Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Ứng dụng Solidworks và Cosmos Motion trong việc mô phỏng máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Bông Sen 8

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xây dựng mô hình 3D và mô phỏng máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen - 8; thuận tiện cho việc chỉ đạo gia công chế tạo và chuyển giao công nghệ, đồng thời phân tích ứng suất, biến dạng một số chi tiết làm việc quan trọng của máy làm căn cứ cho việc hoàn thiện thêm kết cấu của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen – 8. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Ứng dụng Solidworks và Cosmos Motion trong việc mô phỏng máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Bông Sen 8

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ---------------------- NGUYỄN THỊ THO ỨNG DỤNG SOLIDWORKS VÀ COSMOS MOTION TRONG VIỆC MÔ PHỎNG MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY LẮP SAU MÁY KÉO BÔNG SEN 8 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP -------------------- Nguyễn Thị Tho ỨNG DỤNG SOLIDWORKS VÀ COSMOS MOTION TRONG VIỆC MÔ PHỎNG MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY LẮP SAU MÁY KÉO BÔNG SEN 8 Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông - lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Nhật Chiêu Hà Nội, 2010
i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian hoàn thành luận văn tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp này cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu đã dành nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và cung cấp nhiều tài liệu có giá trị cho tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình. Tôi trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng cán bộ giáo viên, công nhân viên chức Trường Đại học Lâm Nghiệp và các thầy cô giáo, các nhà khoa học ngoài trường đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành nhiệm vụ; Tôi trân trọng cảm ơn Trung tâm thực nghiệm khoa Cơ điện và công trình, cùng các đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ, đóng góp những ý kiến bổ ích và cung cấp những tài liệu quan trọng để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Xin trân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố, Mẹ cùng gia đình đã thường xuyên quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện tốt nhất về tinh thần cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vừa qua. Tôi xin cam đoan số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Xin trân trọng cảm ơn!
ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn ...................................................................................................................... i Mục lục............................................................................................................................ii Danh mục các hình ........................................................................................................iv ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................. i Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................................. 3 1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị để tạo hố trồng cây. ...................... 3 1.1.1 Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây trên thế giới. ...................... 3 1.1.2. Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây ở Việt Nam........................ 6 1.2. Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông sen - 8 .......................................................................................................... 10 1.3. Các phần mềm ứng dụng trong thiết kế, mô phỏng máy. .................... 12 Chương 2: MỤC TIÊU ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NỘI DUNG .............................18 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................18 2.1. Mục tiêu................................................................................................ 18 2.2. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................... 18 2.3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 20 2.4. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ................................................. 20 Chương 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3D MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY VỚI DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ LẮP TRÊN MÁY KÉO BÔNG SEN 8..............................21 3.1. Xây dựng mô hình 3D các bộ phận chính của máy kéo Bông sen - 8 . 21 3.1.1. Mô hình 3D các chi tiết cụm đầu máy. ......................................... 21 3.1.2. Xây dựng mô hình 3D của cụm hộp số và khung đỡ đầu máy ...... 23 3.2. Xây dựng mô hình 3D của cụm puly vấu. ........................................... 26 3.3. Xây dựng mô hình 3D hộp giảm tốc. ................................................... 30 3.4. Mô hình 3D các chi tiết khác của máy khoan hố. ................................ 35
