Luận văn: Nghiên cứu, thiết kế máy thu hoạch khoai tây

LỜI NĨI ĐẦU
Trong giai đoạn phát triển ngày nay, nơng nghiệp vẫn được Nhà nươc ta hết
sức quan tâm và đâu tư. Chủ trương cơ khí hóa nơng nghiệp nơng thôn của Nhà
nước ngày càng đi vào đời sống đem lại những hiệu quả rất to lớn.
Từ thực tế sản xuất và thu hoạch khoai tây ở Việt Nam chủ yếu cịn thực
hiện thủ cơng bằng tay năng suất, hiệu quả khơng cao, cần nhiều lao đơng. Nhóm
em quyết định tìm hiểu và thiết kế một chiếc máy thu hoạch khoai tây. Do quá
trình sản xuất và thu hoach khoai tây nhỏ lẻ theo từng hộ gia đình nên yêu cầu đặt
ra là chế tạo một chiếc máy thu hoạch khoai tây có kích thước và khối lượng nhỏ
gọn, dễ vận hành và sửa chữa.
Từ những kiếm thức đã được học trong trường cùng sự giúp đỡ và chỉ bảo
tận tình của thầy: Nguyễn Văn Dự và thầy Ngơ Quốc Huy cũng như sự cố gắng
của cả nhóm. Chúng em đã hồn thành đề án này.Do trình độ và kiến thức bản thân cịn
nhiều hạn chế nên trong q trình nghiên cứu thiết kế đề tài khôn tránh khỏi những thiếu
Nhómsót. em rất mong nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ cu các thầy cơ để em có thể tích lũy
được những kinh nghiệm và kiến thức cho các đề tài nghiên cứu sau này.
Em xin chân thành cám ơn!
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2013.
Sinh viên

3


Đ

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1 Vấn đề thiết kế
Hiện nay, Việt Nam vẫn là một nước nông nghiệp. Năm 2009, giá trị sản lượng
của nơng nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng (giá so sánh với năm 1994), tăng 1,32%
so với năm 2008 và chiếm 13,85%tổng sản phẩm trong nước. Tỷ trọng của nông
nghiệp trong nền kinh tế bị sụt giảm trong những năm gần đây, trong khi các các

lĩnh vực kinh tế khác gia tăng. Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc
trong lĩnh vực nông, lâm nghiệp, và thuỷ sản. Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu
chiếm khoảng 30% trong năm 2005.
Các sản phẩm nông nghiệp của Việt Nam chủ yếu là lúa gạo và các cây trồng
vụ đông. Đặc biệt ở miền Bắc do đặc điểm khí hậu của miền Bắc là có một mùa
đơng lạnh rất thích hợp với những cây trồng vụ đông như: Ngô, khoai, sắn, khoai
tây... trong các sản phẩm trên cây khoai tây được trồng rất phổ biến ở nhiều địa
phương do có năng suất, giá thành và giá trị dinh dưỡng cao. Mặc dù là một nước
nông nghiệp nhưng nền nông nghiệp nước ta cịn kém phát triển do chưa cơng
nghiệp hóa được sản xuất nông nghiệp. Sản xuât nông nghiệp chủ yếu cịn dựa vào
sức lao động của người nơng dân là chính nên chưa đem lại được giá trị kinh tế cao
cho các sản phẩm nông nghiệp. Cây khoai tây cũng không ngoại lệ. Việc trồng và
thu hoạch khoai tây chủ yếu vẫn được người đân thực hiên thủ công bằng tay
không đem lại hiệu quả kinh tế cao và năng suất thấp.
Để thay sức lao động của người lao động và nâng cao năng suất khi thu hoạch trên
thế giới đã có nhiều nước chế tạo ra máy thu hoạch khoai tây như Trung Quốc, Ấn
Độ, Nga..Tuy nhiên với các loại máy đó chỉ thích hợp với các loại đất tơi xốp, với các
loại đất có độ cứng rắn cao thì khơng thích hợp để thu hoạch. Ở Việt Nam máy thu
hoạch khoai tây đã có ở Đà Nẵng, Đồng Bằng Sông Hồng và một số tỉnh thành khác
trên cả nước nhưng kích cỡ các loại máy này bé hơn rất nhiều so với các nước khác
trên thế giới do đặc tính nơng nghiệp ở nước ta. Máy được chế tạo nội địa, giá thành
phù hợp với túi tiền của người nông dân, rẻ hơn rất nhiều so với các máy nhập từ
nước ngoài. Máy được nối với đầu kéo, thay thế được rất nhiều cơng nhân khi đó chỉ
cần 1 công nhân đứng máy và 2 hoặc 3 người thu khoai đằng sau do đó tiết kiệm thời
gian và chi phí rẻ hơn thu hoạch thủ cơng rất nhiều.

