Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh.pdf

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG
TRẠI GÀ THÔNG MINH
Người hướng dẫn: TS. TÀO QUANG BẢNG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN PHƯỚC HUY
NGUYỄN XUÂN THƯƠNG
Đà Nẵng, 2020

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH
SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang iii
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
TÓM TẮT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh
1. Họ và tên SV: Nguyễn Phước Huy Mã SV: 101150024
Lớp: 15C1A
Điện thoại: 0935096674 Email: phhuy1997@gmail.com
2. Họ và tên SV: Nguyễn Xuân Thương Mã SV: 101150147
Lớp: 15C1C
Điện thoại: 0961628900 Email: thuongst19@gmail.com
GV hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng.
GV duyệt: PGS.TS. Đinh Minh Diệm.
Nội dung tóm tắt ĐATN:
Hiện nay, vấn đề về khí hậu và môi trường xung quanh là yếu đồ ảnh hưởng lớn
nhất đến chất lượng chăn nuôi. Để khắc phục những hạn chế này cũng như góp phần
nâng cao năng suất, chất lượng chăn nuôi chúng em đưa ra ý tưởng là áp dụng kỹ thuật
để nuôi dưỡng, sinh hoạt, cân bằng môi trường xung quanh chuồng nuôi ở một điều
kiện tốt cho sinh lý gà, giúp chúng phát triển tốt hơn và giảm khả năng dịch bệnh. Cụ
thể, các chức năng chính của mô hình bao gồm: Cơ cấu cho ăn tự động, cơ cấu mái che
tự động, cơ cấu rèm cửa tự động. Và ứng dụng các cảm biến môi trường (vd: Cảm biến
mưa, Cảm biến nắng,…) để điều khiển các tính năng cân bằng nhiệt độ sinh hoạt như
quạt mát, phun sương tạo độ ẩm.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp: Thiết kế và chế mô hình trang trại gà
thông minh.
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang iv
Nội dung đề tài đã thực hiện :
Số trang thuyết minh: 74 trang.
Số bản vẽ: 7A0; 3A1
Mô hình: 1 máy.
Kết quả đã đạt được:
1. Tổng quan về quá trình chăn nuôi gà hiện nay.
2. Phân tích và lựa chọn các phương án thiết kế cho từng cơ cấu.
3. Thiết kế động học và sơ đồ nguyên lý của mô hình.
4. Tính toán các thông số kỹ thuật – Thiết kế động lực học cho từng cơ cấu.
5. Hệ thống điều khiển.
6. Chế tạo mô hình và đánh giá.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 6 năm 2020.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Phước Huy Nguyễn Xuân Thương
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang v
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌCBÁCH KHOA
KHOA CƠKHÍ
CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành
01 Nguyễn Phước Huy 101150024 15C1A Công nghệ Chế tạo máy
02 Nguyễn Xuân Thương 101150147 15C1C Công nghệ Chế tạo máy
1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các dữ liệu ban đầu:
- Kích thước của mô hình đồ án: 1500 x 700 x 800 mm.
- Kích thước tính toán thực tế áp dụng: 15 x 7 x 4 m.
- Loại hình nuôi gà: Nuôi gà sinh sản và hứng trứng.
- Số lượng gà trên 1 đơn vị diện tích: 5-7 con /m2
.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
a. Phần chung
TT Họ tên sinh viên Nội dung
01 Nguyễn Phước Huy
1. Tổng quan về quá trình chăn nuôi gà hiện nay.
2. Phân tích và lựa chọn các phương án thiết kế cho
từng cơ cấu.
3. Thiết kế động học và sơ đồ nguyên lý của mô hình.
4. Tính toán các thông số kỹ thuật – Thiết kế động lực
học cho từng cơ cấu.
5. Hệ thống điều khiển.
02 Nguyễn Xuân Thương
b. Phần riêng:
01 Nguyễn Phước Huy Không
02 Nguyễn Xuân Thương Không
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang vi
5. Các bản vẽ, đồ thị:
a. Phần chung:
01 Nguyễn Phước Huy
- Bản vẽ sơ đồ động học: 1A0
- Bản vẽ kết cấu khung giàn: 1A0
- Bản vẽ chi tiết xích tải treo: 1A0
- Bản vẽ lắp cơ cấu mái che: 1A0
- Bản vẽ lắp cơ cấu kéo rèm cửa: 1A0
- Bản vẽ lắp cụm xích tải treo và ray: 1A0
- Bản vẽ lắp hệ thống cấp thức ăn: 1A0
- Bản vẽ hệ thống điều khiển: 3A1
02 Nguyễn Xuân Thương
b. Phần riêng:
01 Nguyễn Phước Huy Không
02 Nguyễn Xuân Thương Không
6. Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:
TS. Tào Quang Bảng Toàn phần
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 17/02/2020.
8. Ngày hoàn thành đồ án: 30/06/2020.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2020.
Trưởng Bộ môn …………………….. Người hướng dẫn
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang vii
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghệ chế tạo máy là ngành kĩ thuật vô cùng quan trọng trong sản xuất
cơ khí, có nhiệm vụ đáp ứng nhu cầu thực tế nhờ thiết kế, chế tạo ra các chi tiết máy,
các loại thiết bị máy móc để đáp ứng nhu cầu của mọi ngành sản xuất. Góp phần phát
triển kinh tế trong nhiều lĩnh vực, tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng, giá trị vượt
trội. Sớm nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghiệp này, các nước phát
triển như Đức, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc,... đã rất chú trọng phát triển ngành cơ khí
chế tạo máy để phục vụ quá trình công nghiệp hóa, không chỉ đáp ứng nhu cầu trong
nước mà còn xuất khẩu sang các nước khác.
Hiện nay, Việt Nam chúng ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa
đất nước. Một trong những chủ trương của Nhà nước ta hiện nay là công nghiệp hóa
trong nông nghiệp, đưa máy móc thiết bị vào phục vụ các hoạt động trong sản xuất
nông nghiệp nhằm nâng cao năng suất và giảm nhẹ sức lao động của con người.
Chính vì thế, là sinh viên chuyên ngành cơ khí chế tạo máy, chúng em mong muốn
vận dụng những kiến thức đã học từ ghế nhà trường vào thực tế cuộc sống để góp phần
vào công cuộc xây dựng và phát triển đất nước.
Sau khi tìm hiểu và bàn luận trao đổi các ý tưởng, chúng em đi đến quyết định
chọn đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh”. Qua đây giúp
chúng ta có cái nhìn rõ nét hơn về việc áp dụng máy móc và tự động hóa trong lao
động sản xuất nói chung và sản xuất nông nghiệp nói riêng.
Trong quá trình thực hiện Đồ án, ngoài sự nổ lực của bản thân là sự giúp đỡ vô
cùng nhiệt thành của thầy Tào Quang Bảng cũng như các thầy xưởng cơ như thầy Vũ
Duy Thuần, thầy Trần Văn Tiến, thầy Nguyễn Tấn Minh để chúng em hoàn thành tốt
đồ án này. Tuy nhiên do kiến thức và khả năng còn có hạn nên khó tránh khỏi những
thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các
thầy và các bạn sinh viên để Đồ án của chúng em được hoàn chỉnh hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Nhóm sinh viên thực hiện
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang viii
LỜI CAM ĐOAN
Nhóm chúng em gồm Nguyễn Phước Huy và Nguyễn Xuân Thương thực hiện đề
tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh” trên cơ sở các loại máy
có chức năng tương tự hiện có trên thị trường và tìm hiểu qua các tài liệu trên internet,
để thiết kế máy phù hợp với mục đích, quy mô sử dụng.
Trong đề tài tốt nghiệp này của nhóm chúng em, chúng em cam đoan tự thực hiện
dưới sự góp ý, giúp đỡ trực tiếp từ thầy Tào Quang Bảng - khoa cơ khí. Với đề tài
“Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh” chúng em cam đoan tự thiết
kế, tự chế tạo mô hình, nếu có sự tranh chấp chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Sinh viên thực hiện
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang ix
MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.......................................................... I
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN............................................................II
TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................III
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ...........................................................................V
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................VII
LỜI CAM ĐOAN .....................................................................................................VIII
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ...................................................................XIII
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI GÀ HIỆN NAY......1
1.1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI GÀ HIỆN NAY:............................1
1.1.1. Đặt vấn đề: ............................................................................................................1
1.1.2. Mục tiêu đề tài, ý nghĩa thực tiễn:.........................................................................3
1.2. TỔNG QUAN MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH:..............................3
1.2.1. Phương án giải quyết: ...........................................................................................3
1.2.2. Các bộ phận của mô hình:.....................................................................................3
1.2.3. Các thiết bị điện tử được sử dụng:........................................................................4
a. Cảm biến nhiệt độ LM35:............................................................................................4
b. Cảm biến độ ẩm không khí:.........................................................................................4
c. Cảm biến mưa:.............................................................................................................5
d. Bơm phun sương: ........................................................................................................5
e. Bộ điều khiển từ xa RF:...............................................................................................6
1.2.4. Nguyên lý hoạt động:.............................................................................................6
1.3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG:.........................................................7
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ...............8
2.1 YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ:............................................8
2.1.1 Yêu cầu của đề tài: .................................................................................................8
2.1.2 Thông số thiết kế.....................................................................................................8
2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN: ................................................8
2.2.1 Phương án đóng mở mái che: ................................................................................8
a. Mái che dạng bạt xếp:..................................................................................................8
b. Mái che dạng xếp chồng:.............................................................................................9
c. Lựa chọn phương án mái che: ...................................................................................10
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang x
2.2.2 Phương án đóng mở rèm cửa:..............................................................................10
a. Rèm cửa dạng lá dọc:.................................................................................................10
b. Rèm cửa dạng cuốn: ..................................................................................................12
c. Lựa chọn phương án rèm cửa:...................................................................................13
2.2.3 Phương án cung cấp thức ăn: ..............................................................................14
a. Cung cấp thức ăn bằng tay:........................................................................................14
b. Cung cấp thức ăn dạng phễu: ....................................................................................15
c. Cơ cấu cung cấp thức ăn tự động: .............................................................................15
d. Lựa chọn phương án cấp thức ăn: .............................................................................17
CHƯƠNG 3:
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÔ HÌNH ..................18
3.1. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU MÁI CHE:.......................................................18
3.1.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu..............................................................18
3.1.2. Sơ đồ nguyên lý: ..................................................................................................18
3.1.3. Nguyên lý hoạt động:...........................................................................................18
3.2. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU RÈM CỬA: .....................................................19
3.2.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu:.............................................................19
3.2.2. Sơ đồ nguyên lý: ..................................................................................................19
3.3. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CẤP THỨC ĂN:.............................................20
3.3.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu:.............................................................20
3.3.2. Sơ đồ nguyên lý: ..................................................................................................20
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT - THIẾT KẾ ĐỘNG
LỰC HỌC CHO CƠ CẤU .........................................................................................22
4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU MÁI CHE: ......................................................22
4.1.1. Tính toán thiết kế kết cấu kim loại dầm chính: ...................................................22
4.1.2. Tính toán tải trọng: ..............................................................................................24
4.1.3. Phân tích động lực học cơ cấu kéo mái che: .......................................................25
4.1.4. Tính chọn ray dẫn hướng: ...................................................................................26
4.1.5. Tính chọn bánh xe: ..............................................................................................26
4.1.6. Tính chọn dây cáp: ..............................................................................................27
4.1.7. Tính chọn tang quấn cáp: ....................................................................................28
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xi
4.1.8. Chọn động cơ: .....................................................................................................29
4.1.9. Phân phối tỷ số truyền:........................................................................................31
4.1.10. Thiết kế bộ truyền đai:.......................................................................................32
4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐÓNG MỞ RÈM CỬA:.................................35
4.2.1. Tính toán tải trọng: .............................................................................................35
4.2.2. Phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm cửa: .............................................36
4.2.3. Tính chọn dây cáp: ..............................................................................................37
4.2.4. Tính chọn tang quấn cáp:....................................................................................38
4.2.5. Chọn động cơ: .....................................................................................................39
4.2.6. Phân phối tỷ số truyền:........................................................................................40
4.2.7. Thiết kế bộ truyền xích: .......................................................................................41
4.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CUNG CẤP ĂN: ............................................44
4.3.1. Tính toán động học vít tải: ..................................................................................44
4.3.1.1. Tính toán thông số của vít tải:..........................................................................44
4.3.1.2. Chọn động cơ, hộp giảm tốc:............................................................................46
4.3.1.3. Tính toán hộp giảm tốc (chọn hộp giảm tốc khai triển 2 cấp) .........................47
4.3.2. Tính toán thiết kế xích treo vận chuyển thức ăn: ................................................49
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC CƠ CẤU TRONG MÔ HÌNH...53
5.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN:.....................................53
5.1.1 Phương án điều khiển bằng PLC:........................................................................53
5.1.2 Điều khiển bằng vi điều khiển Arduino:...............................................................54
5.1.3 Sử dụng hệ thống điều khiển bằng điện khí nén: .................................................54
5.1.4 So sánh chọn phương án: .....................................................................................55
5.2 THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH:.............................................................................55
5.2.1 Xử lý tín hiệu từ các cảm biến, bộ điều khiển từ xa:............................................55
5.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu đóng mở mái che: .......................................59
5.2.3 Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu đóng mở rèm cửa:.......................................61
5.2.4 Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu cấp thức ăn:................................................63
CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ .............................................66
6.1. MÔ HÌNH THIẾT KẾ: ...........................................................................................66
6.1.1. Mô hình cơ cấu đóng mở mái che:......................................................................66
6.1.2. Chế tạo các chi tiết trong cơ cấu đóng mở mái che:...........................................66
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xii
6.2 ĐÁNH GIÁ TỔNG THỂ VỀ THIẾT KẾ:................................................................71
6.2 KẾT QUẢ CỦA NHÓM:........................................................................................71
KẾT LUẬN ..................................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................74
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xiii
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
BẢNG 4.1: Thông số hình học của sắt I150x125.
BẢNG 4.2: Bảng tra hệ số ma sát theo vật liệu.
BẢNG 4.3 Thông số kỹ thuật của ray P15.
BẢNG 4.4: Hệ số an toàn sử dụng cáp.
BẢNG 4.5: Thông số cáp được chọn cho cơ cấu đóng mở mái che.
BẢNG 4.6: Quan hệ tương ứng giữa chế độ làm việc và hệ số đường kính e.
BẢNG 4.7: Thông số động cơ kéo mái che.
BẢNG 4.8: Quan hệ giữa vận tốc nâng và chế độ làm việc tương ứng.
BẢNG 4.9: Thông số cáp được chọn cho cơ cấu kéo rèm.
BẢNG 4.10: Quan hệ giữa chế độ làm việc và giá trị hệ số đường kính e tương ứng.
BẢNG 4.11: Thông số động cơ kéo rèm được chọn.
BẢNG 4.12: Thông số xích được chọn cho cơ cấu kéo rèm.
BẢNG 4.13: Thông số động cơ được chọn cho vít tải chuyển thức ăn.
BẢNG 4.14: Bảng đặc tính của hộp giảm tốc.
HÌNH 1.1: Trang trại nuôi gà hiện nay.
HÌNH 1.2: Trang trại nuôi gà thực tế.
HÌNH 1.3: Sơ đồ các bộ phận của mô hình.
HÌNH 1.4: Cảm biến nhiệt độ LM35.
HÌNH 1.5: Cảm biến độ ẩm.
HÌNH 1.6: Bơm phun sương.
HÌNH 1.7: Bộ điều khiển RF.
HÌNH 1.8: Cung cấp đủ ánh sáng cho gà ban đêm.
HÌNH 2.1: Mái che dạng bạt xếp.
HÌNH 2.2: Mái che xếp chồng trong nhà xưởng.
HÌNH 2.3: Rèm cửa dạng lá dọc.
HÌNH 2.4: Mô hình 3D rèm cửa dạng lá dọc.
HÌNH 2.5: Rèm cửa dạng cuốn.
HÌNH 2.6: Rèm Roman.
HÌNH 2.7: Cho gà ăn bằng tay.
HÌNH 2.8: Sử dụng các phễu gia cầm để cho gà ăn.
HÌNH 2.9: Vận chuyển thức ăn lên bồn chứa chứa thức ăn bằng vít tải.
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xiv
HÌNH 2.10: Vận chuyển thức ăn đến các phễu.
HÌNH 2.11: Tổng thể mô hình cung cấp thức ăn tự động.
HÌNH 3.1: Sơ đồ nguyên lý đóng mở mái che.
HÌNH 3.2: Sơ đồ nguyên lý đóng mở rèm cửa.
HÌNH 3.3: Sơ đồ vận chuyển thức ăn bằng vít tải.
HÌNH 3.4: Cơ cấu xích tải treo.
HÌNH 3.5: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu cấp thức ăn.
HÌNH 4.1: Các thông số mặt cắt ngang của dầm chính mái che.
HÌNH 4.2: Sơ đồ phân tích động lực học cơ cấu đóng mở mái che.
HÌNH 4.3: Hình dáng và kích thước ray chuyên dùng.
HÌNH 4.4: Mặt cắt ngang của đai.
HÌNH 4.5: Sơ đồ phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm.
HÌNH 4.6: Minh họa cánh vít tải.
HÌNH 4.7: Sơ đồ phân tích động học cơ cấu vít tải gạo.
HÌNH 4.8: Hộp giảm tốc bánh răng 2 cấp.
HÌNH 4.9a: Xích tải treo được áp dụng trong thực tế.
HÌNH 4.9b: Kích thước mặt cắt ngang của ray xích tải treo.
HÌNH 4.10: Kích thước xích tải treo.
HÌNH 4.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của ray và xích tải treo.
HÌNH 5.1: Sơ đồ điều khiển bằng PLC.
HÌNH 5.2: Vi điều khiển Arduino.
HÌNH 5.3: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ kéo mái che.
HÌNH 5.4: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ mái che I.
HÌNH 5.5: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ mái che II.
HÌNH 5.6: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa.
HÌNH 5.7: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa I.
HÌNH 5.8: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa II.
HÌNH 5.9: Sơ đồ khối điều khiển cơ cấu cho ăn.
HÌNH 5.10: Sơ đồ đấu nối PLC của cơ cấu cấp thức ăn.
HÌNH 5.11: Chương trình ngôn ngữ Ladder điều khiển cơ cấu cấp thức ăn.
HÌNH 6.1: Bản vẽ lắp cơ cấu đóng mở mái che.
HÌNH 6.2: Bánh xe dẫn động mái che.
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xv
HÌNH 6.3: Mặt cắt ngang của ray P15.
HÌNH 6.4: Kích thước tang quấn cáp kéo mái che.
HÌNH 6.5: Bản vẽ lắp cơ cấu đóng mở rèm.
HÌNH 6.6: Kích thước trục tang quấn cáp.
HÌNH 6.7: Kích thước tang quấn cáp kéo rèm.
HÌNH 6.8: Bản vẽ lắp hệ thống cung cấp thức ăn.
HÌNH 6.9: Kích thước trục lắp nhông.
HÌNH 6.10: Kích thước phễu chứa thức ăn.
HÌNH 6.11: Kích thước lõi cơ cấu cấp phôi tự động.
HÌNH 6.12: Kích thước vỏ cơ cấu cấp phôi tự động.
DUT.LRCC

SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang 1
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI GÀ HIỆN NAY.
1.1. Tổng quan về quá trình chăn nuôi gà hiện nay:
1.1.1. Đặt vấn đề:
 Chăn nuôi gà đang là một trong những nghề sản xuất truyền thống lâu đời và
mang lại hiệu quả thu nhập cao đối với người nông dân Việt Nam hiện nay. Hàng năm
lượng gà thịt được cung cấp lên đến 450 nghìn tấn và khoảng 3,5 tỷ quả trứng, mặc dù
tình trạng chăn nuôi gà trong nước còn đang ở mức nhỏ, phân tán và còn tương đối lạc
hậu, năng xuất không cao.
 Thị trường chăn nuôi và tiêu thụ gà thịt tại Việt Nam cũng không ngừng phát
triển, lượng thịt gà hàng năm trong chăn nuôi chiếm khoảng 14- 15% trong tổng khối
lượng thịt hơi các loại (thịt lợn chiếm 75-76%). Theo số liệu của Tổng Cục thống kê,
năm 2019 sản lượng thịt, trứng gà đạt cao nhất; khối lượng thịt gà là 471,7 ngàn tấn và
số lượng trứng là 3,5 tỷ quả. Những điều này cho thấy khả năng phát triển và chăn
nuôi gà là rất tốt.
Hình 1.1 – Trang trại nuôi gà hiện nay
DUT.LRCC

 Tuy nhiên, hiện nay phần lớn nguồn cung đến từ các trang trại kinh doanh hộ gia
đình với hình thức chăn nuôi còn khá thủ công, quy mô nhỏ năng suất không cao và
còn nhiều bất cập như:
 Dễ bị dịch bệnh.
 Khí hậu không ổn định ảnh hưởng đến chất lượng gà nuôi.
 Cần nhiều nhân công nếu tăng quy mô lớn.
 Khó kiểm soát được dịch bệnh.
 Cần nhiều thời gian để chăm sóc.
Trong đó vấn đề về khí hậu và môi trường xung quanh là yếu đồ ảnh hưởng lớn
nhất đến chất lượng chăn nuôi. Để khắc phục những hạn chế này cũng như góp phần
nâng cao năng suất, chất lượng chăn nuôi tụi em đưa ra ý tưởng là áp dụng kỹ thuật để
cân bằng môi trường xung quanh chuồng nuôi ở một điều kiện tốt cho sinh lý gà, giúp
chúng phát triển tốt hơn và giảm khả năng dịch bệnh.
Hình 1.2 - Trang trại nuôi gà thực tế.
DUT.LRCC

1.1.2. Mục tiêu đề tài, ý nghĩa thực tiễn:
Mục tiêu:
Giữ được điều kiện phát triển tốt cho gà.
Giảm sự tiếp xúc của con người (đây là một trong những nguyên do lây bệnh cho gà).
Có các cơ cấu tự động giảm được nhân công.
Có thể điều khiển từ xa, tránh tiếp xúc gây stress cho gà.
Ý nghĩa về mặt khoa học:
Thiết kế máy thành công giúp người nuôi gà bớt mệt nhọc trong công việc và tạo điều
kiện thuận lợi nhất để gà phát triển.
Ý nghĩa về mặt thực tiễn:
Nâng cao năng suất cho các trang trại gà nuôi lấy trứng, lấy thịt cho thị trường.
1.2. Tổng quan mô hình trang trại gà thông minh:
1.2.1. Phương án giải quyết:
 Sử dụng các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến mưa để lấy dữ liệu từ môi
trường.
 Thông qua dữ liệu nhận được từ cảm biến để điều khiển các cơ cấu chấp hành như
đèn sưởi ấm, quạt làm mát, rèm chắn, cơ cấu phun sương, mái che.
 Dùng ác cơ cấu điều khiển từ xa để kéo rèm cửa thông thoáng, đóng mở mái che.
 Dùng phương pháp điều khiển tự động để điều khiển hệ thống cho ăn theo chu
trình.
1.2.2. Các bộ phận của mô hình:
Hình 1.3 – Sơ đồ các bộ phận của mô hình
DUT.LRCC