iii 3.5. Mô hình 3D các chi tiết của cụm bánh trước. ...................................... 37 Chưong 4: LẮP RÁP VÀ MÔ PHỎNG MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY........39 4.1. Lắp ráp máy khoan hố trồng cây. ......................................................... 39 4.2. Mô phỏng động máy khoan hố trồng cây. ........................................... 43 4.2.1. Phương pháp mô phỏng máy bằng Cosmos Motion. .................... 43 4.2.2. Xây dựng mô hình mô phỏng máy khoan hố trồng cây bằng Cosmos Motion........................................................................................ 44 4.3. Khảo sát ứng suất biến dạng một số chi tiết của máy khoan hố trồng cây. 46 Chương 5: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...........................................................52 5.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm. ..................................................... 52 5.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm. ................................................... 52 5.3.Các thông số cần đo và thiết bị đo. ....................................................... 52 5.4. Tiến hành thực nghiệm......................................................................... 54 5.5. Xử lý kết quả thực nghiệm. .................................................................. 56 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................................57 Kết luận ...................................................................................................... 57 Khuyến nghị: .............................................................................................. 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
iv DANH MỤC CÁC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Máy khoan hố một người điều khiển 4 1.2 Máy khoan hố lắp sau máy kéo được dẫn động từ trục thu công suất 4 1.3 Máy khoan hố hai người khiêng 5 1.4 Một số loại lưỡi khoan hố trồng cây thông dụng 6 1.5 Máy khoan hố ES – 35B 7 1.6 Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí 11 2.1 Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí. 18 2.2 Cụm puly vấu 19 3.1 Cụm đầu máy của máy kéo Bông Sen - 8. 23 3.2 Cụm khung đỡ đầu máy. 24 3.3 Cụm hộp số. 24 3.4 Cấu trúc các chi tiết còn lại của máy kéo 25 3.5 Mô hình 3D máy kéo Bông Sen - 8 26 3.6 Đầu trục thu công suất 26 3.7 Mặt bích đầu trục 27 3.8 Đầu nối trục 27 3.9 Bạc trượt 27 3.10 Bánh đai nhỏ 28 3.11 Vấu 28 3.12 Tải tất cả các chi tiết vào môi trường lắp ráp 29 3.13 Cụm puly vấu 29 3.14 Bánh răng côn lớn 30 3.15 Bánh răng côn nhỏ 31 3.16 Moayơ bánh côn lớn 31 3.17 Trục then hoa 32
v 3.18 Thân đỡ trục vào 32 3.19 Trục bánh côn nhỏ 33 3.20 Vỏ hộp giảm tốc 33 3.21 Giá đỡ hộp giảm tốc 34 3.22 Tải tất cả các chi tiết vào môi trường lắp ráp 34 3.23 Mô hình 3D hộp giảm tốc bánh răng côn sau khi lắp ráp 35 3.24 Khung đỡ hộp giảm tốc 36 3.25 Giá chốt 36 3.26 Tay đòn 36 3.27 Mũi khoan 37 3.28 Cụm bánh trước 38 4.1 Mô hình 3D máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Bông Sen - 8. 40 4.2 Mô phỏng tháo lắp các chi tiết của máy khoan 41 4.3 Mô phỏng lắp ráp cụm puly vấu. 42 4.4 Mô hình mô phỏng bộ phận dẫn động cho mũi khoan hố. 46 4.5 Mô hình lưỡi khoan để mô phỏng ứng suất, biến dạng. 49 4.6 Kết quả mô phỏng ứng suất 50 4.7 Kết quả mô phỏng biến dạng của lưỡi khoan 51 5.1 Bố trí tenzô điện trở trên trục mũi khoan 52 5.2 Sơ đồ cầu đủ điện trở 53 5.3 Nối cầu đo với cụm phát của bộ thu phát không dây 53 5.4 Spider 8 và bộ thu phát không dây 54 5.5 Kết nối các thiết bị đo 54 5.6 Khâu đo mô men xoắn trục mũi khoan dạng khung 55 5.7 Tiến hành thực nghệm 55 5.8 Kết quả đo mômen xoắn trên trục mũi khoan 56
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay rừng tự nhiên ở nước ta còn lại rất ít, đất trống đồi núi trọc còn chiếm diện tích khá lớn. Việc khôi phục và trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc là nhiệm vụ quan trọng của ngành Lâm nghiệp. Trong việc trồng và chăm sóc rừng, khâu đào hố trồng cây là khâu công việc nặng nhọc tốn nhiều công sức. Để nâng cao năng suất, cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động, đẩy nhanh tốc độ trồng rừng phủ xanh đất trống đồi núi trọc cần phải nghiên cứu, áp dụng những công cụ cơ giới hoá phù hợp cho các khâu này. Ở Việt Nam, đề tài trọng điểm cấp Bộ: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp với nguồn động lực cỡ nhỏ để đào hố trồng cây, phát thực bì phục vụ trồng và chăm sóc rừng” đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông sen - 8 để khoan hố trồng cây trên địa hình thoải. Để chế tạo mẫu máy này nếu bản vẽ thiết kế là các bản vẽ AutoCAD 2D cần nhiều công kỹ thuật trong việc giám sát, hướng dẫn. Trong chuyển giao công nghệ cần hướng dẫn cho công nhân, nông dân về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, tháo, lắp, sử dụng và sửa chữa. Điều này cũng khó khăn nếu dùng các bản vẽ AutoCAD 2D. Mặt khác, máy được thiết kế theo phương pháp sức bền vật liệu với việc chọn hệ số an toàn cao. Do đó cũng có thể dẫn đến một số chi tiết thừa hoặc chưa đảm bảo bền. Để có các bản vẽ 3D dễ hiểu, trình diễn việc tháo lắp và mô phỏng chuyển động, đồng thời phân tích ứng suất biến dạng phục vụ cho việc chế tạo, hoàn thiện và chuyển giao phục vụ sản xuất, tôi tiến hành đề tài: "Ứng dụng Solidworks và Cosmos Motion trong việc mô phỏng máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen 8”.
