điều khiển.
6.4. Kết quả thực nghiệm.
4.2. Phần riêng:
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ, PHƯƠNG ÁN DI
CHUYỂN CỦA XE (Phan Rơ Píp)
2.1. Phân tích chọn dạng di chuyển.
2.2. Phân tích kết cấu chung của xe phun thuốc điều khiển từ xa
2.3. Thiết kế khung xe phun thuốc
2.4. Kiểm nghiệm bền khung xe
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH TỐN
NGUỒN ĐỘNG LỰC CỦA XE PHUN THUỐC TRỪ SÂU (Văn Viết Tư)
3.1. Phân tích các phương án truyền động của xe phun thuốc trừ sâu.
3.2. Tính tốn nguồn động lực của xe phun thuốc trừ sâu.
3.3. Tính tốn, thiết kế bộ truyền xích.
3.4 Tính tốn, thiết kế trục dẫn động.
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHUN THUỐC TRỪ
SÂU (Hồ Văn Mẫn)
4.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống thủy khí.
4.2. Tính tốn hệ thống phun thuốc.
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CƠ CẤU LÁI VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỀU
KHIỂN.(Lê Trung Tín)
5.1 Giới thiệu vi điều khiển.
5.2 Giới thiệu module và vi điều khiển Arduino Uno R3.
5.3 Thiết kế mạch điều khiển đề động cơ.
5.4 Thiết kế mạch ngắt đánh lửa trên xe.
5.5 Thiết kế khối nguồn dùng cho vi điều khiển.
5.6 Code điều khiển khởi động, điều khiển ngắt đánh lửa và bật tắt bơm.
5.7 Điều khiển tốc độ động cơ.
5.8 Tính tốn và điều khiển lái xe phun thuốc trừ sâu.
5. Sản phẩm: Mô hình thực sản phẩm
6. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
ii
STT
Tên loại bản vẽ
Trách nhiệm
Số lượng/quy cách
1
Bản vẽ phương án dẫn động
Văn Viết Tư
02 A3
2
Bản vẽ nhơng xích
Văn Viết Tư
01 A3
3
Bản vẽ đĩa xích
Văn Viết Tư
01 A3
4
Bản vẽ tấm gá động cơ
Văn Viết Tư
01 A3
5
Bản vẽ Trục dẫn động chính
Văn Viết Tư
01 A3
6
Bản vẻ Trục dẫn động bánh xe
Văn Viết Tư
01 A3
7
Bản vẽ bơm phun thuốc
Hồ Văn Mẫn
01 A3
8
Bản vẽ sơ đồ hệ thống phun thuốc
Hồ Văn Mẫn
01 A3
9
Bản vẽ cơ cấu thay đổi độ cao giàn Hồ Văn Mẫn
01 A3
phun thuốc
10
Bản vẽ bình chứa thuốc
Hồ Văn Mẫn
01 A3
11
Bản vẽ giàn phun thuốc
Hồ Văn Mẫn
01 A3
12
Bản vẽ vòi phun thuốc
Hồ Văn Mẫn
01 A3
13
Bản vẽ sơ đồ bố trí tổng thể
Phan Rơ Píp
01 A3
14
Bản vẽ tổng thể xe phun thuốc trừ Phan Rơ Píp
01 A3
sâu
15
Bản vẽ khung xe
Phan Rơ Píp
01 A3
16
Bản vẽ bánh xe
Phan Rơ Píp
01 A3
17
Bản vẽ Phương án dẫn động
Lê Trung Tín
01 A3
18
Bản vẽ bánh lái.
Lê Trung Tín
01 A3
19
Bản vẽ motor dẫn động lái.
Lê Trung Tín
01 A3
20
Bản vẽ sơ đồ bố trí mạch điều khiển
Lê Trung Tín
01 A3
21
Bản vẽ mạch hạ áp từ 12V về 5V
Lê Trung Tín
01 A3
22
Bản vẽ sơ đồ khối điều khiển
Lê Trung Tín
03 A3
Tổng
25 bản
iii
Họ tên người hướng dẫn:
Phần/ Nội dung:
PGS.TS. TRẦN THANH HẢI TÙNG
Toàn bộ
7.
8. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
04/9/2019
9. Ngày hoàn thành đồ án:
15/12/2019
Đà Nẵng, ngày 04 tháng 9 năm 2019
Trưởng Bộ mơn Ơ tơ-Máy động lực
Người hướng dẫn
PGS.TS Dương Việt Dũng
PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
iv
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 PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng và các
thầy cô trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng khoa Cơ khí Giao Thông 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 chế tạo xe
phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa”, 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 phun thuốc trừ sâu, mà quan trọng nhất là cơ cấu dẫn động bánh xe để di
chuyển linh hoạt trên nền đất mềm như đồng ruộng, cơ cấu bộ phận lái và cơ cấu bộ
phận giàn phun thuốc, Sau đó nhóm em tính tốn chọn dùng nguồn động lực chính là
động cơ xe máy Honda, tính tốn chọn nhơng xích và tính tốn phần thủy khí để chọn
được bơm ống và vòi phun thuốc, phun sao cho tia thuốc ra sao cho phù hợp. Xác định
tổn thất lưu lượng trong các đường ống hút và đẩy rồi từ đó tính được khối lượng
thuốc rồi từ đó chọn bình chứa thuốc. Cuối cùng nhóm em là tiến hành xây dựng mơ
hình thực tế.
Nhóm em đã phấn đấu và nỗ lực hết mình để hồn thành đồ án tốt nghiệp này,
song thời gian và kiến thức còn hạn chế nên cịn nhiều thiếu sót mong q thầy cơ và
bạn đọc đóng góp để đồ án này được hồn thiện và cải tiến vươn xa hơn nửa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Hồ Văn Mẫn
v
Tính tốn, thiết kế, chế tạo xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
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
ii
Tính tốn, thiết kế, chế tạo xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật của bơm
Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật của xe phun thuốc trừ sâu đã thiết kế
Bảng 6.2 Thơng số và kích thước của thép làm khung
Hình 1. 1: Bơm thuốc loại cổ điển
Hình 1. 2: Phun thuốc thủ cơng
Hình 1. 3: Cấu tạo bình phun thuốc bằng điện.
Hình 1. 4: Máy bay phun thuốc
Hình 1. 5: Loại Bánh xích và bánh lốp
Hình 1. 6: Xe phun thuốc trừ sâu
Hình 1. 7: Xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa của sinh viên
Hình 1. 8: Máy bay phun thuốc trừ sâu DJI MG-1S
Hình 1. 9: Máy bay phun thuốc trừ sâu.
Hình 4. 1: Sơ đồ tổng qt của hệ thống thủy khí
Hình 4. 2: Vịi phun.
Hình 4. 3: Vịi phun sử dụng tưới cây hoa màu
Hình 4. 4: Vịi phun sử dụng tưới cây trong cơng viên
Hình 4. 5: Vịi phun rửa xe tải
Hình 4. 6: Vịi phun thuốc trừ sâu trên ruộng lúa
Hình 4. 7: Vịi phun ra dạng nón rỗng
Hình 4. 8: Vịi phun ra dạng nón đặc
Hình 4. 9: Vịi phun ra dạng dẹp
Hình 4. 10: Giàn phun ngang cho cây trồng cạn
Hình 4. 11: Thanh phun thẳng đứng
Hình 4. 12: Súng phun
Hình 4. 13: Van an tồn tác động trực tiếp
Hình 4. 14: Van an tồn tác động gián tiếp
Hình 4. 15: Cấu tạo van tồn
Hình 4. 16: Bơm li tâm
Hình 4. 17: Bơm hướng trục
Hình 4. 18: Cấu tạo bơm piston roto
Hình 4. 19: Bơm piston hướng trục
Hình 4. 20: Vịi phun thuốc
Hình 4. 21: Sơ đồ tổng thể cơ cấu phun
Hình 4. 22: Ống dẫn nước mềm
iii
Tính tốn, thiết kế, chế tạo xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
Hình 4. 23: Bình chứa dung dịch thuốc
Hình 4. 24: Động cơ xe máy 4 thì
Hình 4. 25: Bơm áp lực chuyên dùng rửa xe
Hình 4. 26: Bơm điện
Hình 4. 27: Bố trí giàn phun
Hình 4. 28: Cơ cấu thay đổi chiều cao giàn phun
Hình 6. 1: Động cơ trước khi đại tu
Hình 6. 2: Bình xăng con
Hình 6. 3: Lọc gió động cơ
Hình 6. 4: Role đề
Hình 6. 5: IC đánh lửa
Hình 6. 6: Đĩa ma sát của Ly Hợp
Hình 6. 7: Lắp bình xăng và gá Động cơ lên xe
Hình 6. 8: Trục dẫn động chính
Hình 6. 9: Nhơng và dĩa xích của xe
Hình 6. 10: Gối đỡ trục dẫn động
Hình 6. 11: Khung xe phun thuốc
Hình 6. 12: Khung xe phun thuốc sau khi chế tạo
Hình 6. 13: Bánh xe dẫn động
Hình 6. 14: Bánh xe lái
Hình 6. 15: Vịng bi lắp ở trục bánh xe.