4


Đ

Đề tài này tập trung nghiên cứu vào thiết kế, chế tạo máy thu hoạch khoai tây
với kích thước nhỏ phù hợp với điều kiện sản xuất cá thể hộ gia đình.
1.2 Tình hình sử dụng máy thu hoạch khoai tây
Với các thành quả đạt được trên thế giới đã có nhiều nước chế tạo thành cơng
máy thu hoạch khoai tây. Theo kích cỡ máy thì có máy cỡ lớn, máy cỡ nhỏ cịn
theo kiểu thu hoạch có máy kiểu rung và máy truyền động bằng xích. Ở Việt Nam
chủ yếu chế tạo máy thu hoạch khoai kích thước nhỏ và theo kiểu rung phù hợp
với đặc điểm nông nghiệp nhỏ lẻ ở nước ta.

Hình 1.1.Máy thu hoạch khoai tây cỡ lớn ở Nhật Bản [4]
 Máy thu hoạch khoai tây cỡ lớn ở Nhật Bản (hình 1.1)
- Ưu điểm:
+ Năng suất cao.
+ Chất lượng tốt.
- Nhược điểm:
+ Cấu tạo phức tạp.
+ Chỉ thích hợp khi diện tích thu hoạch lớn, ruộng liền thửa.

5


Đ

Hình 1.2.Máy thu hoạch khoai tây cỡ nhỏ ở Việt Nam [4]
 Máy thu hoạch khoai tây cỡ nhỏ kiểu rung ở nước ta (hình 1.2)
- Ưu điểm:
+ Kết cấu máy đơn giản, dễ chế tạo.
+ Thích hợp với hình thức sản xuất hộ gia đình nhỏ ở Việt Nam.
+ Giá thành hợp lý
- Nhược điểm:

+ Năng suất không cao.

6


Đ

Hình 1.3.Máy thu hoạch khoai tây kiểu xích [4]
 Máy thu hoạch kiểu vừa rung vừa truyền động bằng xích (hình 1.3)
- Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản hơn máy cỡ lớn.
+ Chất lượng sản phẩm thu hoạch tốt.
- Nhược điểm:
+ Năng suất không cao.
1.3

Mục tiêu đề tài

1.3.1 Mục tiêu chung
Thiết kế máy thu hoạch khoai tây giúp nâng cao năng suất, giảm giá thành do
chi phí th cơng nhân hơn nữa thu hoạch bằng máy thì khoai tây khơng bị sứt sẹo
và giảm sức lao động của người nông dân khi thu hoạch cây khoai tây.
1.3.2 Mục tiêu cụ thể
-

Máy có kích thước nhỏ phù hợp với dạng sản xuất ở nước ta.
Chiều rộng máy theo chiều rộng của luống từ 0,7 ÷ 0,8 m.
Chiều dài máy từ 1 ÷ 1,2 m.
Chiều cao từ 0,5 ÷ 0,6 m.
Khối lượng máy nhỏ chỉ cần 1 hoặc 2 người có thể bê được.

Mỗi ngày có thể thu hoạch được trên 3ha khoai tây.
Động cơ được sử dụng là động cơ xăng và thông thường người ta nối
vào đầu kéo của máy cày.
7


Đ

1.4 Kết quả đạt được
Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài với sự giúp đỡ của các thầy, nhóm
em đã vẽ xong bản vẽ lắp của máy thu hoạch khoai tây, mô phỏng hoạt động của
máy trên phần mềm và tìm hiểu cách chế tạo ra máy với yêu cầu và năng suất phù
hợp với dạng sản xuất ở nước ta. Nhưng do thời gian có hạn nên chúng em chỉ có
thể chế tạo ra được mơ hình máy với kích thước nhỏ và sau đó vận hành thử
nghiệm máy.
Dưới đây là hình ảnh của sản phẩm mà nhóm chúng em đã chế tạo
1.5 Cấu trúc của báo cáo
Báo cáo bao gồm 4 phần chính. Chương 1 là giới thiệu về máy thu hoạch khoai
tây với mục tiêu chế tạo máy, các yêu cầu cụ thể của máy và đã đưa ra được kết
quả đạt được sau thời gian nghiên cứu đề tài. Sau phần giới thiệu là đến phần tổng
quan và cơ sở thiết kế máy thu hoạch khoai tây của chương 2. Khi thiết kế xong
máy là đến nội dung của chương 3 là mô phỏng chế tạo. Sau khi đã hồn thành
xong việc mơ phỏng trên phần mềm và chế tạo ra được máy thì nội dung của
chương 4 là chúng ta sẽ tiến hành thí nghiệm để vận hành thử nghiệm máy.