2 Ý nghĩa khoa học của đề tài. Xây dựng mô hình 3D của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông Sen - 8 bằng Solidworks; ứng dụng Cosmos Motion trong việc mô phỏng động, mô phỏng tháo, lắp máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông Sen – 8; phân tích ứng suất, biến dạng một số chi tiết của máy này. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Kết quả nghiên cứu của đề tài phục vụ cho việc chế tạo, chuyển giao công nghệ máy khoan hố trồng cây và hoàn thiện mẫu máy theo hướng giảm trọng lượng, đảm bảo độ bền cho các chi tiết.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về công nghệ và thiết bị để tạo hố trồng cây. 1.1.1 Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây trên thế giới. Muốn cơ giới hoá khâu làm đất trồng rừng người ta phải xét đến yêu cầu kỹ thuật về đất trồng rừng và điều kiện kinh tế cụ thể. Một trong những yêu cầu làm đất trồng rừng là đất phải tơi xốp để cho cây phát triển, có khả năng giữ nước và bảo vệ đất, chống xói mòn duy trì độ phì trong đất. Từ những yêu cầu đó mà vấn đề làm đất, đào hố trồng cây cần có các yêu cầu kỹ thuật chặt chẽ phụ thuộc vào từng loại đất, từng loại địa hình, loại cây khác nhau. Việc tạo đào hố trồng cây có rất nhiều hình thức phong phú. Hiện nay trên thế giới có nhiều loại máy đào hố trồng cây có kích cỡ khác nhau. Đa số các loại máy này đều làm việc trên nguyên tắc máy khoan hố: chuyển động quay tròn của mũi khoan thực hiện nhờ dẫn động từ trục động cơ đốt trong hoặc từ trục thu công suất của máy kéo qua các bộ phận truyền lực. Chuyển động lên xuống của mũi khoan được thực hiện nhờ hệ thống thuỷ lực của máy kéo hoặc dùng chính lực của tay người điều khiển cộng với trọng lượng của bản thân máy khoan. Các nước: Nhật, Mỹ, Úc,… người ta đã sử dụng rộng rãi các loại máy khoan hố trồng cây cầm tay và máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo. Gần đây các nước phát triển như: Nhật, Mỹ, Đức, Thuỵ Điển,… cũng đã sản xuất nhiều loại máy khoan hố cầm tay một người điều khiển có kết cấu gọn nhẹ. Tuy nhiên những máy này giá mua đắt, hơn nữa công suất nhỏ không khoan được hố có kích thước yêu cầu, máy do người mang trên tay nên người sử dụng nhanh mệt mỏi (hình 1.1).