Hình 6. 16: Giá đỡ Servo
Hình 6. 17: Giàn phun
Hình 6. 18: Thùng chứa thuốc
Hình 6. 19: Vịi phun được gá đặt trên giàn phun
Hình 6. 20: Bản lề gấp gọn giàn phun
Hình 6. 21: Cơ cấu thay đổi độ cao giàn phun.
Hình 6. 22: Cơng tắc ngắt áp suất trong bơm
Hình 6. 23: Bơm
Hình 6. 24: Biến trở
Hình 6. 25: Sơ đồ cơ cấu lái
Hình 6. 26: Phuộc lái và bánh lái
Hình 6. 27:Lắp đặt cơ cấu lái
Hình 6. 28: Bố trí phần điện
Hình 6. 29: Hộp mạch điều khiển
Hình 6. 30: Bố trí động cơ servo
iv
Tính tốn, thiết kế, chế tạo xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
Hình 6. 31: Hồn thiện xe
Hình 6. 32: Xe đang phun thuốc
v
Tính tốn, thiết kế, chế tạo xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
Ntr[W]
Công suất trên trục bơm.
Nđc[W]
a [-]
Công suất động cơ .
Hệ số dự trữ.
t [-]
Hệ số hiệu dụng truyền động.
H[m]
hd[m]
l[m]
Tổng tổn thất cột nước trên đường ống.
Tổn thất dọc đường trên đường ống.
Chiều dài đường ống dẫn.
d [m]
[-]
Đường kính ống dẫn.
Re[-]
[-]
v [m/s]
Hệ số Râynơn.
Hệ số nhớt chất lỏng.
Hệ số ma sát của dòng chảy trong đường ống.
g [m/s ]
Vận tốc trung bình dịng chảy.
Gia tốc trọng trường.
Refg[-]
Hệ số râynôn phân giới.
hc[m]
[-]
Tổn thất cục bộ đường ống.
Hệ số cản trên đường ống.
2
vi
Tính tốn, thiết kế, chế tạo xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................ i
CAM ĐOAN ................................................................................................................. ii
DANH SÁCH HÌNH VẼ .............................................................................................. iii
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................... vi
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ XE PHUN THUỐC TRỪ SÂU ĐIỀU
KHIỂN TỪ XA ............................................................................................................. 3
1.1. Nhiệm vụ của xe phun thuốc trừ sâu ....................................................................... 4
1.2. Các phương pháp phun thuốc trừ sâu ...................................................................... 4
1.2.1. Phương pháp phun thuốc thủ công ....................................................................... 4
1.2.2. Loại phun thuốc thủ công cải tiến từ loại bơm bằng tay........................................ 5
1.2.3. Loại phun thuốc điều khiển từ xa ......................................................................... 6
1.3. Nghiên cứu trong nước ........................................................................................... 8
1.4. Nghiên cứu ngoài nước ........................................................................................... 9
1.5. Mục đích nghiên cứu đề tài ................................................................................... 12
1.5.1. Ưu điểm ............................................................................................................. 12
1.5.2. Nhược điểm ....................................................................................................... 12
1.6. Nhiệm vụ nghiên cứu về đề tài .............................................................................. 13
1.7. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 13
1.8. Giới hạn của đề tài ............................................................................................. 13
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHUN THUỐC TRỪ SÂU . 14
4.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống thủy khí............................................................. 14
4.1.1. Giới thiệu về vịi phun( béc phun) ...................................................................... 15
4.1.2. giới thiệu giàn phun ........................................................................................... 18
4.1.3 Giới thiệu về vale ................................................................................................ 19
4.1.4. Giới thiệu về bơm ............................................................................................. 23
4.2.Tính tốn và thiết kế hệ thống phun thuốc .............................................................. 25
4.2.1. Tính chọn vịi phun ............................................................................................ 25
4.2.2. Tính tốn đường ống .......................................................................................... 26
4.2.3. Thiết kế đường ống dẫn...................................................................................... 27
4.2.4. Tính tốn cơng suất trên bơm ............................................................................. 30
4.2.5. Tính chọn nguồn động cơ kéo bơm .................................................................... 30
vii
Tính tốn, thiết kế, chế tạo xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa
4.2.6. Tính tốn bố trí giàn phun .................................................................................. 33
4.3.2. cơ cấu thay đổi độ cao giàn phun ....................................................................... 34
CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ ........................................ 35
6.1. Chết tạo cơ khí, thủy khí ....................................................................................... 35
6.1.1. Động cơ truyền lực chính ................................................................................... 35
6.1.2. Kết quả chế tạo phần cơ khí ............................................................................... 38
6.1.3. Kết quả chế tạo phần thủy khí ............................................................................ 41
6.2. Chế tạo, lắp đặt cơ cấu lái ..................................................................................... 44
6.2.1. Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái ...................................................................................... 44
6.2.2. Phuộc lái sau khi hoàn thành .............................................................................. 44
6.2.3. Lắp đặt cơ cấu lái ............................................................................................... 45
6.3. Thiết kế, bố trí điện thân xe và điện điều khiển ..................................................... 45
6.3.1. Bố trí phần mạch điều khiển và acquy trên xe phun thuốc trừ sâu ...................... 45
6.3.2. Bố trí động cơ servo điều chỉnh bướm ga ........................................................... 46
6.4. Kết quả thực nghiệm của xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa .......................... 46
6.4.1. Thực nghiệm thời gian phun thuốc ..................................................................... 47
6.4.2. Thực nghiệm hướng chạy của xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa ................ 47
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 49
viii
MỞ ĐẦU
1. Mục đích chọn đề tài
Theo như nhóm chúng tơi khảo sát ở các hộ gia đình làm nơng, thì việc phun
thuốc trừ sâu cho lúa hiện nay rất mất thời gian và không đạt hiệu quả cao, đồng thời
người phun thuốc rất dễ bị nhiễm độc do tiếp xúc trực tiếp với thuốc trừ sâu. Do đó
nhóm tơi nhận thấy và quyết định đưa ra ý tưởng ‘‘Thiết kế mơ hình xe phun thuốc
trừ sâu điều khiển từ xa’’ để thay thế cho người nông dân, giúp cho người nông dân
bớt đi phần nào mệt nhọc, bảo vệ sức khỏe và tiết kiệm được thời gian, đạt hiểu quả
cao hơn.
Với việc sử dụng động cơ xe máy Honda làm nguồn động lực chính và động cơ
điện có sẵn trên thị trường và giá thành rẻ để nhóm chúng tôi thuận tiện trong việc
nghiên cứu thiết kế xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa.
Từ việc đánh giá nhiều vấn đề phun thuốc trừ sâu theo cách truyền thống như
vậy, nhóm chúng tơi đã đưa ra quyết định “Thiết kế xe phun thuốc trừ sâu điều
khiển từ xa” thay thế cho người nông dân tiết kiệm thời gian và bảo vệ sức khỏe cho
người nông dân.
Trong đề tài này nhóm chúng tơi tập trung đưa ra mơ hình thực tế phun thuốc
trừ sâu ở các cánh đồng có diện tích rộng với số liệu cụ thể và thực tế.
2 Mục tiêu đề tài
Phân tích, tính tốn thiết kế xe phun thuốc trừ sâu trên các cánh đồng. Từ đó nhóm
chúng em xây dựng mơ hình xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa thực tế.
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Thiết kế xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa hoạt động sử dụng nguồn động lực là
động cơ xe máy Honda để truyền chuyển động giúp cho xe di chuyển để vận hành một
cách linh hoạt. Đề tài còn đưa ra các vấn đề cần được nghiên cứu và đánh giá các loại
địa hình đồng ruộng để xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa di chuyển phun thuốc,
nhằm đưa ra phương pháp thiết kế hợp lý nhất khi thiết kế chế tạo.
3.1. Phạm vi nghiên cứu
- Tính tốn, chọn động cơ phù hợp cho việc thiết kế xe phun thuốc.
- Tính tốn, thiết kế hệ thống truyền lực của xe.
- Tính tốn, thiết kế bộ phận lái.
- Tính tốn, kiểm nghiệm độ bền của khung xe phun thuốc trừ sâu.
- Tính tốn thiết lập vi mạch điều khiển dựa trên Arduino.
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
1
3.2. Phương pháp nghiên cứu
- Nhóm chung em sử dụng các giáo trình đã học qua, tham khảo các tài liệu
nước ngoài, các bài báo nghiên cứu khoa học trong nước và ngoài nước, khảo sát các
sản phẩm thị trường có sẵn.
- Sử dụng phần mềm Excel để tính tốn và vẽ đồ thị.
- Sử dụng phần mềm Catia V5 để vẽ và kiểm tra bền khung và các chi tiết trên
xe phun thuốc mà chúng em thiết kế.
-Sử dụng phần mềm Arduino viết Code cho Arduino để điểu khiển bán tự động.
4. Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp của em bao gồm 3 chương như sau:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ XE PHUN THUỐC TRỪ SÂU
ĐIỀU KHIỂN TỪ XA.
Những vấn đề liên quan đến việc phun thuốc trừ sâu ở nước ta cũng như ở các
nước nông nghiệp khác, giới thiệu một số phương pháp phun thuốc trừ sâu, cũng như
đưa ra các ưu điểm và nhược điểm, từ đó đưa ra kết luận nghiên cứu và thiết kế xe
phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa.