1.2.3. Các thiết bị điện tử chính được sử dụng:
a. Cảm biến nhiệt độ LM35:
Hình 1.4 – Cảm biến nhiệt độ LM35
LM35 có độ chuẩn xác hơn kém 0,4°C ở nhiệt độ phòng bình thường và hơn kém
0,8°C trong khoảng 0°C đến +100°C. Một đặc tính quan trọng hơn của cảm biến này
là nó chỉ thu được 60 microamps từ nguồn cung ứng và có khả năng tự sưởi ấm thấp.
Một số tính chất của cảm biến LM35:
+ Đầu ra của cảm biến này thay đổi diễn tả tuyến tính.
+ Điện áp ra của cảm biến IC này tỉ lệ với nhiệt độ Celsius.
+ Điện áp hoạt động từ -55˚ đến + 150˚C.
+ Được vận hành dưới 4 tới 30V.
+ Xử lý tín hiệu LM35 bằng mạch điện tử để đưa vào bộ điều khiển.
b. Cảm biến độ ẩm không khí:
Thông số kỹ thuật:
+ Điện áp hoạt động: 3.5 ~ 5.5V.
+ Dòng điện tối đa khi sử dụng: 10mA.
+ Đọc độ ẩm từ 0-100% sai số 2%.
+ Nhiệt độ: -20 ~ 800
C sai số 0,10
C.
+ Kích thước: đường kính 16mm, dài 98mm.
+ 4 dây tín hiệu dài 20 inch.
+ Khối lượng: 82,64g.
+ Địa chỉ I2C: 05C. Hình 1.5 – Cảm biến độ ẩm
DUT.LRCC

c. Cảm biến mưa:
 Thông số kỹ thuật:
+ Điện áp sử dụng: 5VDC.
+ Kích thước tấm cảm biến mưa: 54 x 40mm.
+ Kích thước board PCB: 30 x 16mm.
+ Tín hiệu đầu ra: Digital TTL (0VDC / 5VDC) và đầu ra Analog A0 trả giá trị điện áp
tuyến tính theo lượng nước tiếp xúc với cảm biến.
+ Có đèn báo hiệu nguồn và đầu ra.
+ Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp.
+ LED sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa, đầu ra thấp LED tắt.
 Chế độ kết nối:
+ VCC: Nguồn; GND: Đất
+ D0: Đầu ra tín hiệu TTL chuyển đổi.
+ A0: Đầu ra tín hiệu Analog.
d. Bơm phun sương:
 Thông số kỹ thuật dự kiến: 24VDC.
 Áp suất hoạt động: 1,5 bar - 4,0 bar.
 Lưu lượng nước: 20 - 40 l/h.
 Tầm phun (bán kính): 1,0 - 1,2m.
 Nên sử dụng ở mức áp 1,75 bar để phát huy tối đa hiệu quả.
 Khoảng cách gắn đầu phun: 1,2 - 1,5m (hoặc mỗi cây gắn 1 đầu phun)
 Vật liệu: nhựa cao cấp.
Hình 1.6 – Bơm phun sương.
DUT.LRCC

e. Bộ điều khiển từ xa RF:
 Thông số kỹ thuật:
- Bộ thu/phát tín hiệu RF 1 kênh.
- Nguồn cấp: 12V DC/AC.
- Dòng cấp: 450 - 1A.
- Công suất: 750W. Hình 1.7 – Bộ điều khiển RF.
- Tần số hoạt động: 315MHz.
- Tầm hoạt động: 50m xuyên vật cản (tùy thuộc môi trường sóng điện từ).
1.2.4. Nguyên lý hoạt động:
Các cảm biến sẽ nhận tín hiệu từ môi trường thông qua bộ xử lý để điều khiển các
cơ cấu chấp hành.
Khi nhiệt độ xuống thấp hơn ngưỡng cho phép bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu bật
đèn để sưởi ấm, kéo rèm che chắn lại.
Khi nhiệt độ cao hơn ngưỡng cho phép, bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu bật quạt làm
mát để giảm nhiệt độ.
Khi độ ẩm không khí xuống thấp, bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu để bộ phun sương
hoạt động.
Ngoài ra còn có thể điều khiển một số cơ cấu cho ăn hay đóng cửa, đóng rèm
thông qua bộ điều khiển từ xa nhằm tránh tiếp xúc với gà, giảm khả năng lây bệnh.
DUT.LRCC

1.3. Phương hướng phát triển của hệ thống:
Trên thị trường Việt Nam hiện nay, đa số các trang trại gà còn theo hình thức bán
tự động. Nhiều khâu vẫn còn do con người thực hiện. Do đó, hướng hướng triển của
mô hình là tự động hóa hoàn toàn, từ việc đảm bảo dinh dưỡng, đảm bảo độ sáng, độ
ẩm, định hình giờ giấc sinh hoạt phù hợp nhất để gà phát triển tốt nhất.
Ngoài ra, đề tài còn có thể ứng dụng cho các mô hình chăn nuôi gia súc, gia cầm
khác.
Hình 1.8 - Cung cấp đủ ánh sáng cho gà ban đêm.
DUT.LRCC

CHƯƠNG 2:
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 Yêu cầu của đề tài và thông số thiết kế:
2.1.1 Yêu cầu của đề tài:
- Giảm thiểu sức lao động của con người.
- Phân tích và lựa chọn các cơ cấu làm việc của chuồng.
- Phân tích và lựa chọn hệ thống điều khiển.
- Tính toán và thiết kế bộ truyền.
- Tính toán và mái che tự động.
- Tính toán và thiết kế rèm cửa tự động.
- Tính toán và thiết kế cơ cấu cho ăn tự động.
- Chế tạo mô hình trang trại.
2.1.2 Thông số thiết kế
- Kích thước của mô hình đồ án: 1500 x 700 x 800 mm.
- Kích thước tính toán thực tế áp dụng: 15 x 7 x 4 m.
- Loại hình nuôi gà: Nuôi gà sinh sản và hứng trứng.
- Số lượng gà trên 1 đơn vị diện tích: 5-7 con /m2
.
- Chu kỳ 1 lứa gà thu hoạch: 4-5 tháng.
- Tuổi thọ của mô hình: 5 năm.
2.2 Các phương án và giải pháp thực hiện:
2.2.1 Phương án đóng mở mái che:
Trên thực tế, có 2 hình thức nuôi gà là nuôi gà thả vườn và nuôi gà nhốt chuồng
Ta có các phương án mái che sau đây:
a. Mái che dạng bạt xếp:
Hiện nay, tại hầu hết các nhà phố, quán ăn, quán nhậu, hồ bơi, quán cafe, khu vui
chơi giải trí ngoài trời, hiên nhà hay sân thượng,... đều sử dụng dòng sản phẩm mái bạt
xếp, mái xếp di động giá rẻ để che mưa nắng, với nhiều hơn so với chức năng của
mình, dòng bạt che nắng cũng được ưa chuộng bởi vẻ đẹp duyên dáng và hiện đại,
không quá cầu kì nhưng luôn hữu ích.
DUT.LRCC

 Ưu điểm:
Đơn giản, dễ chế tạo, che nắng tốt.
 Nhược điểm:
Chủ yếu để che nắng, hạn chế trong việc che mưa.
Không chắn gió được.
Hình 2.1 - Mái che dạng bạt xếp.
b. Mái che dạng xếp chồng:
Các nhà xưởng thường được đáp ứng yêu cầu không gian mở rộng, với ít cột kết
cấu bên trong, do đó mang lại sự linh hoạt tối đa trong sử dụng và tự do cho các hoạt
động liên quan đến việc di chuyển bên trong. Những yêu cầu này thường đạt được
bằng cách sử dụng một khung kết cấu thép tương đối nhẹ được bao phủ bởi các tấm
lợp bao che. Thiết kế của khung kết cấu và tấm lợp gắn liền với nhau.
Hình 2.2 - Mái che xếp chồng trong nhà xưởng.
DUT.LRCC

 Ưu điểm:
+ Đây là một dạng ứng dụng của cầu trục sử dụng cơ cấu dẫn hướng là bánh xe và
ray để di chuyển.
+ Kết cấu giàn/dầm kiên cố chắc chắn.
+ Không gian bên trong đảm bảo độ kín nhất định nên có thể che mưa, che gió tốt.
+ Khó chế tạo, lắp ráp.
+ Giá thành mắc hơn các phương án khác.
+ Khối lượng lớn hơn nên cần phải tính toán lựa chọn động cơ phù hợp.
+ Cơ cấu sử dụng cách thức mái này chồng lên máy kia, đòi hỏi bánh xe và ray nằm
trên mái, nên cần phải tính toán dầm chịu lực phù hợp.
c. Lựa chọn phương án mái che:
Từ những gì đã phân tích ở trên cùng việc đi thực tế ở các cơ sở nuôi gà thực tế,
cũng như một số máy đã được thiết kế.
Ở đây 2 phương án, “Mái che dạng xếp chồng” có khả thi hơn các phương án
còn lại và được thiết kế và đưa vào sử dụng một cách hiệu quả. Nhóm thực hiên chúng
em đã mạnh dạn chọn phương án này để tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu thử
nghiệm và phát triển thêm sáng tạo mới dựa vào phương án này.
2.2.2 Phương án đóng mở rèm cửa:
a. Rèm cửa dạng lá dọc:
Rèm lá dọc là giải pháp hay và thiết thực cho việc kiểm soát ánh sáng cũng như
cung cấp khả năng cách nhiệt tuyệt vời cho bất kỳ không gian nào. Rèm lá dọc được
thiết kế với khả năng phản chiếu ánh sáng mặt trời và tiết kiệm chi phí điều hòa bằng
cách giảm tỉ lệ truyền nhiệt qua cửa sổ. Rèm lá dọc được sản xuất dưới nhiều hình
thức bao gồm rèm nhựa, rèm đục lỗ, hoặc kết cấu giống như các loại rèm vải khâu
thông thường.
DUT.LRCC

Hình 2.3 - Rèm cửa dạng lá dọc.
Rèm lá dọc cũng được coi như lựa chọn tối ưu cho các cửa sổ rộng, và cửa kính
trượt. Chúng cũng có một tính năng tuyệt vời là giúp cửa trông nhỏ hơn khi được đóng
lại. Với cơ chế hoạt động đơn giản chỉ bằng một sợi dây điều khiển hoặc điều khiển từ
xa, ta có thể khiến rèm mở hoàn toàn, mở nửa khép hoặc khép hoàn toàn một cách dễ
dàng. Việc đóng mở như thế nào hoàn toàn phụ thuộc vào sở thích cũng như lượng ánh
sáng cần chiếu vào trong nhà trong từng thời điểm khác nhau. Nhiều người nhận xét
rằng rèm lá dọc hoạt động dễ dàng, tiện lợi và hiệu quả hơn một số loại rèm khác.
 Ưu điểm:
Các lá có thể làm bằng chất liệu dày (vd: nhựa, gỗ,..) giúp tăng khả năng cách nhiệt.
Cơ chế hoạt động đơn giản.
Có thể khiến rèm mở hoàn toàn, mở nửa khép hoặc khép hoàn toàn.
Có thể điều tiết lượng ánh sáng chiếu vào tùy theo ý muốn.
Giá thành cao hơn các loại rèm khác.
Khả năng chắn gió không cao.
Chỉ thích hợp cho các không gian văn phòng.
DUT.LRCC