4 Hình 1.1: Máy khoan hố một người điều khiển Ở một số nước như: Đức, Nga, Tiệp, Canada,… đào hố trồng cây hay đào hố để phục vụ vào các công việc khác người ta chủ yếu dùng máy khoan hố như: ES - 35B(Đức), VINMAN, ES- 35G, BM - 45, MOTOROBOT, PK - 62…. Ở Nga đã có phát minh máy cuốc hố trồng cây lắy sau máy kéo, làm việc theo nguyên lý dùng cơ cấu cam kết hợp với lò xo để tạo ra hố, tuy nhiên mẫu máy này chưa được sản xuất hàng loạt và chưa thấy áp dụng rộng rãi. Ở nhiều nước phát triển đã chế tạo các loại máy khoan hố trồng cây lắp sau các loại máy kéo bánh hơi. Các loại máy kéo này có hai chuyển động là: chuyển động quay và chuyển động lên xuống của mũi khoan. Chuyển động quay của mũi khoan nhờ dẫn động cơ khí từ trục thu công suất phía sau của máy kéo, qua truyền lực các đăng và qua hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc trục vít. Chuyển động lên xuống của lưỡi khoan được thực hiện nhờ hệ thống treo phía sau máy kéo với dẫn động thuỷ lực (hình 1.2 Hình 1.2: Máy khoan hố lắp sau máy kéo được dẫn động từ trục thu công suất
5 Công việc đào hố không chỉ phục vụ cho việc trồng cây mà còn phục vụ cho rất nhiều việc khác như: đào hố để đưa phân bón vào rễ gốc cây làm cho hiệu quả phân bón tăng 200% so với công việc bón phân trên mặt đất. Khoan hố để chôn cọc nhà tạm, nhà du lịch trong các trang trại nông - lâm nghiệp hay khu du lịch. Các công việc này thường dùng lưỡi khoan xoắn hoặc lưỡi khoan cánh nâng, khoan hố sâu từ 50 cm đến 100cm đưa đất ra ngoài hố khoan, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chôn cọc hay cột. Công việc khoan hố còn được áp dụng trong việc thăm dò sơ bộ nền đất xây dựng đường lâm nghiệp. Việc trồng cây trên các công viên, bờ đường hè phố thường trồng các cây to vị trí hố chính xác, điều kiện địa hình thuận lợi người ta dùng mũi khoan xoắn ốc hay mũi khoan dạng thìa để khoan, mũi khoan có đường kính khoảng 40cm đến 100cm có khả năng khoan với độ sâu từ 50cm đến 120cm, có nhiều trường hợp phải kết hợp với đào thủ công bằng cuốc, xẻng,…. Đối với việc trồng cây lâm nghiệp thường là trồng cây nhỏ, khối lượng trồng lớn với những điạ hình phức tạp có nhiều cây thực bì người ta khoan hố chủ yếu bằng lưỡi khoan dạng khung, lắp trên máy khoan hai người khiêng (hình 1.3). Công việc đào hố bằng thủ công (cuốc chuyên dùng) cũng được người ta áp dụng ở những địa hình đặc biệt khó khăn. Hình 1.3. Máy khoan hố hai người khiêng
6 Bộ phận làm việc của máy khoan hố là mũi khoan. Hiện nay có khoảng hơn 10 loại lưỡi khoan hố được sử dụng cho nhiều loại đất khác nhau. Hình 1.4: giới thiệu một số loại lưỡi khoan thông dụng. a b c Hình 1.4: Một số loại lưỡi khoan hố trồng cây thông dụng a,b: lưỡi khoan hình xoắn ốc; c: lưỡi khoan dạng khung 1.1.2. Công nghệ và thiết bị tạo hố trồng cây ở Việt Nam. Ở nước ta hiện nay việc đào hố trồng cây chủ yếu bằng công cụ thủ công, người lao động phải làm việc trong điều kiện cực kỳ nặng nhọc, năng suất lao động thấp. Vì vậy việc áp dụng cơ giới hoá vào sản xuất lâm nghiệp, tạo ra và sử dụng các loại đào hố trồng cây là việc làm hết sức cần thiết. Để đào hố bằng thủ công người ta dùng cuốc, thuổng, mai,…. Đất sau khi thu dọn, làm sạch thực bì, san ủi,…. người công nhân dùng cuốc, thuổng, mai đào hố, tạo thành hố để trồng cây. Đất rừng nước ta có nhiều nơi có địa hình chia cắt, hiểm trở, độ dốc lớn. Tuy nhiên, ở nhiều nơi đất trống đồi trọc lại phân bố trên địa hình thoải với diện tích đất lớn (như ở Tây Nguyên, Tây Bắc, và nhiều nơi ở các tỉnh Trung du miền núi phía Bắc,…); ở đây hoàn toàn có thể áp dụng những công cụ cơ giới hoá cho việc đào hố trồng cây. Việc tận dụng những nguồn động lực có sẵn trong nước, tạo thêm những thiết bị chuyên dùng lắp với chúng để