8


Đ

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN - CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
1.6 Khái quát về máy thu hoạch khoai tây kiểu rung
-

Máy thu hoạch khoai tây kiểu rung hoạt động chủ yếu dựa trên nguyên lý:

Sau khi đầu xúc làm nhiệm vụ xúc khoai tây từ dưới luống lên thì sàng phía sau có
nhiệm vụ rung, lắc để tách đất khỏi khoai và đẩy khoai về phía sau.
Máy có thể được đẫn động nhờ động cơ điện, động cơ xăng hoặc động cơ
diezen. Máy thường được lắp sau máy cày hoặc các đầu kéo.
Truyền động cho đầu rung của máy có thể dùng bộ truyền đai hoặc dùng bộ
truyền xích.
1.7 Mơ hình hóa máy
Dựa vào nguyên lý hoạt động của máy ta mơ hình hóa máy như hình vẽ sau
A
1

2

O1

B

O2

3

4

D

C
5

O3

Khâu (1) chuyển động quay xung quanh tâm O1 để tạo ra chuyển động lắc. Khâu
(2) chuyển động song phẳng làm nhiêm vụ như một thanh truyền truyền chuyển
động lắc cho khâu (3) quay xung quanh tâm O2. Khâu (3) lắc làm cho khâu (4) lắc
theo và kéo cho đầu xúc chính là khâu (5) lắc quanh O 3.

9


Đ

1.8 Tính tốn động học máy
1.8.1 Tính tốn các kích thước của máy
Theo nghiên cứu thực tế kích thước của luông khoai Tây của một số vùng
được cho ở bảng sau.
Bảng 1.1. Kích thước của một số luống khoai tây ở một số vùng [3]
Tên vùng
Kiểu luống
Chiều rộng b (cm) Chiều cao h (cm)
(kể cả rãnh)
Đồng bằng Bắc Bộ Luống đơn
20÷25
70÷80
120÷140
Luống đơi
20÷25

Đà Lạt
Luống đơi
25÷30
130
70÷80
Nam Định
Luống đơn
20÷25
140
Luống đơi
20÷25
Hưng n
Luống đơi
15÷20
140
120
Hà Nội
Luống đơi
20÷25
Từ kích thước của các luống khoai ở một số vùng nhóm nghiên cứu đã chon
ra kích thước luống dùng để thiết kế máy là luống có kích thước bxh = 700x250.
Nhưng ban đầu chỉ thiết kế mơ hình nên kích thước luống được thu hẹp xuống cịn
kích thước là: bxh = 300x125 mm để nghiên cứu.
Từ kích thước của luống đã có ta chọn kích thước cơ bản của máy có
bxh = 300x250 mm (chưa tính kích thước của 2 bánh xe).
 Tính tốn kích thước máy theo chức năng.
Chứ năng chính của máy thiết kế ra là phải có một đầu xúc với kích thước phù
hợp vơi kích thước của luống để làm nhiệm vụ xúc đất từ luống khoai lên và
chuyển đất ra phía sau để sàng. Dựa vào kích thước của luống khoai ta đã chọn
làm thí nghiêm là bxh = 300x250 mm (chưa tính kích thước của 2 bánh xe) ta chọn

kích thước đầu xúc là bxh = 280x160 mm. Sau khi đất từ đầu xúc chuyển ra phía
sau cần có một giá lắc làm nhiệm vụ sàng lắc làm tơi đất để tách khoai ra khỏi đất.
Chiều dài sàng cần chọn sao cho kích thước vừa đủ để có thể sàng được khoai ra
khỏi đất. Ban đầu chọn kích thước sàng là lxbxh = 325x270x50 mm.
10