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHUN THUỐC
TRỪ SÂU.
Tính tốn thiết kế bộ phận giàn phun thuốc cho xe phun thuốc trừ sâu, tính tốn
chọn bơm và béc phun thuốc các thông số được thiết kế nhờ vào việc tham khảo tài
liệu và khảo sát các chi tiết có sẵn trên thị trường, các thơng số cần phải được phân
tích và đánh giá chính xác để đảm bảo cho bộ phận làm việc ở điều kiện tốt nhất. Tính
tốn và thiết kế đường ống hút và ống đẩy một cách phù hợp, ngồi ra cịn thiết kế các
chi tiết phụ khác cho xe phun thuốc trừ sâu.
CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO, THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ.
Lên ý tưởng đưa ra những phương pháp bố trí động cơ để di chuyển xe phun
thuốc trừ sâu, bố trí bộ phận giàn phun thuốc, cơ cấu lái, các hệ thống điện và các
mạch điều khiển.
Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu của xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa,....Thực
hiện mơ hình và sau đó đưa ra kết quả thực nghiệm.
KẾT LUẬN
Kết luận về kết quả của xe phun thuốc trừ sâu sau khi đã được vận hành, so
sánh mục đích và yêu cầu đặt ra trước khi thực hiện nghiên cứu xe phun thuốc trừ sâu.
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ XE PHUN THUỐC TRỪ SÂU ĐIỀU
KHIỂN TỪ XA
Ở châu Á, lúa gạo có thể xem là loại cây lương thực quan trọng nhất. Cây lúa
thích nghi với điều kiện khí hậu nóng ẩm, được trồng chủ yếu trên các đồng bằng phù
sa màu mỡ. Trái lại, cây lúa mì và cây ngơ được trồng chủ yếu ờ các vùng đất cao và
khí hậu khô hơn. Châu Á chiếm gần 93% sản lượng lúa gạo và khoảng 39% sản lượng
lúa mì của thế giới.
Trung Quốc và Ấn Độ là hai nước đông dân nhất thế giới, trước đây thường
xuyên thiếu hụt lương thực, nay đã đủ và còn thừa để xuất khẩu.
Một số nước như Thái Lan, Việt Nam hiện nay trở thành những nước xuất khẩu
gạo đứng thứ nhất và thứ hai thế giới.
Nghề phun thuốc trừ sâu từ lâu đã được xem là nghề “đổi sức khỏe lấy cơm
áo”, người làm nghề phải tiếp xúc trực tiếp và hô hấp với môi trường thuốc dẫn đến
sức khỏe suy giảm nhanh chóng, nhiều trường hợp cịn ảnh hưởng đến tính mạng.
Chính vì nhận thấy sự độc hại đó nên người lao động làm nghề dần bỏ việc để chuyển
đến một công việc an toàn hơn dẫn đến nhu cầu nhân lực phun thuốc càng ngày càng
lớn đẩy giá công bây giờ dao động từ 400 nghìn đến hơn 1,5 triệu tùy khu vực và loại
cây.
Số người mưu sinh bằng nghề này ngày càng khan hiếm. Tuy nhiên, với sự phát
triển của công nghệ cao, đặc biệt là việc áp dụng công nghệ cao trong nông nghiệp là
tin vui cho người làm nông. Không chỉ giúp người làm nông giải quyết được vấn đề
nhân lực, khả năng diệt sâu bệnh nhanh chóng mà cịn giúp giảm chi phí giảm đến
hàng chục lần.
Trong thời buổi công nghệ 4.0, cùng với sự phát triển kinh tế của các ngành
công nghệ kỹ thuật và công nghiệp, nông nghiệp, vấn đề sức khỏe con người được ưu
tiên hàng đầu. Để bảo vệ cho sức khỏe của con người và gia tăng năng suất trồng trọt
điển hình là cây lúa, chúng ta cần áp dụng khoa học kỹ thuật vào nơng nghiệp.
Việc sử dụng các hóa chất, thuốc để bảo vệ cây trồng là điều không thể tránh
khỏi, những người nông dân thường phải thường xuyên tiếp xúc với những hóa chất
rất độc hại, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và sức lao động. Việc bơm thuốc
trừ sâu bằng phương pháp thủ cơng là bằng tay khơng có hiệu quả cao, nó chỉ phù hợp
cho một quy mơ nhỏ, khó đảm bảo về độ đồng đều khi phun…
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
3
1.1. Nhiệm vụ của xe phun thuốc trừ sâu
Xe có nhiệm vụ phun thuốc trừ sâu trên ruộng lúa, nhằm tăng năng suất và giảm
công suất lao động của người nông dân.