7 cơ giới hoá các khâu sản xuất lâm nghiệp trước hết khâu đào hố trồng cây là hướng đi thích hợp. Vào những năm 1960-1980 nước ta đã nhập rất nhiều loại máy khoan hố trồng cây cầm tay hai người khiêng loại ES - 35B (hình 1.5) do Đức chế tạo, loại máy này mômen quay được truyền từ trục động cơ qua côn ly tâm, qua bộ truyền bánh răng nón, qua khớp nối trục, qua hộp giảm tốc đến mũi khoan. Hành trình lên xuống của mũi khoan là nhờ lực ấn tay người điều khiển cộng với trọng lượng bản thân máy. Loại máy này trong những năm 1960 - 1970 đã được sử dụng ở nhiều vùng để đào hố trồng cây. Tuy nhiên máy này còn có một số nhược điểm là trọng lượng máy nặng, khi khoan máy rung động, khi lưỡi khoan ăn vào đất tạo ra momen phản kháng tác động lên tay hai người điều khiển, người sử dụng rất mệt nhọc. Hơn nữa, lưỡi khoan có kết cấu chưa phù hợp với đất Việt Nam, lực ấn lớn, sau khi khoan thành hố bị miết, ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây trồng. Ngoài ra việc khởi động máy còn nặng nề, một số bộ phận dễ hư hỏng trong khi không có phụ tùng thay thế. Vì vậy cho đến nay loại máy này hầu như không còn được sử dụng ở nước ta Hình 1.5: Máy khoan hố ES – 35B
8 Năm 1970 theo chương trình hợp tác với Thuỵ Điển chúng ta đã nhập vào một số công cụ tạo hố trồng cây bán cơ giới. Nguyên tắc làm việc của công cụ này hoàn toàn bằng dẫn động cơ khí, dùng lực chân người công nhân ấn hai má ghép ngập sâu vào trong đất từ 15cm đến 20cm rồi xoay chốt làm hai má ghép tách ra ép chặt đất sang hai bên tạo nên hố trồng cây. Loại máy này chỉ được áp dụng hạn chế ở nơi đất tơi xốp và trồng cây có bầu nhỏ. Sau khi đất nước ta thống nhất năm 1976 một số lâm, nông trường ở miền Nam đã áp dụng một số thiết bị lắp sau máy kéo để khoan hố trồng cây đạt hiệu quả rất cao. Ở vùng Tây Nguyên, người ta đã sử dụng một số máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo bánh hơi như MTZ - 50, UTB để đào hố trồng cây cao su và cây cà phê. Những máy kéo này là những máy kéo bánh hơi nông nghiệp có công suất tương đối lớn, trong khi đó máy khoan hố chỉ cần sử dụng một phần nhỏ công suất, khi khoan hố không sử dụng hết công suất của máy kéo. Để sử dụng có hiệu quả các loại máy khoan hố trồng cây đã nhập vào nước ta, tăng cường cơ giới hoá khâu làm đất lâm nghiệp, để đáp ứng được nhu cầu đào hố trồng cây từ trước đến nay đã có một số tác giả nghiên cứu về máy khoan hố và cải tiến các loại lưỡi khoan hố trồng cây. Từ những năm 1970 khoa Cơ giới trồng rừng (nay thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) đã nghiên cứu cải tiến máy khoan hố trồng cây ES - 35B: Nghiên cứu cải tiến hộp khởi động máy tạo thuận lợi dễ khởi động cho máy khoan hố trồng cây đã đạt được những kết quả tốt; Cải tiến lưỡi khoan dạng xoắn ốc mục đích làm giảm trọng lượng của mũi khoan mà vẫn đảm bảo được chất lượng khoan hố trồng cây; Cải tiến ống xả, cải tiến lưỡi khoan ruột gà, cải tiến lưỡi khoan dạng khung cho phù hợp hơn với điều kiện Việt Nam.