Đ
Máy cần có một giá đỡ để đỡ các chi tiết phía dưới. Kích thước của giá được
chọn phù hợp với luống khoai. Từ kích thước của luống khoai chọn làm thí nghiệm
chọn giá có kích thước là lxb = 400x339 mm. Đầu xúc cần được cố định với giá
chính là tại điểm O3 trên mơ hình hóa máy. Máy hoạt động dựa trên sự rung lắc
của sàng và đầu vục. Để tạo ra sự rung lắc của sàng và đầu vục ta lựa chọn cơ cấu
bánh lệch tâm với độ lệch tâm là 20mm. Để truyền được rung động từ bánh lệch
tâm tới sàng ta cần có một tay biên (khâu 2) trên mơ hình máy với chiều dài của
khâu (2) là 115mm . Sau khi rung động được truyền từ bánh lệch tâm tới tay biên,
muốn cho giá có thể lắc được ta cần tạo cho giá một điểm cố định. Trong máy này
ta sử dụng trục lắc
(khâu3) có tâm lắc tại điểm O2. Chọn khoảng cách O2B trên họa đồ là 50mm. Dựa
vào chiều cao của máy ta đã chọn ta chọn chiều dài đoạn O2D là 160mm. Ta cũng
cần truyền chuyển động lắc cho đầu xúc để đầu xúc có khả năng làm đất tơi hơn.
Muốn truyền chuyển động lắc cho đầu xúc ta dùng một thanh nối (khâu 4) với kích
thước là 130 mm. Từ các lựa chọn trên ta có được kích thước của các khâu như
hình vẽ.

11


Đ
2

1

B

2
0

O1

?

70

A

50

3

115

170

40

O2

130
E

4

C

5

160

1
7

115

O3

D

1.8.2 Họa đồ vị trí của máy
Từ sơ đồ nguyên lý của máy và kích thước của các khâu ta tiến hành vẽ sơ
đồ động của máy. Từ tâm ta chọn một điểm O1 bất kỳ làm tâm quay của khâu (1)
từ tâm O1 ta vẽ đường tròn tâm O1 bán kính R = 20 (mm). Trên đường trịnta chia
làm 4 điểm cách đều nhau tương ứng với 4 vị trí của máy khi làm việc. Tâm O2
của khâu (3) được xác định bằng cách từ tâm O1 của khâu (1) vẽ một điểm cách
tâm O1 một khoảng là 115 (mm) và nằm dưới tâm O1 một khoảng là 70 (mm). Từ
tâm O2 ta vẽ đường trịn có bán kính R = 50 (mm) và 4 điểm trên vòng tròn
12


Đ

(O1;20) ta vẽ các đường trịn có bán kính R = 115 (mm). Hai đường trịn cắt nhau
ở đâu đó chính là điểm B. Tâm O3 của khâu (5) được xác định thơng qua tâm O1
và O2 bằng cách nó cách O1 một khoảng là 170 (mm) và cách O2 một khoảng là
115 (mm). Từ tâm O3 của khâu (5) vẽ đường trịn có bán kính R = 71 (mm) và từ
các điểm C của khâu (3) vẽ các đường trịn có bán kính R = 130 (mm) các đường
trịn đó cắt đường trịn (O3;71) ở đâu ta được điểm E. Từ cách vẽ trên ta có đồ thị
vịng qua của máy như sau.
A3
1

1

5

A4

?

O1

Ø40

A2

B

R50

B3

1

B4

A1
B2

170

O2

130

E2 E3 E1

R40

C2 C3

C1

C4

R

7

1

115

R160

O3

D2
D3

D4
D1

1.9 Tính tốn động lực học máy
1.9.1 Tính tốn vận tốc các khâu
1.9.1.1 Phương trình vecto vận tốc
Trọn khâu (1) làm khâu dẫn, quay đều quanh tâm O1 với vận tốc góc
13

E4


Đ

uuur

1 = const nênVA1 có phương vng góc với O1A chiều thuận theo chiều của1và
có độ lớn được tính như sau: VA2= VA1 = LO1A.1
* Xét nhóm Axua (2-3):
Khâu (2) là khâu chuyển động song phẳng nên ta có.

r

V

B3

ur

ur

VB2 V A2

ur

V B2A2

Trong đó: Do khâu (3) quay quanh tâm O2 mà khâu (3) nối với khâu (2)
ur
ur
ur
ur

bằng khớp bản lề nên ta cóV B 2 V B3 phương vng góc với O2B. V A 2  V A1 chúng ta
đã biết hết phương và chiều. V B 2 A2 có phương vng góc với. Như vậy bài tốn
ur

trên hồn tồn có thể giả bằng phương pháp họa đồ.
Điểm C3 và D3 đều thuộc khâu (3) quay xung quanh một trục cố định O2
nên vận tốc của chúng được tính như sau.
r

ur

VC 4 V C 33 .O2 C
ur

V D33 .O2 D
* Xét nhóm Axua (4-5):
Vì khâu (4) nối với khâu (5) bằng khớp quay tại E và khâu (4) là khâu chuyển
động song phẳng nên ta có:







V V V V
uuur

E5

uuur

E4

uuur

C4

uuuuur

E4C4

uuur

Trong đó: VC 4 đã xác định hoàn toàn.

uuuuur
VE 4 C 4 có phương vng góc với EC.

uuur
VE 4 có phương vng góc với EO3.
ur

Như vậy ta cũng có thể xác định V E 4 bằng phương pháp họa đồ vecto.