Hình 2.4 - Mô hình 3D rèm cửa dạng lá dọc.
b. Rèm cửa dạng cuốn:
Rèm cuốn đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn các tia cực tím có hại từ ánh
sáng mặt trời và tạo sự riêng tư cần thiết. Rèm cuốn ngày càng trở nên phổ biến khi nó
được người tiêu dùng lựa chọn không chỉ cho trang trí nhà ở mà còn là lựa chọn số
một cho các văn phòng làm việc. Rèm cuốn cũng không bắt bụi nhiều như các loại rèm
khác và việc vệ sinh cũng đơn giản khi bạn chỉ cần sử dụng máy hút bụi. Rèm cuốn
thường rẻ hơn so với các loại rèm khác nhưng không vì thế mà khả năng chống nắng
thấp hơn. Cơ chế hoạt động của rèm cuốn chính là cuộn lên và thả xuống mà không
cần các thanh rèm. Đa phần rèm cuốn được gắn vào một thanh nhôm hoặc ròng rọc để
tiện cho việc nâng lên hạ xuống.
 Ưu điểm:
Giá thành rẻ.
Cơ chế hoạt động đơn giản.
Dễ chế tạo.
Có thể chắn gió nếu có thêm bộ phận ray dẫn hướng.
 Nhược điểm: Hình 2.5 - Rèm cửa dạng cuốn.
Ròng rọc cuốn sẽ chịu momen xoắn lớn nếu quá dài khiến cho rèm dễ bị kẹt.
Nếu áp dụng cho quy mô lớn thì phải tính khả năng chịu bền đảm bảo.
Khả năng cách nhiệt thấp hơn các loại rèm khác.
DUT.LRCC

c. Lựa chọn phương án rèm cửa:
Ở đây có 2 phương án, “Rèm cửa dạng cuốn” có khả thi hơn phương án còn lại
và được thiết kế và đưa vào sử dụng một cách hiệu quả. Tuy nhiên, để áp dụng rèm
cuốn cho một quy mô lớn trong trang trại lớn, thì cần phải thay đổi và sáng tạo thêm
sao cho phù hợp. Nhóm thực hiên chúng em đã mạnh dạn chọn phương án này để làm
tiền đề để tiến hành thiết kế dạng “Rèm cửa dạng ròng rọc cuốn kết hợp bạt xếp
cùng các thanh rèm” (hay còn gọi là Rèm roman).
Hình 2.6(a) – Rèm roman. Hình 2.6(b) – Mô hình rèm roman.
Rèm roman là rèm xếp lớp, có dây kéo để điều chỉnh độ dài của rèm. Khi kéo
lên, rèm sẽ xếp thành từng lớp, tạo sự trang nhã, thanh lịch cho khung cửa sổ. Rèm
roman thường sử dụng vải có chất liệu dày dặn, có tác dụng cản nắng tốt. Rèm roman
khá bền và có tuổi thọ cao.
Những điểm giống nhau giữa Rèm Roman và Rèm Cuốn:
Rèm roman cũng có những đặc điểm giống với rèm cuốn, khác ở chỗ khi kéo lên
thì rèm cuốn sẽ cuộn tròn lại, còn rèm Roman sẽ thu xếp các bạt lên thành từng lớp.
Hai loại rèm này là loại rèm rất linh hoạt, phù hợp với các khung cửa kính, cửa to.
Rèm có khả năng chắn bao quát được cả khung cửa.
DUT.LRCC

2.2.3 Phương án cung cấp thức ăn:
a. Cung cấp thức ăn bằng tay:
Nuôi gà thả vườn mỗi khi cần cho ăn, ta chỉ cần vốc ít nắm lúa hoặc bắp, gạo,
thậm chí cơm nguội rải ra sân cho bầy gà bu lại giành ăn, coi như xong bữa. Thế
nhưng, nuôi gà công nghiệp, nuôi nhốt một chỗ trong chuồng, cả ngày chúng không
thể tìm được thức gì ăn ngoài khẩu phần ăn của chủ nuôi cung cấp.
Nếu khẩu phần ăn đó đủ chất bổ dưỡng với tỷ lệ pha trộn hợp lý giữa các chất
đạm, bột đường, chất béo, khoáng chất, vitamin thì gà sẽ sinh trưởng tốt, khỏe mạnh,
lớn nhanh, đẻ sai, trứng lớn.
Ngược lại, nếu khẩu phần ăn pha trộn cẩu thả, được chất này thiếu chất khác, thứ
quá thừa thứ lại quá thiếu thì gà ăn vào sẽ bị ốm đau, bệnh tật, trống mái sinh sản đều
không tốt.
Điều đó cho ta thấy, nuôi gà công nghiệp phải thường xuyên theo dõi sức khỏe
của gà qua từng giai đoạn phát triển ra sao để theo đó mà tính khẩu phần ăn nuôi
chúng cho hợp lý, cho có lợi. Vì gà có khỏe mạnh, chóng lớn, đẻ sai thì chủ nuôi mới
thu được nhiều lời.
 Ưu điểm:
+ Dễ dàng.
+ Có thể cho ăn nhiều hay ít tùy thích.
+ Tốn công sức.
+ Lượng thức ăn không đồng đều.
+ Dễ lây truyền mầm bệnh cho gà. .
+ Gà tranh giành nhau khi ăn gây hoảng loạn. Hình 2.7 – Cho gà ăn bằng tay
+ Mất thời gian.
+ Vệ sinh không sạch sẽ.
DUT.LRCC

b. Cung cấp thức ăn dạng phễu:
Hình 2.8 - Sử dụng các phễu gia cầm để cho gà ăn.
 Ưu điểm:
+ Phân phối thức ăn đều hơn.
+ Có phễu dự trữ nên không phải cho ăn thường xuyên như cho ăn bằng tay.
+ Tốn thời gian đổ thức ăn vào từng phễu.
+ Tiếp xúc với gà nên dễ lây mầm bệnh.
+ Thức ăn luôn có trong phễu nên gà sẽ ăn một cách vô tội vạ tiêu hóa không tốt.
c. Cơ cấu cung cấp thức ăn tự động:
Quá trình cung cấp thức ăn tự động như sau:
Vít tải  Phễu chứa thức ăn  Cơ cấu cấp phôi (thức ăn) tự động  Xích tải treo
phân phối thức ăn đến từng phễu
Hình 2.9 – Vận chuyển thức ăn lên bồn chứa thức ăn bằng vít tải
DUT.LRCC

Hình 2.10 – Vận chuyển thức ăn đến các phễu
Hình 2.11 – Tổng thể mô hình cơ cấu cung cấp thức ăn tự động.
 Ưu điểm:
+ Khả năng tự động hóa cao, ít tốn nhân công.
+ Không tiếp xúc trực tiếp với gà tránh nguy cơ lây nhiễm bệnh.
+ Có thể điều chỉnh lượng thức ăn.
+ Tiền đầu tư cao hơn các phương pháp cho ăn truyền thống.
DUT.LRCC

d. Lựa chọn phương án cấp thức ăn:
Ở đây phương án “Cơ cấu cấp thức ăn tự động” có khả thi hơn các phương án
còn lại và được thiết kế và đưa vào sử dụng một cách hiệu quả. Nhóm thực hiện
chúng em đã mạnh dạn chọn phương án này để tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu
thử nghiệm và phát triển thêm sáng tạo mới dựa vào phương án này.
DUT.LRCC

CHƯƠNG 3:
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÔ HÌNH
3.1. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU MÁI CHE:
3.1.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu.
- Thực hiện quá trình đóng mái che.
- Thực hiện quá trình mở mái che.
- Đảm bảo che chắn nắng, mưa, gió tốt.
3.1.2. Sơ đồ nguyên lý:
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý đóng mở mái che.
1 - Động cơ. 4 - Dây cáp.
2 - Bộ truyền trục vít bánh vít. 5 - Ray dẫn hướng.
3 - Tang. 6 - Bánh xe
Động cơ 1 quay làm cho bộ truyền trục vít bánh vít 2 hoạt động, bánh vít quay làm
cho tang 3 được gắn cứng với bánh vít 2 quay theo. Khi tang 3 quay, dây cáp được
cuộn vào/ nhả ra tạo lực kéo S lên dây, thông qua ròng rọc, lực kéo S tác động đến tấm
mái động và kéo tấm mái động lên/ nhả tấm mái động xuống nhờ trọng lực. Các tấm
mái di chuyển đúng hướng nhờ vào cơ cấu dẫn bao gồm bánh xe 6 và ray dẫn hướng 5.
DUT.LRCC

3.2. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU RÈM CỬA:
3.2.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu:
- Thực hiện quá trình đóng mở rèm cửa.
- Đảm bảo che chắn nắng, mưa, gió tốt.
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý đóng mở rèm cửa.
1 - Động cơ. 4 – Tang. 7 - Ray trượt.
2 - Đai răng. 5 - Bánh đai răng. 8 - Dây nối.
3 - Hộp tốc độ. 6 - Dây kéo. 9 - Thanh rèm.
Động cơ 1 quay làm cho bộ truyền đai răng 3 hoạt động, bánh đai răng 5 quay làm
cho tang 4 được gắn cứng với bánh đai 5 quay theo. Khi tang 4 quay, dây cáp được
cuộn vào/ nhả ra tạo lực kéo S lên dây, lực kéo S tác động đến thanh rèm 9 kéo thanh
rèm lần lượt lên/ nhả thanh rèm lần lượt xuống nhờ trọng lực. Các thanh rèm được kéo
lên và nhả xuống đúng hướng nhờ vào cơ cấu dẫn là ray trượt 7.
DUT.LRCC

3.3. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CẤP THỨC ĂN:
3.3.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu:
- Gồm cơ cấu vít tải và cơ cấu vận chuyển thưc ăn đến máng ăn.
- Tự động cấp thức ăn đến từng phễu cho gà ăn, giảm nhân công.
- Có phễu dự trự nên không phải cấp thức ăn thức xuyên.
Hình 3.3 – Sơ đồ vận chuyển thức ăn bằng vít tải.
1 - Động cơ. 4 - Bộ phận nạp liệu.
2 - Hộp giảm tốc. 5 - Ống chứa liệu.
3 - Trục vít xoắn. 6 - Bộ phận tháo liệu.
1
2
3
4
5
Hình 3.4 – Cơ cấu xích tải treo
1 - Ray. 4 - Con lăn ngang.
2 - Con lăn. 5 - Móc xích.
3 - Móc treo phễu.
DUT.LRCC

9
1
5
2 4
6
3
7
8
10
Hình 3.5 - Sơ đồ tổng quát cơ cấu cấp thức ăn.
1, 10 - Động cơ. 6 - Phễu cấp thức ăn.
2 - Nhông xích dẫn động. 7 - Vít chuyển.
3 - Xích tải treo. 8 - Phễu đổ vào vít tải.
4 - Ray. 9 - Hộp giảm tốc.
5 - Phễu cho gà ăn.
Đổ thức ăn vào phễu 8 của vít tải sau đó thức ăn sẽ được vít tải chuyển lên phễu
dự trữ 6 thông qua động cơ 10 (được giảm tốc nhờ hộp giảm tốc 9).
Sau đó thức ăn từ phễu dự trữ 6 cấp vào từng phễu được di chuyển đến bằng động
cơ 1.
Động cơ 1 được điều khiển dẫn động cho cơ cấu xích treo trong Ray 4 di chuyển
lần lượt từng phễu thức ăn đến phễu cấp thức ăn cho gà ăn cho đến khi đầy hết các
phễu.
DUT.LRCC

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT - THIẾT KẾ
ĐỘNG LỰC HỌC CHO CƠ CẤU
4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU MÁI CHE:
4.1.1. Tính toán thiết kế kết cấu kim loại dầm chính:
- Vật liệu chế tạo kết cấu kim loại: Thép hợp kim.
- Chiều dài của dầm chính: L = 7m.
- Chiều dài của dầm cuối và các dầm phụ: 6m.
- Tính toán phân tích phản lực liên kết:
L = 7000 (mm)
P =
(Ptôn + Pgió)
4
= 11567,5 (N)
Trong đó:
Ptôn = (Stôn x dtôn).g = [(9 x 6) x 2,35] x 9,8 = 1270 (N)
Pgió = 45000 (N)
Tính phản lực liên kết: VA = VB = P/2 = 5783,75 (N)
Biểu đồ nội lực và momen:
DUT.LRCC

Dầm vừa chịu tác dụng của Qy và Mx  Uốn ngang phẳng.
Mặt cắt ngang tại điểm chính giữa dầm là điểm nguy hiểm nhất.
- Thiết kế mặt cắt ngang cho dầm:
Hình 4.1 – Các thông số mặt cắt ngang của dầm chính mái che.
Momen chống uốn:
max
(min) / 2
J J
x x
W
u y H
 