Đảm bảo sức khỏe cho người nông dân, tránh khỏi các tại hại có trong thuốc
khi ta tiếp xúc trực tiếp để phun thuốc như kiểu phun thuốc thủ công. Giúp giảm giá
thành sản xuất, tăng năng suất.
1.2. Các phương pháp phun thuốc trừ sâu
Qua tìm hiểu, có thể chia ra ba phương pháp phun thuốc chính:
• Phương pháp phun thuốc thủ cơng.
• Phương pháp phun thuốc thủ cơng có cải tiến.
• Phương pháp phun thuốc bán tự động hóa.
• Phương pháp phun thuốc tự động hóa.
Mỗi phương pháp có những ưu, nhược điểm riêng dưới đây
1.2.1. Phương pháp phun thuốc thủ công
a. Cấu tạo và phương thức hoạt động
• Đây là phương pháp phun thuốc thơ sơ nhất, đơn giản nhất đối với người nơng
dân có cấu tạo gồm:
Nắp lọc, lọc miệng, dây dẫn nước, lọc trong bình, tay nắm, cần phun, bét phun,
bình chứa.
Hình 1. 1: Bơm thuốc loại cổ điển
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
4
Hình 1. 2: Phun thuốc thủ cơng
b. Ưu điểm
• Rẻ tiền.
• Cấu tạo rất đơn giản.
• Dễ bảo quản và sửa chữa.
• Dễ sử dụng.
• Phun được trên mọi địa hình.
• Nhỏ gọn.
• Có độ bền, và tin cậy cao.
c. Nhược điểm
• Năng suất,hiệu quả làm việc thấp.
• Ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.
• Khó đảm bảo về độ đồng đều khi bơm.
d. Mức nhiều sức lực khi bơm.
1.2.2. Loại phun thuốc thủ công cải tiến từ loại bơm bằng tay
a. Cấu tạo và phương thức hoạt động
• Với phương pháp phun thuốc thủ cơng có cải tiến, có cấu tạo rất đơn giản là:
1.Nắp bình
2.Lọc miệng
4.Cơng tắc
7.Ắc quy
10.Lọc trong bình
13.Cần phun
5.Ổ cắm
8.Bơm điện
11.Tay nắm
14.Pep phun
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
3.Vỏ bình
6.Nạp điện
9.Dây dẫn nước
12.Khóa đồng
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
5
Hình 1. 3: Cấu tạo bình phun thuốc bằng điện.
b. Ưu điểm
• Nhỏ gọn.
• Có cấu tạo tương đối đơn giản.
• Dễ dàng sữa chữa và bảo trì.
• Có hiệu quả và năng suất hơn loại thủ cơng.
• Có giá thành rẻ.
• Sử dụng dễ dàng, khơng cần hướng dẫn.
c. Nhược điểm
• Ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
• Hiệu quả kinh tế chưa cao.
• Phù hợp cho quy mơ hộ gia đình.
1.2.3. Loại phun thuốc điều khiển từ xa
1.2.3.1. Điều khiển máy bay phun thuốc
a. Cấu tạo và phương thức hoạt động
Hình 1. 4: Máy bay phun thuốc
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
6
• Có cấu tạo phức tạp đỏi hỏi một sự hiểu biết nhất định.
• Có kết hợp với định vị bằng rada.
b. Ưu điểm
• Hiệu suất làm việc cao.
• Khơng ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
• Có năng suất làm việc rất cao.
• Chi phí sản xuất rất cao.
• Khó bảo dưỡng và sữa chữa.
• Điều khiển phức tạp.
• Thường xuyên bảo dưỡng.
1.2.3.2 Phương pháp phun thuốc bằng xe di chuyển
a. Cấu tạo và phương thức hoạt động
• Có cấu tạo phức tạp hơn nhiều so với hai loại trên, có thể dẫn động bằng động
cơ chạy bằng xăng hoặc dầu.
• Tùy vào địa hình của ruộng mà có loại xe ba hoặc bốn bánh.
• Loại bánh xích.
Hình 1. 5: Loại Bánh xích và bánh lốp
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
7
b. Ưu điểm
• Có năng suất cao,hiệu quả cao.
• Bảo vệ sức khỏe.
• Ít tốn sức lao động.
• Điều khiển vận hành dễ dàng.
c.Nhược điểm
• Chi phí vận hành và sản xuất tương đối lớn.
• Bảo dưỡng và sữa chữa khá phức tạp.
• Thường xun bảo dưỡng.
• Người nơng dân khó tiếp cận.
1.3. Nghiên cứu trong nước
Việt Nam trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai thế giới, tuy nhiên việc
phun thuốc cho cây lúa chủ yếu bằng các máy móc do con người trực tiếp vận hành.