1.9.1.2 Cách vẽ
Chọn một điểm P bất kỳ làm gốc tọa độ. Chọn tỉ lệ xích của họa đồ.

 v1l
14


Đ
Trong đó:



l

1

là tỷ lệ xích của họa đồ vị trí. Chọn

  0.001 ( m / mm)
l

vận tốc góc của khâu (1). Ta chọn khâu (1) quay với vận tốc 150

vòng/phút, tức là.

 = 150. » 7.85 ( rad / s ) Þ = 7.58 ´ 0.001 = 7,58.103 ( m / s.mm)
60

1

r

=V

V

A1

v

Từ P vẽ đoạn Pa 1,2 biểu diển vận tốc của khâu (1).
r
V
A1,2

OA´
uuur
´ = OA ´

=L

OA

A2

´ Þ Pa =

1

l

1

1,2

=

v

´
l

1

= OA = 20( mm)

 l ´1

Từ mút của vevtor Pa1,2 vẽ đường thẳngvng góc với AB chính là phương
ur

của vectorV B 2 A2 (B2A2) từ P vẽ đường thẳng’ vng góc với O2B chính là
r

r

phương của vectorVB 3  VB 2 (’// O2B) khi đócắt ’ tại đâu thì đó chính là vector
VB3. Từ P vẽ vecto

V

VB3.

C3

ur

r

ur

OC

dấu “-“ thể hiện vector V C 3 ngược chiều so với

2

OB
2

ur

ur

r

2

vectorV B3

. Tương tự từ P ta vẽ vector V D3

ur

OD

VB3. O2 B

dấu “-“ thể hiện vector V D3

ur

ngược chiều so với vectorVurB3 . Từ ngọn của vector V C 3 ta vẽ đường thẳng’’
vng góc với EC chính là biểu diễm cho phương của VE 4 C 4 . Từ P vẽ đường thẳng
uuuuur

’’’ có phương vng góc với O3E. Đường thẳng’’ cắt đường thẳng’’’ ở đâu
thì đó chính là e4,5 ta cần tìm.
+ Vận tốc các điểm thuộc cơ cấu.
VA1,2 = Pa1,2.V ; VB2,3 = Pb2,3.V ; VB2A2 = b2a2.V ; VC3,4 = Pc3,4.V ;
VD3 = Pd3.V; VE4C4 = e4c4.V ;VE4,5 = Pe4,5.V
+ Vận tốc góc của các khâu.
VB2A2= b2a2.V = B2A2.l.2=>



2

b2 a2 l1
= B2 A2 ´l

15

b2 a21
= B2 A 2


r
V

= b . v = L
2,3

OB

3

2

l

3

2,3


=> 4

VE4C4 = e4c4.V = EC.l.4
= e . v = L
4,5

OE

. = O E.
5

3

l

b .
2,3

=



4,5

. Þ =
5

v

e .
4,5

=

O3 E .l

5

e4 c41


ECl

e .

1

O2 B

e4 c4 l 1

3

E 4,5

v

O2 B.l

3

3

B 2,3

r
V

b .

. = O B. . Þ =

Đ

ED
1

O3 E

Họa đồ vân tốc của các khâu như sau:
3

c
b =c =d =e =c e =P
2,3

3,4

3

4,5

4

4

ec

1

4

3,4

4

a
e

P

4,5

1,2

ba
2

2

2

ba
2

a

2

b

1,2

2,3

a

1,2

d
ba

d

2

3

e

4,5

2

c

3,4

c

3,4

P

3

b

a

ec

1,2

2,3

4

ba
2

P

2

4

b

2,3

µ =7,85.10-2 (m/s.mm)
v

Vận tốc và vận tốc góc của các khâu được cho ở bảng sau.
Bảng 2.2. Giá trị vận tốc các khâu trên họa đồ
16

e

4,5

4

3


Đ

 v 7,85.10 3 ( m / s.mm)
a1,2

b2,3

b2a2

c3,4

d3

e4,5

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

1

20

0

20

0

0

0

2

20

25.19

11.95

20.38

56.05

17.62

10.2

3

20

8.07

22.65

6.46

17.76

6.42

0.72

4

20

18.17

6.54

14.54

39.97

15.13

11.3

0

e4c4

(mm)