Ứng suất uốn cực đại:
(
( )
min)
max
x ma
u
x
W
M
  < [σ] (Với ( )
.
4
x max
P L
M  )
[σ] = 160 (N/mm2
)
Dựa vào thực tế ta tra và tính ứng suất uốn các loại thép như sau:
I100x75: σmax = 360,20 (N/mm2)
> [σ]  Loại.
I125x75: σmax = 235,17 (N/mm2)
> [σ]  Loại.
I150x75: σmax = 185,38 (N/mm2)
> [σ]  Loại.
I150x125: σmax = 86,26 (N/mm2)
< [σ]  Chọn.
Vậy ta chọn loại sắt I150x125 vừa đảm bảo bền, vừa đảm bảo hiệu quả nhất về mặt
kinh tế
Sắt I150x125 có các thông số như sau: Bảng 4.1
H (mm) 150
B (mm) 125
t1(mm) 8,5
DUT.LRCC

t2 (mm) 14
r1 (mm) 13
r2 (mm) 6,5
Smcn (cm2
) 46,15
Khối lượng (kg/m) 36,2
Jx (cm4
) 1760
Jy (cm4
) 385
Bán kính quán tính ix (cm) 6,18
Bán kính quán tính iy (cm) 2,89
Wx (cm3
) 235
Wy (cm3
) 61,6
4.1.2. Tính toán tải trọng:
a. Tải trọng dầm chính:
Loại: I150x125.
Số lượng: 4.
Chiều dài: 7m.
Khối lượng riêng: 36,2 kg/m.
Khối lượng: 1013,6 kg.
b. Tải trọng mái tôn:
Loại tôn: 11 sóng.
Kích thước: 7m x 6m.
Khối lượng riêng: 2,35 kg/m2
.
Khối lượng: 127 kg.
c. Tải trọng dầm cuối:
Loại: H175x175.
Số lượng: 2.
Chiều dài: 6m.
Vậy tổng tải trọng công tác: 1623 kg.
DUT.LRCC

e. Tải trọng gió:
Tải trọng gió trung bình: 800 kg (150 N/m2
)
Tải trọng gió lớn nhất có thể khi đang làm việc: 5 tấn (1000 N/m2
)
f. Các tải trọng khác:
Tải trọng quán tính.
Tải trọng động (do rung động, va đập).
4.1.3. Phân tích động lực học cơ cấu kéo mái che:
Hình 4.2 - Sơ đồ phân tích động lực học cơ cấu đóng mở mái che.
Theo tiêu chuẩn, góc nghiêng α từ 15% – 25%. Chọn α = 20% ~ 11,3O
.
P = m.g = 24230 (N)
Chiếu P lên Ox: Px = P. sin α = 4747,77 (N)
Chiếu P lên Oy: N = Py = P. cos α = 23760,30 (N)
Bảng tra hệ số ma sát theo vật liệu. Bảng 4.2
Vật liệu Hệ số ma sát nghỉ Hệ số ma sát trượt
Thép trên thép 0,74 0,57
Gỗ trên gỗ 0,4 0,2
Cao su trên bê tông khô 0,9 0,7
Thủy tinh trên thủy tinh 0,9 0,4
Teflon trên teflon 0,04 0,04
Chọn vật liệu của bánh xe và ray là thép. Hệ số ma sát trượt là ϻmst = 0,57.
DUT.LRCC

Hệ số ma sát lăn:
Fms = ϻmsl. N = 541,73 (N)
Suy ra, T = Px + Fms = 5289,5 (N)
4.1.4. Tính chọn ray dẫn hướng:
Vật liệu chế tạo ray là thép có giới hạn bền kéo 750 MPa, giới hạn chảy 350 MPa.
Hình 4.3 – Hình dáng và kích thước ray chuyên dùng
Chọn kiểu ray P15 có các thông số sau: Bảng 4.3
Chiều cao
h (mm)
Chiều rộng
của ray b1
(mm)
Chiều rộng
hữu ích b
(mm)
Chiều rộng
đáy b2
(mm)
Chiều dày
thân ray T
(mm)
Khối lượng
(Kg/m)
80 43 38 80 8,33 15
4.1.5. Tính chọn bánh xe:
+ Bánh xe dạng trụ, có hai thành bên.
+ Vật liệu chế tạo bằng thép C40. Bề mặt được nhiệt luyện đạt độ cứng 300~400
HB. Giới hạn bền: 569 MPa.
+ Đường kính bánh xe:
1,9
max
L
F
D
p
b

 
Trong đó:
 Fmax là tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe, N.
DUT.LRCC

Fmax = Py = 23760,3 (N)
 b là chiều rộng hữu ích của ray;
b = 35mm.
 pL là áp suất giới hạn của bánh xe, phụ thuộc vào vật liệu chế tạo bánh xe;
pL = 5,0 (MPa)
Suy ra, 58,16( )
D mm
 . Lấy D = 60 (mm)
+ Chiều rộng B của bánh xe: B = b + 15mm = 53 mm.
4.1.6. Tính chọn dây cáp:
- Chọn loại cáp: Cáp đơn.
- Tính chiều dài dây cáp: Lc = Llv + Lkc + Lat + Ldh
Trong đó:
Llv là chiều dài làm việc của cáp. Llv = H.a; với a là số nhánh cáp treo vật.
Lkc là chiều dài đoạn cáp nằm trong các kẹp cáp (Để cố định hai đầu cáp)
Lat là chiều dài đoạn cáp nằm trước các kẹp cáp, để giảm tải trọng tác dụng lên kẹp
cáp, đảm bảo an toàn cho kẹp cáp.
Ldh là chiều dài đoạn cáp vòng qua các ròng rọc dẫn hướng.
Lc = 6800 + 660 + 660 + 4250 = 12370 (mm)
- Tính chọn đường kính của cáp:
Đường kính của dây cáp được chọn theo tiêu chuẩn theo điều kiện bền F0 <= [F]
Trong đó, F0 là tải trọng tính, là lực kéo tính toán tác dụng lên cáp (N)
[F] là lực kéo cho phép
F0 = Smax. Zp
Với Smax là lực căng lớn nhất trên dây cáp T, khi nâng tải (N)
Zp là hệ số an toàn sử dụng cáp. Giá trị của Zp được chọn tùy thuộc vào chế độ
làm việc của cơ cấu nâng trong bảng sau:
Hệ số an toàn sử dụng cáp: Bảng 4.4
Vận tốc
nâng, m/s
vn < 1 1 ≤ vn ≤ 2 2 ≤ vn ≤ 3 3 ≤ vn ≤ 4 4 ≤ vn ≤ 5
Zp 9 12 13 14 15
Lấy vận tốc nâng là Vn = 0,3 m/s
DUT.LRCC

Suy ra Zp = 9
Vậy F0 = 5289,5 x 9 = 47605,54 (N)
Dựa vào bảng “Lực kéo cho phép của loại cáp theo tiêu chuẩn ӶOCT 30262-69
[1]”, ta chọn được loại cáp có các thông số sau:
Thông số cáp chọn được cho cơ cấu đóng mở mái che. Bảng 4.5
Đường kính cáp dc(mm) 6,7
Khối lượng tối thiểu/ 100m (kg) 23,45
Cấp độ bền (Mpa) 2000
Lực kéo cho phép [F] (KN) 48,5
4.1.7. Tính chọn tang quấn cáp:
- Chọn loại tang: Tang trơn.
- Chọn đường kính tang: D = D1 – dc. Trong đó D1 là đường kính tang kể đến tâm lớp
cáp trong cùng.
Giá trị của D1 được lấy theo đường kính dc của cáp quấn trên tang, theo công thức
D1 >= dc x e.
Giá trị của hệ số đường kính e được chọn tùy thuộc vào chế độ làm việc của cơ
cấu, theo bảng sau:
Quan hệ tương ứng giữa chế độ làm việc và hệ số đường kính e. Bảng 4.6
Chế độ
làm
việc
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8
Giá trị
của e
11,2 12,5 14,0 16,0 18,0 20,0 22,4 25,0
Cơ cấu của chúng ta làm việc ở chế độ M1, giá trị của e = 11,2.
Do đó, D1 >= 6,7 x 11,2 = 75,04 (mm)
Chọn D1 = 76,7 (mm)
Suy ra, D = 76,7 – 6,7 = 70 (mm)
DUT.LRCC

- Chọn chiều dài của tang: (tang trơn)
l = l0 + 2δ1;
Với δ1 là chiều dày thành tang của thành bên đầu tang;
δ1 = 0,01.D + 8 = 8,7 (mm). Lấy δ1 = 12 (mm) (để dễ điền đầy khuôn đúc)
l0 là chiều dài làm việc của tang (Chiều dài phần quấn cáp).
Chiều dài l0 được tính như sau:
l0 = Z. (dc + 1,5 mm) (với Z là số vòng cáp quấn trên 1 lớp cáp)
Để tính Z, gọi m là số lớp cáp quấn trên tang, ta có công thức quan hệ giữa chiều
dài cáp quấn trên tang và số lớp cáp m = 3:
Z = 9,56 (vòng). Lấy Z = 10 (vòng)
Suy ra l0 = 82 (mm)
Suy ra Chiều dài tang: l = 82 + 2 x 12 = 106 (mm)
- Chọn đường kính thành tang Da:
Da = D + (m+2).dc = 115,5 (m)
 Lấy Da = 116 (m)
- Chiều dày của thân tang: δ = δ1 = 12 (mm)
- Hiệu suất của tang và ròng rọc: t = 0,97
4.1.8. Chọn động cơ:
- Công suất cần thiết trên trục động cơ: lv
ct
N
N 

Trong đó: + Nct: Công suất cần thiết trên trục động cơ (kW)
+ Nlv: Công suất trên trục công tác (kW)
+ : Hiệu suất truyền động chung.
- Xác định Nlv:
Công suất trên trục công tác được tính theo công thức
2.11 20
1
trg
L


:
DUT.LRCC

lv
N
F.v
=
1000
Trong đó: + F: Lực kéo (lực căng dây) F = T = 3543,1 (N)
+ v: Vận tốc dài của tang: v = 0,3 m/s
Suy ra: Nlv = 1,063 (kW)
- Xác định :
Hiệu suất truyền động của toàn bộ hệ thống truyền động được tính theo công thức:
 = đai. tv. ol
3
. tang. kn
Trong đó: kn: Hiệu suất truyền động của khớp nối (1)
tv: Hiệu suất truyền động của bộ truyền trục vít bánh vít (0,4)
tang: Hiệu suất truyền động của tang (0,97)
ol: Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn (0,99)
đai: Hiệu suất truyền động của bộ truyền đai (0,94)
Suy ra:  = 0,94 x 0,4 x 0,993
x 0,97 x 1.
= 0,35 = 35%
Vậy, Công suất cần thiết trên trục động cơ là:
lv
ct
N
N 

= 3,04 (kW)
Như vậy ta chọn loại động cơ không đồng bộ 3 pha A02-41-4 (loại che kín có quạt
gió):
Thông số động cơ kéo mái che: Bảng 4.7
Công suất
(kW)
Vận tốc
(v/ph)
Hiệu suất (%)
m
dm
M
M
Khối lượng
động cơ ứng
với III2 (kg)
4 1450 86 1,5 55,5
DUT.LRCC

4.1.9. Phân phối tỷ số truyền:
Ta có đường kính tang là D = 70 mm.
Số vòng quay tại trục tang:
ntang = 81,85 (v/ph).
Tỷ số truyền chung toàn máy: dc
chung
lv
n
i
n
 = 17,715
Mà .
ngoai
chung hop
i i i
 = 17,715
Chọn ingoai = iđai = 1
ihộp ~ 18
Công suất trên các trục:
- Trục động cơ: Nđc = 4(KW)
- Trục vít: N1 = Nđc × ηkn × ηol x ηđai = 4. 1. 0,99. 0,94 = 3,72 (kW)
- Trục bánh vít: N2 = N1 × ηol × ηtv = 3,72. 0,99. 0,4 = 1,47 (KW)
- Trục tang: N3 = N2 × ηkn = 1,47. 1 = 1,47 (KW)
Mômen xoắn trên các trục:
- Trục động cơ:Mdc = 9,55. 106
×
Ndc
ndc
= 9,55. 106
×
4
1450
= 26344,83 N. mm
- Trục vít: Mx1 = 9,55. 106
×
N1
n1
= 9,55. 106
×
3,72
1450
= 24500,68 N. mm
- Trục bánh vít: Mx2 = 9,55. 106
×
N2
n2
= 9,55. 106
×
1,47
80,55
= 174283,05 N. mm
- Trục tang: Mx3 = Mx2 = 174283,05 N. mm
DUT.LRCC