Cho đến hiện này, từ những thơng tin chúng ta tìm hiểu và nghiên cứu qua tập chí
khoa học và cơng nghệ phát triển, ngồi ra cịn thu thập thơng cuộc thi nghiên cứu
khoa học cấp thành phố, cấp nhà nước, việc phun thuốc cho cây lúa hiện nay trên nước
ta hầu hết là sử dụng máy phun thuốc cầm tay. Từ đó chúng ta nhận ra một điều rằng
chưa có một máy phun thuốc trừ sâu nào làm việc thay thế cho con người, người lao
động vẫn phun thuốc trừ sâu bằng tay.
Cho đến hiện nay theo như nhóm em biết từ Internet thì hiện nay nước ta vẫn
cịn hiếm về việc nghiên cứu xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa hoặc máy bay
phun thuốc trừ sâu không người lái. Tuy nhiên ở nước ta vẫn có nhưng rất ít, sau đây
một xe phun thuốc trừ sâu được chế tạo bởi nơng dân Việt Nam.
Hình 1. 6: Xe phun thuốc trừ sâu
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
8
Hiện nay những mẫu phương tiện điều khiển từ xa khơng cịn mấy xa lạ. Song
dàn máy phun thuốc bảo vệ thực vật của anh Trần Quốc Tuấn (xã Bình Mỹ, Châu Phú,
An Giang) chế tạo đã khiến nhiều người làm nghề nơng thích thú. Dàn máy có sải tay
(ống phun) dài 8m, dễ dàng tháo dỡ, xếp gọn trên một chiếc xe gắn máy để đến bất cứ
mảnh ruộng nào.
Dàn máy phun thuốc bảo vệ thực vật này còn có tính năng điều khiển từ xa.
Đây là một “liên hợp thiết bị” bao gồm động cơ máy xăng hiệu Vikyno 5,5hp, hộp số,
nhơng sên (xích), bộ điều khiển bơm nén áp lực, bồn chứa thuốc và mớ ống nhựa,
khung xe bằng ống tuýp, cặp bánh bằng ống tuýp chống rỉ uốn trịn có đường kính 1m,
gắn 3 căm xe chịu lực, 1 bánh nhỏ dẫn hướng và dàn ống phun dài 8m, trọng lượng
dàn máy là 75 kg.
Khi đến ruộng lúa, chỉ cần khoảng 20 phút chuẩn bị là máy có thể hoạt động.
Bình chứa dung dịch thuốc BVTV là 80 lít. Khi hoạt động máy nén tạo áp lực mạnh
phun thuốc ra hai phía của cần phun có gắn 26 vòi phun (bét), dung dịch thuốc được
bắn ra dưới dạng sương mù, cách phun này cho phép thuốc phun đều trên ruộng. Cần
nâng ống phun có thể điều chỉnh hạ thấp khi gặp ruộng lúa thấp cây, hay trong lúc
phun có gió. Hệ thống điều khiển dùng ắc quy, có thể điều khiển hoạt động từ xa.
Máy phun tiêu thụ 0,5 - 0,7 lít xăng/giờ, cơng suất phun 20 ha/ngày. Với tính
năng có thể điều khiển từ xa, máy phun thuốc BVTV giúp tiết kiệm 30% lượng thuốc,
thay thế 6 lao động phun thủ cơng với bình ắc quy điện, hay 8 lao động với bình gạt
tay. Quan trọng hơn, máy phun thuốc BVTV điều khiển từ xa đã thiết thực giúp bà con
nơng dân khơng cịn phải “cực khổ” mang bình dung dịch thuốc BVTV nặng 20-30kg,
lội trên đồng ruộng lún bùn phun thuốc (giúp hạn chế tác hại của thuốc BVTV đối với
sức khỏe).
Trên thị trường hiện nay giá thuê nhân công phun thuốc BVTV là 10.000
đ/bình, trung bình 1ha, một vụ lúa phun 70 bình, tính ra tiền th nhân cơng là 700.000
đồng/ha. Nếu nhà nơng có diện tích 50 ha và tiền th phun cho 50 ha/vụ là 35 triệu
đồng, bằng với giá trị máy phun điều khiển từ xa. Do đó việc hồn vốn chỉ trong một
năm sau khi đầu tư máy.
Từ đó nhóm em quyết định tiến tới việc nghiên cứu và thiết kế xe phun thuốc
trừ sâu điều khiển từ xa, tuy việc nghiên cứu vẫn còn hạn chế nhất định, nhưng vẫn cố
gắn chế tạo ra sản phẩm thay thế cho con người lao tốt nhất có thể.