Bảng 2.3. Các giá trị thực vận tốc các khâu (m/s) và vận tốc góc (rad/s)
Va1,2
1

0.16

2

0.16

3

0.16

4

0.16

Vb2,3 Vb2a2
0

Vd3

Vc3,4

0

0.16

0

0.191 0.09

0.15
5
0.06 0.171 0.04
1
9
0.13 0.05 0.10
7
1

2

Ve4,5 Ve4c4

0

0

4

5

Rad/s
1.39

Rad/s Rad/s Rad/s
0
0
0

0.78

3.82

0.59

1.9

1.49

1.22

0.04

0.69

0.43

2.74

0.65

1.61

0.13 0.077
4
0.04 0.005
9
0.11 0.085
4

0.42
5
0.13
5
0.30
3

3

1.9.2 Gia tốc của các khâu
1.9.2.1 Phương trình gia tốc

r
rn

Do khâu (1) quay đều quanh tâm O1 nên aA1 aA1
r

.

n

Trong đó: aA1 là gia tốc tiếp của khâu (1), có độ lớn12. lOA = 7,852x 0.02 =
1.15 (m/s2), phương song song với OA,chiều hướng từ A về O.

r
r
Tại A: aA2 aA1
r

r

r

n

r

t

Xét khâu (2): a B 2  a A2 a B 2 A 2 aB 2 A2
rn
rn

(1) .

2

Trong đó: + aB 2 A2 :Có độ lớn: a B 2 A 22 LBA
17


Đ
Phương song song với AB,chiều hướng từ B về A.

rt
+ aB 2 A2 : biết phương vng góc với AB.
r
r
rn
rt
Mặt khác ta lại có: a B 2  a B 3 a B 3  aB3 (do khâu 2 nối với khâu 3 bằng
khớp bản lề và khâu 3 chuyển động quay xung quanh trục cố định O2).
r
r
n
n
2

  L

Trong đó: + aB3 : Có độ lớn: a B 3
3
O1 B
r Có phương song song với O2B và chiều hướng từ B về O2.


: Có phương vng góc với O B, chiều và độ lớn chưa xác định.
+a

B3

2

Vậy phương trình (1) có thể giải bằng phương pháp họa đồ vector.

r

a

a

Tại C:

r



O D.a
2

B3

O2 B

C4

C3

r

r
r
O D.a B3
Tại D: aD3 
.
O2 B
2

r

Xét khâu(4): a E 4

r

r

Trong đó: + a E 4 a E 5

a

r

r

a

C4

a



rn
E4C4

r n r 
 a E 5  aE5



a

rt
E4C4

.

(2)

n
2
E 5 :Có độ lớn5 . lO3E.Phương song song với O3E, chiều hướng từ E về O3.

rn

+ a

E4C4

hướng từ E về C.
+ a

r

rn
2  L , phương song song với EC,chiều
: có độ lớn: a E 4 C 4
4
EC

rt

E4 C 4

biết phương

vuông góc với EC. Độ lớn và chiều chưa biết.

Vậy phương trình (2) có thể giải bằng phương pháp họa đồ vector.

1.9.2.2 Cách vẽ
Chọn cực
Chọn tỉ xích a12l 7.58 2 0.001 0.0575( m / mm.s 2 )

18

Từ

r

vector

a

r

r

biểu diễn anA1,2

có

a

1,2

n

aB 2 A2 vẽ đường thẳng1 vng góc với b2 a2
rn

a

B3

rn

vẽ đường thẳng

, từ aB3

Đ

r

= 20 (mm), từ a2 vẽ b a n từ
1,2
2 2
r
n
n
. Từ vẽ vectorb3 biểu diễn
rn

2 vng góc với vector aB3 , hai đường thẳng1 và

r

2 giao nhau ở đâu ta kẽ từ đến điểm đó ta sẽ tìm được vector b2,3

biểu diễn
r

r
r

r
r O C . b
cho vector aB 2,3 . Các vector aC 3 và aD3 đước xác định bằng cách c3  O2 B
2

r

 d3

r



O D.b
2

3

. Từ c3

r

vẽ vector e c

n

từ ngọn của vector e c

4 4

O2 B

4

n

3

ta vẽ đường thẳng

4

rn
rn
n
3 vuông góc với vector e4 c4 . Từ ta vẽ vector e5 , từ ngọn của vector e5
ta
gặp nhau ở đâu thì ta kẽ từ đến
vẽ đường thẳng4 hai đường thẳng3 và4
r
điểm đó ta sẽ xác định được vector ae4,5 .
Bảng 2.4. Các giá trị biểu diễn gia tốc pháp của các khâu (mm)
r
uuuurn
uuurn
n
r n
urn
a