4.1.10. Thiết kế bộ truyền đai:
a. Chọn loại đai:
Ta chọn loại đai thang.
ao = 14 mm.
h = 10,5 mm.
a = 17 mm.
ho = 4,1 mm.
F = 138 mm2
. Hình 4.4 Mặt cắt ngang của đai
b. Xác định đường kính bánh đai:
- Đường kính D1 của bánh đai nhỏ dựa vào trị số nhỏ nhất và trị số lớn nhất nên dùng
cho mỗi tiết diện đai.
Có D1 = 140 mm.
Kiểm nghiệm lại vận tốc của đai theo điều kiện vận tốc:
s
m
)
(
V
.
n
.
D
.
V max 35
30
1000
60
1
1





Với D1 = 140 mm.
n1 = 1450 v/ph
max
3,14.140.1450
10,63 ( / )
60.1000
V m s V
    (thỏa điều kiện)
Vậy D1 = 140 mm.
- Tính đường kính bánh đai lớn D2:
D2 = i.D1.(1 - )
Với  = 0,02: Hệ số trượt đai thang.
iđ = 1
D2 = 1.140.(1-0,02) = 137,2 mm. Chọn D2 = 140 mm.
c. Tính sơ bộ khoảng cách trục A:
Khoảng cách trục A phải thỏa mãn điều kiện sau:
0,55.(D2 + D1) + h  A  2.(D1 + D2)
Trong đó: h = 10,5 mm: Chiều cao tiết diện đai.
Nên 0,55.(140 + 140) + 10,5  A  2.(140+ 140)
a
h
ho
ao
DUT.LRCC

 164,5 mm  A  560 mm. Ta chọn A = 500 mm.
d. Tính chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A.
Theo khoảng cách trục A đã chọn ta tính chiều dài đai:
A
.
)
D
D
(
)
D
D
(
A
L
4
2
2
2
1
2
2
1






Thay các giá trị ta được:
2
3,14 (140 140)
2 500 (140 140)
2 4 500
1439,82
L
mm

    


 Theo tiêu chuẩn ta chọn L = 1480 mm.
Kiểm nghiệm số vòng quay của đai trong 1 giây:
s
/
vg
u
L
V
u max 10



max
9,89
6,64 /
1,49
u vg s u
   (thoả điều kiện)
Tính chính xác khoảng cách trục A
𝐴 =
2𝐿 − 𝜋(𝐷1 + 𝐷2) + √ [2𝐿 − 𝜋 (𝐷1 + 𝐷2)]2 − 8 (𝐷2 − 𝐷1)2
8
A = 520 mm.
Xét về mặt kết cấu có thể căng đai trong quá trình làm việc, nghĩa là dịch chuyển
trục A về 2 phía. Ta có công thức sau:
A - 0,015L  A  A + 0,03L
Thay các giá trị vào, ta có:
520 - 0,015.1480  A  520 + 0,03.1480
498  A  564
e. Kiểm nghiệm góc ôm
Ta có: 1 = 1800
- (D2 - D1)/ A. 570
2 = 1800
+ (D2 - D1)/ A. 570
Thay các giá trị vào ta có:
1 = 1800
- (140 - 140)/ 278. 570
= 1800
DUT.LRCC

2 = 1800
+ (140 - 140)/ 278. 570
=1800
f. Xác định số đai cần thiết.
Gọi Z là số đai và được tính như sau:
  F
.
C
.
C
.
C
.
p
.
.
V
N
.
Z
v
t 


0
1000
Trong đó: F = 138 mm2
: Diện tích tiết diện đai.
V = 10,7 m/s
[.p]0: Ứng suất cho phép (N/mm2
)
0 = 1,2  1,5 chọn 0 = 1,2
Ta có, [.p]0 =1,51 N/mm2
.
C: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm  C = 0,89.
Ct: Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng  Ct = 0,6.
Cv: Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc  Cv = 1,00.
N: Công suất trục dẫn: N = 0,055 kW.
1000.0,055
0,07
7.43.1,51.0,6.0,89.1.138
Z
  
Chọn Z = 1 sợi đai.
g. Định các kích thước của bánh đai:
Tỷ số truyền: i = 1.
Khoảng cách trục: A = 500 mm.
Chiều dài danh nghĩa: L = 1400 mm.
Đường kính bánh nhỏ: D1 = 140 mm.
Đường kính bánh lớn: D2 = 140 mm.
Tính chiều rộng bánh đai B = (Z - 1).t + 2s
Ta có:
h0 = 5 mm, t = 20 mm, s = 12,5 mm, z =1, e = 16 mm
Thay các giá trị vào ta được:
B = (1 - 1).20 + 2.12,5 = 25 mm
Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ và lớn:
Dn1 = D1 + 2h0
DUT.LRCC

Dn2 = D2 + 2h0
Dn1 = 140 + 2x5 = 142,5 mm
Dn2 = 140 + 2x5 = 142,5 mm
Đường kính trong của bánh đai:
Dt1 = Dn1 + 2.e = 140 – 2x16 = 108 mm
Dt2 = Dn2 + 2.e = 140 – 2x16 = 108 mm
h. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
Lực căng ban đầu đối với mỗi đai:
S0 = 0.F
Với 0 ứng suất ban đầu 0 = 1,2 N/mm2
F = 138mm2
: diện tích của 1 đai.
 S0 = 1,2 x 138 = 165,6 N
Lực tác dụng lên trục: R = 3.S0.Z.sin(1/2)
 R = 3 x 165,6 x 1 x sin(180/2) = 497 N.
Lực vòng Pd: Pd = (2 x 9,55 x 106
x N1) / (D2 x n1) = 5,58 N
4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐÓNG MỞ RÈM CỬA:
4.2.1. Tính toán tải trọng:
a. Tải trọng bạt che:
Loại: Bạt che da cam 2 lớp.
Kích thước: 10m x 8m.
Khối lượng riêng: 0,15 kg/m2
.
Khối lượng: 12 kg.
b. Tải trọng thanh rèm:
Loại: Nhôm hộp vuông 10mm x 10mm.
Số lượng: 8 cây.
Chiều dài: 10m.
Vậy tổng tải trọng công tác là 17,68 kg.
DUT.LRCC

c. Tải trọng gió:
Tải trọng gió trung bình: 1200 kg (150 N/m2
)
Tải trọng gió lớn nhất có thể khi đang làm việc: 8 tấn (1000 N/m2
)
4.2.2. Phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm cửa:
Hình 4.5 - Sơ đồ phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm.
P = m.g = 177 (N)
N = Fgió = 12x103
(N)
Hệ số ma sát trượt là ϻmst = 0,57.
Hệ số ma sát lăn:
Fmsl = ϻmsl. N = 273,6 (N)
Suy ra, Ttổng = P + Fmsl = 451 (N)
Để vật cân bằng, cần ít nhất bộ tang và dây. Do đó T1 = T2 =
1
2
T = 225,5 (N)
DUT.LRCC

4.2.3. Tính chọn dây cáp:
- Chọn loại cáp: Cáp đơn.
- Tính chiều dài dây cáp: Lc = Llv + Lkc + Lat
Trong đó:
Llv là chiều dài làm việc của cáp. Llv = H.a; với a là số nhánh cáp treo vật.
Lkc là chiều dài đoạn cáp nằm trong các kẹp cáp (Để cố định hai đầu cáp).
Lat là chiều dài đoạn cáp nằm trước các kẹp cáp, để giảm tải trọng tác dụng lên kẹp
cáp, đảm bảo an toàn cho kẹp cáp.
Lc = 8000 + 330 + 330 = 8660 (mm)
- Tính chọn đường kính của cáp:
Đường kính của dây cáp được chọn theo tiêu chuẩn theo điều kiện bền F0 <= [F]
Trong đó, F0 là tải trọng tính, là lực kéo tính toán tác dụng lên cáp (N).
[F] là lực kéo cho phép.
F0 = Smax. Zp.
Với Smax là lực căng lớn nhất trên dây cáp T, khi nâng tải (N)
Zp là hệ số an toàn sử dụng cáp. Giá trị của Zp được chọn tùy thuộc vào chế độ làm
việc của cơ cấu nâng trong bảng sau:
Quan hệ giữa vận tốc nâng và chế độ làm việc tương ứng. Bảng 4.8
Vận tốc
nâng, m/s
vn < 1 1 ≤ vn ≤ 2 2 ≤ vn ≤ 3 3 ≤ vn ≤ 4 4 ≤ vn ≤ 5
Zp 9 12 13 14 15
Cho vận tốc nâng là Vn < 1 m/s. Suy ra Zp = 9.
Vậy F0 = 225,5 x 9 = 2029,5 (N)
Dựa vào bảng “Lực kéo cho phép của loại cáp theo tiêu chuẩn ӶOCT 30262-69
[1]”, ta chọn được loại cáp có các thông số sau:
Thông số cáp kéo rèm được chọn: Bảng 4.9
Đường kính cáp dc(mm) 2
Khối lượng tối thiểu/ 100m (kg) 2,07
Cấp độ bền (Mpa) 1600
Lực kéo cho phép [F] (KN) 3,49
DUT.LRCC

4.2.4. Tính chọn tang quấn cáp:
- Chọn loại tang: Tang trơn
- Chọn đường kính tang: D = D1 – dc. Trong đó D1 là đường kính tang kể đến tâm lớp
cáp trong cùng.
Giá trị của D1 được lấy theo đường kính dc của cáp quấn trên tang, theo công thức
D1  dc x e.
Giá trị của hệ số đường kính e được chọn tùy thuộc vào chế độ làm việc của cơ
cấu, theo bảng sau:
Quan hệ giữa chế độ làm việc và giá trị hệ số đường kính e tương ứng: Bảng 4.10
Chế độ
làm
việc
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8
Giá trị
của e
11,2 12,5 14,0 16,0 18,0 20,0 22,4 25,0
Cơ cấu của chúng ta làm việc ở chế độ M1, giá trị của e = 11,2.
Do đó, D1  2 x 11,2 = 22,4(mm)
Chọn D1 = 27 (mm)
Suy ra, D = 27-2 = 25 (mm)
- Chọn chiều dài của tang: (tang trơn): l = l0 + 2δ1;
Với δ1 là chiều dày thành tang của thành bên đầu tang;
δ1 = 0,01.D + 8 = 8,35 (mm). Lấy δ1 = 12 (mm) (để dễ điền đầy khuôn đúc)
l0 là chiều dài làm việc của tang (Chiều dài phần quấn cáp).
Chiều dài l0 được tính như sau:
l0 = Z. (dc + 1,5 mm) (với Z là số vòng cáp quấn trên 1 lớp cáp)
Để tính Z, gọi m là số lớp cáp quấn trên tang, ta có công thức quan hệ giữa chiều
dài cáp quấn trên tang và số lớp cáp m = 30:
Z = 47,5 (vòng). Lấy Z = 48 (vòng)
DUT.LRCC

Suy ra l0 = 168 (mm)
Suy ra Chiều dài tang: l = 168 + 2 x 12 = 192 (mm)
- Chọn đường kính thành tang Da:
Da = D + (m+2).dc = 33 (m)
 Lấy Da = 33 (m)
- Chiều dày của thân tang: δ = δ1 = 12 (mm)
- Hiệu suất của tang và ròng rọc: t = 0,97.
4.2.5. Chọn động cơ:
- Công suất cần thiết trên trục động cơ: lv
ct
N
N 