1.4. Nghiên cứu ngoài nước
Tỉnh Hắc Long Giang của Trung Quốc mới đây đã thử nghiệm ứng dụng công
nghệ tự hành và điều khiển từ xa vào hoạt động trồng lúa ở địa phương. Những chiếc
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
9
máy cày, máy cấy, máy cắt lúa không người lái được kỳ vọng sẽ giảm gánh nặng cho
nông dân và tăng năng suất vụ mùa.
Đây là các loại máy móc nông nghiệp điều khiển từ xa và tự hành do nhóm
nghiên cứu đến từ trường Đại học Giang Tơ phát triển hồi năm 2018. Tuy nhiên, mãi
đến giữa tháng 5 vừa qua, một cuộc thử nghiệm quy mô lớn mới được thực hiện, với
sự chứng kiến của nhiều chuyên gia và những người nơng dân.
Hình 1. 7: Xe phun thuốc trừ sâu điều khiển từ xa của sinh viên
Tự động hóa nơng nghiệp là con đường hướng đến tương lai và nhu cầu tại đây
rất lớn”, Cheng Yue, tổng giám đốc hãng sản xuất máy kéo Changzhou Dongfeng
CVT, nói với Reuters. Đây là đơn vị cung cấp những phương tiện tự động dùng trong
cuộc thử nghiệm ở Hưng Hóa.
Chính quyền Bắc Kinh đặt mục tiêu trong vòng 7 năm phát triển những cỗ máy
tự động hồn tồn có thể gieo trồng, bón phân và thu hoạch ba loại cây trồng chủ lực
gồm lúa, lúa mỳ, ngô.
Để đạt được tham vọng này, Bắc Kinh đã và đang hỗ trợ các cuộc thử nghiệm
công nghệ địa phương trên cả nước do Liên minh Ứng dụng Cơng nghiệp Telematics
(TIAA) tổ chức.
Hình 1. 8: Máy bay phun thuốc trừ sâu DJI MG-1S
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
10
DJI được biết tới như là nhà sản xuất thiết bị bay điều khiển từ xa (drone) cho
mục đích tiêu dùng nhưng model mới nhất từ nhà sản xuất này đi theo hướng khác khi
nó hướng tới nơng nghiệp. Mẫu ‘drone’ Agras MG-1 vừa được DJI ra mắt sẽ giúp nhà
nông phun thuốc cho cây trồng hiệu quả hơn so với cách làm truyền thống.
Khả năng phun thuốc 3-4 hecta trong 1 giờ. Hiệu quả hơn 40 lần so với phun
tay, So với cách phun thuốc truyền thống, ‘drone’ của DJI hoạt động hiệu quả hơn tới
40 lần nhờ sử dụng radar vi sóng. Radar này sẽ qt diện tích đất bên dưới và duy trì
khoảng cách phun hợp lý, tiết kiệm thuốc. Người nơng dân có thể sử dụng Agras ở chế
độ tự động, bán tự động hoặc bằng tay, thiết bị được thiết kế chống bụi, chống nước.
Nó cũng có thể gấp gọn lại khi sử dụng xong.
MG-1 của DJI là một máy bay tự động có 8 rơ-to (cánh quạt) có khả năng chịu
tải trọng lên đến 10kg. Đặc điểm ưu việt: chống nước, chống bụi và chống bị ăn mòn.
Thiết bị mới được coi là một bước tiến an toàn và hiệu quả hơn trong việc phun thuốc
cho cây trồng. Mẫu máy bay này có khả năng phun phủ 2,8-4 ha cây trồng mỗi giờ với
hiệu quả cao gấp 40 lần so với vệc phun thủ cơng.
Dưới phần thân của máy bay là một bình phun có chứa hóa chất 2,6 ga-lơng
(gần 10 lít) được tiếp liệu qua 4 đầu phun hướng xuống dưới thông qua một hệ thống
phun áp lực. Hệ thống này sử dụng một radar sóng để bay phía bên trên cây trồng ở
một độ cao phù hợp nhất định nhằm hỗ trợ việc phun ngang. MG-1 có thể bay ở chế
độ tự động, bán tự động và thủ công, tốc độ phun có thể được điều chỉnh để chứa các
loại hóa chất khác nhau.
Hình 1. 9: Máy bay phun thuốc trừ sâu.
Bình chứa của MG-1 có thể chứa đến 10 lít hóa chất và MG-1 có thể bay trong
khoảng 12 phút một lần. Đây là một khoảng cách xa so với lượng thể tích chứa và thời
gian bay dài của máy bay phun xịt cây trồng thông thường. Thiết bị được chứng minh
Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Mẫn
Hướng Dẫn: PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng
11