1,2

ba

b2,3

2 2

e

5

ec
4

4

1

20

3.87

0

0

0

2

20

1.22

12.7

4.46

0.43

3

20

4.44

1.3

0.59

0.002

4

20

0.37

6.53

3.2

0.52

- Từ phương pháp họa đồ trên ta có họa đồ gia tốc các vị trí như sau:

19


H
Tr
n
g

21

20

0575(0,dinbiutrgiỏCỏc.5.2Bng

àa=0,0575*4 (m/s.mm)
d3

t

c3

b =b

b3

t

àa=0,0575*4 (m/s.mm)
ec n

àa=0,0575*3 (m/s.mm)

4

b2a2n

àa=0,0575*3 (m/s.mm)

b2a2n



e4c4

e4c3t

b2a2t

e5t=e5

t

b2a2t

c

3

d3

3

3

c3

a1,2

a1,2

d

c3

ả

a1,2

2

b2a2t

en5

b3

e4c4t

e
5

et
5

n

n

ả1=b 3

b 3

)mm.
s/m

catcgia

3

c3

3

d3

e5

ả3

c3

e

t

khõucỏc

3

b3

ả3

en

e5

bn

et

3

5

5

ect
4 4

3

(mm
)

àa=0,0575*5 (m/s.mm)

b2a2t

d3

e4c4t

c3
e 5t

e5

a1,2

e5

¶4

bn3

a1,2

4

n

5

bt

¶

a1,2

b3

bt
3

b2a2n

k
ỹ
á
n

4

h
u
ậ
t


a

1,2

20

Đ

r

20

20

20

b2 a2 n

3.87

1.22

4.44

0.37

b2 a2

20

5.67

18.68

0.01

18.32

2.61

18.69

12.7

1.3

6.53

13.21

2.27

17.51

14.66

2.09

14.95

58.63

8.36

59.8

b3

3.87

r

r

b
b

n

0

3

3.87

3

r
r
r
d3
c3

3.1

12.38

e4 c4 n

0

0.43

0.02

0.52

e4 c4

0.06

7.97

1.61

6.47

4.46

0.59

0.52

13.82

2.14

16.85

14.52

2.22

16.86

e5

r
rn
e5
5

e

0

3.21
3.21

r

Bảng 2.6. Các giá trị thực gia tốc và vận tốc góc của các khâu ( m / s2 )

a

A1,2

1

1.15

2

1.15

rn
21

3

1.15

4

1.15


a

B2 A2

rn

a B2 A2

Đ

0.223

0.07

0.26

1.15

0.326

1.074

0.0006

0.223

1.053

0.15

1.075

0.021

r
r

a

B2,3

0

0.73

0.075

0.375

B2,3

0.223

0.76

0.131

1.02

B2,3

0.178

0.843

0.12

0.86

C3,4

0.712

3.37

0.481

3.44

D3,4

0

0.025

0.0012

0.03

E4C4

0.0035

0.46

0.093

0.372

0

0.256

0.034

0.03

aE 4

0.185

0.795

0.123

0.969

aE 5

0.185

0.835

0.128

0.969

10

2.83

9.34

0.005

a

rn
a

r
a

r

a

r

a

a

rn
r
E4C4
a

E5

rn
r
r

2 ( rad / s2 )
3 ( rad / s2 )
4 ( rad / s2 )

4.46

15.2

2.62

20.4

0.027

3.54

0.72

2.86

5 ( rad / s2 )

2.6

11.2

1.7

13.65

CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO
3.1 Chế tạo các chi tiết trong mơ hình

Sau khi thiết kế động học ta đưa được ra mô hình máy như hình sau:
22


Đ

3.1.1Chi tiết 1 : Giá đỡ
- Công dụng : Giá để lắp các chi tiết, các bộ phận của cơ cấu và để đỡ các chi
tiết
- Cấu tạo : Giá được chế tạo nhờ các mối ghép hàn giữa các chi tiết với nhau:

Thân giá được hàn từ thép vuông 25x25, trên giá có khoan các lỗ để bắt các chi tiết
khác lên giá.
3.1.2 Chi tiết 2 : Bánh lệch tâm
- Công dụng : Để tạo ra chuyển động lắc của trục lắc và tạo ra chuyển động
rung ở sang
- Cấu tạo : Trên bánh lệch tâm được khoan 2 lỗ : 1 lỗ Φ15 để lắp lên trục tạo ra
chuyển động quay, 1 lỗ Φ7 để tạo ra chuyển động lắc của trục lắc
- Chuyển động : Bánh lệch tâm quay được tồn vịng.
3.1.3Chi tiết 3 : Cóc lót
- Công dụng, cấu tạo : Chi tiết được chế tạo để lắp trục và ổ lăn, chi tiết được
lắp trên giá nhờ mối ghép bulong