Trong đó: + Nct: Công suất cần thiết trên trục động cơ (kW)
+ Nlv: Công suất trên trục công tác (kW)
+ : Hiệu suất truyền động chung.
- Xác định Nlv:
Công suất trên trục công tác được tính theo công thức
2.11 20
1
trg
L


:
.
1000
lv
N
F v
=
Trong đó: + F: Lực kéo (lực căng dây) F = T = 451 (N)
+ v: Vận tốc dài của tang: vmax = 0,62 m/s
Suy ra: Nlv = 280 (W)
- Xác định :
Hiệu suất truyền động của toàn bộ hệ thống truyền động được tính theo công thức:
 = đai. tv. ol
3
. tang. kn
Trong đó: kn: Hiệu suất truyền động của khớp nối (1)
tv: Hiệu suất truyền động của bộ truyền trục vít bánh vít (0,4)
tang: Hiệu suất truyền động của tang (0,97)
ol: Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn (0,99)
đai: Hiệu suất truyền động của bộ truyền đai (0,94)
Suy ra:  = 0,94 x 0,4 x 0,993
x 0,97 x 1.
= 0,35 = 35%
DUT.LRCC

Vậy, công suất cần thiết trên trục động cơ là:
lv
ct
N
N 

= 800 (W)
Như vậy ta chọn loại động cơ có hộp số dạng nhông xoắn:
Bảng 4.11: Thông số động cơ kéo rèm được chọn.
Công suất
(W)
Vận tốc
(v/ph)
Khối
lượng
động cơ
(kg)
Momen
xoắnMomen
xoắn (N.m)
Tỉ số
truyền
của hộp
số
Điện áp
hoạt động
(V)
890 2500 4,3 22,5 50:1 24
4.2.6. Phân phối tỷ số truyền:
Ta có đường kính tang là D = 35mm.
Số vòng quay tại trục tang: ntang = nbánh vít = 50 (v/ph)
Suy ra vận tốc dài của tang: Vtang = 0,1 (m/s)
DUT.LRCC

Tỷ số truyền chung toàn máy: dc
chung
lv
n
i
n
 = 50
.
ngoai
chung hop
i i i
 = 50
Mà ihop = 50
Suy ra ingoai = iđai = 1
Công suất trên các trục:
- Trục động cơ: Nđc = 890(W)
- Trục vít: N1 = Nđc. ηkn. ηol = 890. 1. 0,99 = 881,1 (W)
- Trục bánh vít: N2 = N1. ηol. ηtv = 881,1. 0,99. 0,4 = 349 (W)
- Trục tang: N3 = N2 . ηđai. ηkn = 349. 1.1 = 349 (W)
Mômen xoắn trên các trục:
- Trục động cơ: Mdc = 9,55. 106
×
Ndc
ndc
= 9,55. 106
×
0,890
2500
= 3399,8 N. mm
- Trục vít: Mx1 = 9,55. 106
×
N1
n1
= 9,55. 106
×
0,8811
2500
= 3365,802 N. mm
- Trục bánh vít: Mx2 = 9,55. 106
×
N2
n2
= 9,55. 106
×
0,349
50
= 66659 N. mm
- Trục tang: Mx3 = Mx2 = 66659 N. mm
4.2.7. Thiết kế bộ truyền xích:
a. Chọn loại xích:
Ta chọn loại xích ống con lăn.
b. Số răng đĩa xích:
Đĩa xích nhỏ: z1 = 29 – 2.i = 27 (răng)  19 răng (thỏa mãn)
 Số răng đĩa xích lớn: z2 = i.z1 = 27 (răng)
c. Tính bước xích t:
 Công suất tính toán Nt:
Nt = Nbánhvít. K. Kz. Kn = 632,91 (W)
Trong đó:
Nbánhvít = 349W
K: hệ số tải trọng. K = Kđ. Ka. K0. Kđc. Kb = 1,95
Kđ = 1 - Hệ số tải trọng ngoài (trường hợp tải trọng êm)
DUT.LRCC

Ka = 1 - Hệ số chiều dài xích (ứng với khoảng cách trục A = (30~50).t)
Kđc = 1 – Hệ số điều chỉnh lực căng xích (trục có thể điều chỉnh được)
K0 = 1 – Hệ số góc nghiêng của bộ truyền (nhỏ hơn 60 độ)
Kb = 1,5 – Hệ số điều kiện bôi trơn (bôi trơn định kỳ)
Kz: Hệ số răng đĩa dẫn. Kz =
1
25
0,93
27
ol
Z
Z


Kn: Hệ số vòng quay đĩa dẫn. Kn =
1
50
1
50
ol
n
n
 
Theo bảng 6-4/p.106 - “Thiết kế chi tiết máy” – Nguyễn Trọng Hiệp;
Chọn nol = 50 (v/ph)
 Công suất cho phép [N]:
Dựa vào bảng 6-4/p.106 - “Thiết kế chi tiết máy” – Nguyễn Trọng Hiệp;
Ứng với nol = 50 (v/ph); Chọn [N] = 0,8 kW  Nt
Theo đó ta chọn được bước xích tương ứng t = 15,875 mm.
Và diện tích bản lề xích F = 67,5 (mm2
).
d. Các thông số cụ thể của xích:
Dựa vào bảng 6-1/p.103 - “Thiết kế chi tiết máy” – Nguyễn Trọng Hiệp;
Ta chọn được loại xích có thông số sau:
Thông số xích được chọn cho cơ cấu kéo rèm: Bảng 4.12
Bước xích t; mm 15,875
Khoảng cách trong 2 má xích C; mm 9,65
Đường kích ống lót D; mm 10,16
Chiều dài chốt l1; mm 23,7
Chiều rộng dây xích b; mm 14,73
Đường kính chốt d; mm 5,08
Chiều dài ống lót l; mm 13,28
Diện tích bản lề F; mm2
67,5
Tải trọng phá hỏng Q; N 23000
Khối lượng 1 mét xích q; kg 0,96
DUT.LRCC

e. Xác định sơ bộ khoảng cách trục A; Số mắt xích X:
 Khoảng cách trục sơ bộ Asb = 40t;
 Số mắt xích 1 2 2 1 2
2
( ) .
2 2
A t
t A
Z Z Z Z
X

 
 
 = 107.
Lấy X = 108.
 Khoảng cách trục A chính xác:
1 2 1 2
2
2 2
1
( ) 8( )
4 2 2 2
[ ]
Z Z Z Z
X
Z Z
t
A X

  
  
 
A = 642,94 (mm)
Để đảm bảo độ võng bình thường, tránh cho xích khỏi bị căng quá, giảm khoảng
cách trục A một khoảng A = 0,003.A ~ 2 mm.
Cuối cùng, lấy A = 641 mm.
f. Đường kính vòng chia:
0
2
4
180 2
sin( )
c
t b b ac
a
Z
d   

Suy ra 1 2 0
136,74
15,875
180
sin( )
27
c c
d d 
  mm.
g. Chiều rộng đĩa xích B:
B = 0,9.C (với C là chiều rộng trong của 2 má xích)
B = 0,9 x 9,65 = 8,685 (mm)
j. Tính lực tác dụng lên trục Fr:
Fr = Kt. Ft = 1771,93 (N)
Trong đó: Kt = 1,15 – hệ số tác dụng trọng lượng xích lên trục (bộ truyền nằm ngang)
7
6 10 N
Z t n
F
t
 

 
: Lực vòng tác dụng lên đĩa xích.
DUT.LRCC

4.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CUNG CẤP ĂN:
4.3.1. Tính toán động học vít tải:
Hình 4.7 - Sơ đồ phân tích động học cơ cấu vít tải gạo.
4.3.1.1. Tính toán thông số của vít tải:
Hình 4.6 – Minh họa cánh vít tải.
- Kích thước hạt cho gà ăn chủ yếu là 3mm (mịn), 6 mm (vừa), 9mm (thô), chọn loại
hạt vừa 6mm để tính toán thông số vít tải.
- Đường kính ngoài của mặt xoắn Dx, mm.
+ Để vật liệu không bị kẹt trong rãnh xoắn lấy Dx >12 lần kích thước hạt.
+ Chọn Dx = 200 mm.
- Đường kính trục db, mm.
+ db = 0,1.Dx + 35mm =82 x 0,1+35 = 55 mm
-Bước xoắn vít: px, mm
DUT.LRCC

+ Lấy theo kinh nghiệm px = (0,8÷1,0) Dx = 160÷200 mm
+ Theo dãy tiêu chuẩn chọn px = 160 mm
- Số vòng quay của trục vít n: v/ph
+ Theo kinh nghiệm n =50÷150 v/ph
+ Chọn n =100 v/ph
- Khe hở giữa mặt xoắn vít với thành ống e, (mm)
+ e ≥ 2 lần kích thước hạt
+ Chọn e = 12 mm
- Chiều dài trục vít: lx = 5m
- Góc nghiêng của vít so với phương nằm nghiêng ß = 20°
- Chiều dài vận chuyển theo phương ngang L = cos20°.2 = 4,7m
- Năng suất vận chuyển:
+Qt =
A.Vdc.γ.3600.kβ
106
=
8712.0,27.0,396.3600.0,65
106
= 2,17 tấn/h.
Trong đó:
A là diện tích mặt cắt ngang của dòng vật liệu.
A =
π.(Dx2−db
2
).φ
4
=
π.(822−43.22).0,3
4
= 8712 mm2
.
Với φ là hệ số điền đầy ống, giá trị thường dùng là φ=0,25 ÷ 0,4
Chọn φ = 0,3
Vdc là vận tốc di chuyển của dòng vật liệu, m/s
Vdc =
n.px
60.1000
=
100.160
60.1000
= 0,27 m/s.
γ là khối lượng một mét khối vật liệu vận chuyển, t/m3
.
γ = 0,396.
kβ là hệ số giảm năng suất do độ nghiêng đặt máy.
Chọn kβ = 0,65 (theo bảng 7.1 - “Thiết bị nâng chuyển” PGS-TS Nguyễn Văn
Yến)
- Công suất cần thiết trên trục dẫn động Pđc, kW.
+ Pđc =
K.Qt.L.tanβ
360.ɳ0
+
K.Qt.L.C0
360.ɳ0
=0,5 kW.
Với: K là hệ số tải trọng động từ động và mức độ chính xác tải trọng, có thể
DUT.LRCC

lấy giá trị K = 1,2÷1,5, chọn K =1,5.
ɳ0 là hiệu suất của hệ dẫn động từ động cơ đến trục vít xoắn.
ɳ0 = ɳkn. ɳổ bi. ɳổ bi = 1. 0,99. 0,99 = 0,98
C0 là hệ số cản chuyển động của máng, giá trị của C0 phụ thuộc vào ma sát giữa
vật liệu với thành ống, giữa vật liệu với cánh vít xoắn, giữa hạt vật liệu với nhau và ma
sát trong các gối đỡ trục, giá trị của C0 được chọn theo kinh nghiệm
Chọn C0 = 0,92
- Mômen xoắn trên trục vít xoắn T, Nmm
+ T =
9,55.106.Pđc
n
= 47750N. mm
- Lực tác dụng dọc trục Fa (N)
+ Fa =
2.T
dtb.tan(γ+ρ)
= 1198 N. mm
Với dtb là đường kính vòng tròn tính toán lực đẩy
dtb =
Dx+db
2
= 127,5 mm
γ là góc nâng của đường xoắn vít
γ = arctan
Px
π.dtb
= 21,7°
ρ là góc ma sát giữa vật liệu với cánh xoắn, độ:
ρ = arctan(f) = 11,3°
f là hệ số ma sát giữa vật liệu với cánh xoắn, f = 0,2.
4.3.1.2. Chọn động cơ và hộp giảm tốc truyền động vít tải:
- Chọn động cơ thỏa mãn Pđc ≥
Pct
ɳ
: Hiệu suất bộ truyền.
3 2
1
. . . .
n
i d ol br k ot
i
      

  

Tra bảng
2.3
1
19
TL
tr ta có hiệu suất của:
Cặp ổ lăn ηol= 0,99 – 0,995 Chọn ηol = 0,99.
Bộ truyền bánh răng trụ: ηbr = 0,96 - 0,98.
Chọn ηbr = 0,97.

DUT.LRCC

Khớp nối ηk= 0,99 – 1,00
Chọn ηk = 0,99
Cặp ổ trượt ηot= 0,98 – 0,99
Chọn ηot= 0,99
=>   0,993. 0,972. 0,99 . 0,99 = 0,86
=> Pđc ≥
Pct
ɳ
=
0.5
0.86
= 0.58 kw
- Theo trang 320, bảng 1P sách Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp, ta chọn
động cơ có thông số như sau:
Thông số động cơ chọn cho vít tải chuyển thức ăn: Bảng 4.13
Kiểu động
cơ
Công
suất
(kW)
Vận tốc
quay
(v/ph)
Cos φ η%
Tmax
Tđm
TK
Tđm
AO2(AOJI2)
12-6
0,6 910 0,7 70% 2,2 1,8
4.3.1.3. Tính toán hộp giảm tốc (chọn hộp giảm tốc khai triển 2 cấp)
Hình 4.8 - Hộp giảm tốc bánh răng 2 cấp.
DUT.LRCC

- Tỉ số truyền hệ thống:
Uht = Uh =
nđc
nlv
=
910
100
= 9,1.
- Phân bố tỉ số truyền:
Uh = Unhanh. Uchậm
Với hộp giảm tốc khai triển thì: Unhanh = 1,3 Uchậm
Uchậm = √
Uh
1.3
= √
9.1
1.3
= 2,65
Unhanh = 3,43
- Tính công suất trên các trục:
Công suất trên trục 1:
P1 = Pđc. ηol = 0,59 (kW)
Công suất trên trục 2:
P2 = P1. ηbr. ηol = 0,57 (kW)
Công suất trên trục 3(trục công tác):
P3 = P2. ηbr. ηol = 0,55(kW)
- Tính toán số vòng quay các trục.
Vận tốc quay trên trục động cơ:
nđc= 910 (v/ph)
Vận tốc quay trên trục 1:
n1 = nđc = 910 (v/ph)
Vận tốc quay trên trục 2:
n2 =
n1
unhanh
=
910
3,43
= 265,3 (v/ph)
Vận tốc quay trên trục 3 (vận tốc vít tải):
n3 =
n2
uchậm
=
265.3
2,65
= 100,1 (v/ph)
- Tính Momen xoắn trên các trục:
Momen xoắn trên trục 1:
T1 = 9,55. 106
P1
n1
= 6191 (Nmm)
DUT.LRCC

T2 = 9,55. 106
P2
n2
= 20518 (Nmm)
T3 = 9,55. 106
P3
n3
= 47702(Nmm)
Momen xoắn trên trục động cơ:
Tđc = 9,55. 106
Pđc
nđc
= 6296 (Nmm)
Bảng đặc tính của hộp giảm tốc: Bảng 4.14
Trục
Thông số
Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Công tác
Công Suất
(kW)
0.6 0.59 0.57 0.55 0.55
Tỉ số truyền u 1 3.43 2.65 1
Số vòng quay n
(v/ph)
910 910 265.3 100.1 100.1
Momen xoắn T
(Nmm)
6296 6191 20518 47702 47702
4.3.2. Tính toán thiết kế xích treo vận chuyển thức ăn:
Hình 4.9a – Xích treo được áp dụng trong thực tế
DUT.LRCC

Hình 4.9b - Kích thước mặt cắt ngang của ray xích tải treo.
Hình 4.10 - Kích thước xích tải treo.
1
2
3
4
5
Hình 4.11 – Sơ đồ nguyên lý hoạt động của ray và xích tải treo.
- Kiểu ray: Chữ U
+ Tải trọng lớn nhất cho phép: 2 tấn.
+ Kích thước: 42x42
- Khối lượng của vật trên một bộ phận mang Qi (t)
Qi = 5kg = 0,005 tấn (khối lượng một phễu thức ăn tính cả khối lượng phễu)
DUT.LRCC

- Vận tốc chuyển vật liệu:
Chọn vdc = 0,05 m/s, thường dùng vdc = 0,05 ÷ 0,06 m/s
- Chiều dài đường vận chuyển: L = 30m
- Chiều cao nâng: H = 1 (m)
- Bước xích px, chọn px = 150 mm.
- Bước đặt bộ phận mang:
tb = 1 m
- Năng suất vận chuyển Qt (t/h):
Qt = 3600.
Qi
tb
. vdc = 3600.
0,005
1
. 0,05 = 0,9 (t/h)
- Lực cản trên các bánh xe trên đoạn dịch chuyển theo phương ngang Fc1(N):
Fc1 =
(q+q0).g.l.(f.d1+2.μ)
Dbx
=
(20+50).10.30.(6.0,002+2.0,001)
52
= 5,6 N
Với: + q là cường độ khối lượng phân bố trên một bước tb, kg/m
Q=
Qi
tb
=
5
1
= 5 kg/m
+ q0 là cường độ khối lượng của dây xích, xe con và bộ phận mang, kg/m.
q0 =
Qx + Qxe + Qb
tb
=
2
1
= 2 kg/m
+ g là gia tốc trọng trường, lấy g = 10m/s2
.
+ l là chiều dài đoạn dịch chuyển theo phương ngang, l = 30 m.
+ Dbx là đường kính các bánh xe, Dx = 52 mm.
+ d1 là đường kính ngõng trục của ổ đỡ bánh xe, d1 = 6mm.
+ f là hệ số ma sá ổ bi đỡ bánh xe, f = 0,002.
+ μ là hệ số cản lăn của bánh xe trên ray μ = 0,0005.
-Lực cản ở đĩa xích Fc2 (N):
Fc2 = (Fv + Fr + Gđx). f.
d0
Dđx
= (0,2 + 7,8 + 90). 0.02.
36
1262
= 5.5N
Trong đó:
+ Fv là lực căng trên nhánh xích đi vào đĩa xích, N.
Fv = (q + q0). v2
= 70. 0,052
= 0,2 N
+ Fr là lực căng trên nhánh xích đi ra từ đĩa xích.
DUT.LRCC

+ Gđx là trọng lượng của đĩa xích, Gđx = 9 kg.
+ f là hệ số ma sát trượt trong ổ đỡ đĩa xích f = 0,002.
+ d0 là đường kính ngõng trục của ổ đỡ đĩa xích, d0 = 36mm.
+ Dđx là đường kính vòng lăn của đĩa xích, mm.
mm
g
z
g
p
Dđx 1262
25
cot
5
,
0
150
cot
5
,
0
1

































- Lực cản chuyển động ở các bản lề của xích vòng qua các đĩa xích Fc3.
Lấy theo kinh nghiệm Fc3 = 0,05. Fv = 0,01 N.
- Lực cản chuyển động do thành bánh xe ma sát với ray khi bánh xe di chuyển đoạn
cong Fc5.
Lấy theo kinh nghiệm Fc5 = (1,1 ÷ 1,4)Fc1 = 5,6.1.4 = 7,84 N.
- Công suất cần thiết của động cơ:
Pdc =
K. ∑ Fci . vdc
1000. ɳ0
=
1,5. (5,5 + 0,2 + 7,8 + 0,1 + 5,6). 0,05
1000.0,96
= 0,39 kW.
Với: K là hệ số tải trọng lấy K = 1,5
ɳ0 là hiệu suất của hệ dẫn động ɳ0 = 0,96
DUT.LRCC

CHƯƠNG 5:
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC CƠ CẤU TRONG MÔ HÌNH
5.1 Cơ sở lý thuyết các phương án điều khiển:
5.1.1 Phương án điều khiển bằng PLC:
PLC là viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình
được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua các ngôn
ngữ lập trình.
Hình 5.1 Sơ đồ điều khiển bằng PLC.
 Ưu điểm:
Khả năng chống nhiễu tốt.
Cấu trúc dạng module rất thuận tiện cho việc thiết kế, mở rộng, cải tạo, nâng cấp,…
Có những module chuyên dụng để thực hiện những chức năng đặc biệt hay những
modul truyền thông để kết nối PLC với mạng công nghiệp hoặc mạng internet,…
Khả năng lập trình được, lập trình dễ dàng. Không yêu cầu người lập trình giỏi về kiến
thức điện tử mà chì cần nắm vững công nghệ sản xuất và biết lựa chọn thiết bị thích
hợp là có thể lập trình được.
Giá thành cao.
Các module, cảm biển dùng cho PLC rất đắt tiền.
DUT.LRCC

5.1.2 Điều khiển bằng vi điều khiển Arduino:
Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chip, nó thường được sử dụng
để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm
một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng
dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các module vào/ra, các
module biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số.
Hình 5.2 Vi điều khiển Ardruino.
 Ưu điểm:
Giá thành rất rẻ.
Các module cảm biển dùng cho vi điều khiển có thể dễ dàng mua được ở các cửa hàng
linh kiện điện tử với giá rất rẻ.
Yêu cầu có kiến thức cơ bản về ngôn ngữ lập trình.
Dễ bị nhiễu tín hiệu do ảnh hưởng của môi trường
5.1.3 Sử dụng hệ thống điều khiển bằng điện khí nén:
 Ưu điểm:
Dễ dàng điều khiển không cần phải thiết kế chương trình điều khiển như PLC.
Giá thành linh kiện không quá cao.
Đơn giản dễ lắp ráp.
Quá nhiều phần tử chiếm nhiều không gian.
Nếu dùng để điều khiển một hệ thống phức tạp thì mạch điện điều khiển sẽ rắc rối.
DUT.LRCC

Nếu thay đổi chu trình hoạt động của máy bắt buộc phải thay đổi lại kết cấu, thiết kế
lại mạch điều khiển.
5.1.4 So sánh chọn phương án:
Cảm biến có nhiệm vụ nhận tín hiệu và gửi tín hiệu đến ngõ vào của Arduino để
thực hiện các yêu cầu phân tích các tác nhân từ môi trường. Nếu thỏa mãn các điều
kiện đặt ra bên trong Arduino, Arduino sẽ cấp tín hiệu ra. Tín hiệu ra đó sẽ được dẫn
đến ngõ vào của PLC. Lúc đó từ ngõ ra PLC sẽ có nhiệm vụ thực hiện chức năng vận
hành các cơ cấu.
Do đó, ta sẽ vừa kết hợp dùng Arduino và PLC cho hệ thống điều khiển Mô
hình trang trại thông minh vì nó vừa đáp ứng được yêu cầu nêu ra, vừa đáp ứng về mặt
chi phí ở mức độ mô hình hóa sản phẩm.
5.2. Thiết lập chương trình điều khiển cho các cơ cấu:
5.2.1. Chương trình xử lý tín hiệu từ các cảm biến, bộ điều khiển từ xa:
*Chương trình Arduino:
#define lightSensor A0
#define tempSensor A1
#define rainSensor 14
#include "DHT.h"
//declaring the libraries of the Temperature-Humidity Sensor
const int DHTPIN =A3 ;
//Setting up the INPUT of DHT-sensor is A3
const int DHTTYPE=DHT11;
// Declaring type of sensor (the sensor that is used is DHT11)
DHT dht(DHTPIN,DHTTYPE);
int RF[]={2,3,4,5};
#define relay1 6
// Relay điều khiển cơ cấu chấp hành khi ĐỘ ẨM quá ngưỡng trên
#define relay2 7
// Relay điều khiển cơ cấu chấp hành khi ĐỘ ẨM quá ngưỡng dưới
DUT.LRCC

Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh.pdf

Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh.pdf

Similar to Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh.pdf (20)

More from Man_Ebook

More from Man_Ebook (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh.pdf