23


Đ

3.1.4Chi tiết 5 : Puly
- Công dụng : Để truyền chuyển động từ động cơ làm cơ cấu hoạt động thông
qua bộ truyền đai, Puly được lắp lên chi tiết 4.
3.1.5Chi tiết 6 : Tay biên
- Công dụng,cấu tạo : Tay biên nối từ bánh lệch tâm đến trục lắc, để biến
chuyển động quay tồn vịng của bánh lệch tâm thành chuyển động lắc của trục
lắc. Trên tay biên được khoan 2 lỗ,1 lỗ nắp lên bánh lệch tâm, 1 lỗ lắp lên trục lắc
đều nhờ mối ghép bulong.
- Tay biên có chuyển động song phẳng.
3.1.6Chi tiết 7 : Trục lắc
- Công dụng : Trục lắc được nối với sàng để tạo ra chuyển động rung của sàng
- Cấu tạo : Chi tiết được chế tạo 2 đầu chính xác để lắp ổ lăn, trên trục lắc còn
hàn chi tiết để lắp với tay biên và chi tiết để nối với sàng rung nhờ mối ghép

bulong
- Chuyển động của chi tiết là chuyển động lắc đi lắc lại
3.1.7Chi tiết 8,9,10 : Thanh để chỉnh độ cao
- Công dụng, cấu tạo : Kết hợp với chi tiết 9,10 để điều chỉnh độ cao của sàng,
các chi tiết 8,10 nối với giá còn chi tiết 9 nối với chi tiết 8 nhờ mối ghép bulong.
3.1.8Chi tiết 11 : Sàng rung
- Công dụng : Chi tiết để sàng bớt lượng đất cát để khi thu hoạch khoai thì
khoai sẽ để lộ trên mặt đất, nếu khơng sàng đất thì khi đó khoai sẽ bị lấp cùng đất
sẽ khó khăn cho việc thu hoạch.
- Cấu tạo : Chi tiết được hàn từ các thanh thép và được nối với trục lắc để nhận
chuyển động từ trục lắc biến thành chuyển động rung của sàng, chi tiết được nối
với trục lắc nhờ mối ghép bulong.
3.1.9Chi tiết 12 : Gối đỡ
- Công dụng, cấu tạo : Chi tiết để lắp ổ lăn và trục lắc, chi tiết được lắp lên giá
đỡ nhờ mối ghép bulong
3.1.10Chi tiết 13 : Đầu vục
- Công dụng, cấu tạo : Chi tiết có tác dụng để vục đất và đưa khoai đến bộ phận
sàng rung phía sau để loại bỏ bớt đất.Chi tiết được chế tạo bằng cách hàn các chi
24


Đ
tiết là các thanh thép lên trên tấm thép, và đầu vục được nối với trục lắc nhờ 1
thanh truyền do đó đầu vục nhận chuyển động từ trục lắc để tăng khả năng vục đất.

3.1.11Chi tiết 14 : Thanh nối chữ Y
- Công dụng, cấu tạo : Chi tiết có tác dụng làm cho chi tiết 13 chuyển động lắc
cố định quanh trục cố định và chi tiết được nôi với giá thong qua mối ghép hàn, 1
đầu chi tiết nối với đầu vục thông qua mối ghép bulong do đó làm chi đầu vục
chuyển động lắc quanh 1 vịt trí nhất định. Chi tiết được hàn lại với nhau từ các hộp

10x20.
3.1.12Chi tiết 15 : Thanh truyền
- Công dụng : Thanh truyền để nối giữa trục lắc với đầu vục và truyền chuyển
động từ trục lắc đến đầu vục làm đầu vục có chuyển động lắc để tăng khả năng vục
đất.
3.2 Bản vẽ chế tạo các chi tiết

25


Đ

1.10 3.3 Mô phỏng chuyển động của máy
Sau khi chế tạo xong các chi tiết trên phân mềm ta tiến hành lắp ráp và mô
phỏng trên phần mềm inventor để kiểm tra khả năng hoạt động của kết cấu.
Sau khi lắp ráp các chi tiết ta được mơ hình như sau:

Mơ phỏng mơ hình được tiến hành theo các bước sau:

 Bước 1 : Vào phần Constrain Motion và chọn trục quay chủ động và
trục quay bị động

26


Đ

 Bước 2 : Vẫn ở phần Constrain chuyển sang tap Assembly thực hiện như
hình vẽ

27