9 Năm 1998 nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học K41, khoa Công nghiệp và phát triển nông thôn trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu:”Sự ảnh hưởng của tải trọng ấn khi khoan và độ cứng của đất tới mômen cản của đầu trục máy khoan” [1]. Ở Trường Đại học Lâm nghiệp, năm 2002 thạc sỹ Hoàng Hữu Đao đã thực hiện đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số hình học của lưỡi khoan đến tiêu hao công suất và độ nén chặt của thành hố" đã xác định được một số thông số tối ưu của lưỡi khoan dạng khung [5]. Tác giả đã xác định được: Ảnh hưởng của các thông số hình học của lưỡi khoan đến tiêu hao công suất và độ nén chặt của thành hố; xây dựng được mô hình hồi quy thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số cấu tạo chính như góc sau  , góc mài  , và độ tù  của lưỡi khoan dạng khung tới mômen cản tác dụng lên trục khoan và do đó ảnh hưởng tới tiêu hao công suất khi khoan hố trồng cây; xây dựng được mô hình hồi quy thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số cấu tạo chính như góc sau  , góc mài  , và độ tù  của lưỡi khoan dạng khung tới độ nén chặt đất trên thành hố khoan. Cũng ở trường Đại học Lâm nghiệp trong những năm qua một số sinh viên làm khoá luận tốt nghiệp đã nghiên cứu và thiết kế nhiều kiểu máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo cỡ nhỏ bốn bánh và hai bánh. Năm 2002, kỹ sư Nguyễn Hồng Quang, đã thực hiện đề tài thiết kế máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông sen – 8 [20]. Năm 2003, kỹ sư Đinh Thị Thu Hà, đã thực hiện đề tài thiết kế máy khoan hố trồng cây với dẫn động thuỷ lực lắp sau máy kéo Bông sen – 20[6]. Năm 2003, kỹ sư Nguyễn Thị Diện, đã thực hiện đề tài thiết kế máy cuốc hố trồng cây lắp sau máy kéo Bông Sen – 20 [4]. Năm 2004, kỹ sư Vương Văn Minh, đã thực hiện đề tài thiết kế bộ phận điều khiển tự động máy khoan hố trồng cây dẫn động thuỷ lực 180 [17].
10 Năm 2005, kỹ sư Lưu Thị Thuỳ Linh, đã thực hiện đề tài thiết kế máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Shibaura [16]. Những đề tài trên là những nghiên cứu lý thuyết mang tính thăm dò chứ chưa thể chế tạo và đưa vào sản xuất. Năm 2005 đề tài trọng điểm cấp Bộ: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp với nguồn động lực cỡ nhỏ để đào hố trồng cây, phát thực bì phục vụ trồng và chăm sóc rừng” do PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông Sen - 8 để khoan hố trồng cây trên địa hình thoải [3]. Kết quả đề tài đã: Xác định được mômen cản và tiêu hao công suất trên trục máy khoan khi khoan hố trồng cây bằng hai loại mũi khoan thông dụng (là mũi khoan dạng khung và mũi khoan xoắn ruột gà) trên một số dạng đất rừng điển hình ở miền Bắc nước ta; đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông Sen – 8 để khoan hố trồng cây trên địa hình thoải. Năm 2006, PGS.TS. Nông Văn Vìn trong khi thực hiện đề tài cấp nhà nước KC 07 - 26 đã thiết kế chế tạo và khảo nghiệm trong sản xuất máy khoan hố trồng cây lắp sau máy kéo Shibaura [21]. 1.2. Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông sen - 8 Năm 2005, để tạo ra công cụ cơ giới hoá cho việc đào hố trồng cây, nâng cao năng suất, giải phóng sức lao động thủ công nặng nhọc, mang lại hiệu quả kinh tế. Đề tài cấp bộ do PGS.TS. Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì đã thành công trong việc nghiên cứu thiết kế chế tạo và thử nghiệm thiết bị chuyên dùng lắp với nguồn động lực cỡ nhỏ để đào hố trồng cây, một trong những sản phẩm của đề tài là máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí lắp trên máy kéo Bông Sen – 8 (hình 1.6).
11 Hình 1.6: Máy khoan hố trồng cây với dẫn động cơ khí. Máy kéo Bông Sen – 8 gồm hai phần chính là động cơ và hệ thống truyền lực. Động cơ của máy kéo là động cơ Diezel R180 có số vòng quay 2400 vòng/phút, công suất 8 mã lực. Hệ thống truyền lực gồm bộ truyền dây đai, côn ma sát, hộp số, ly hợp vấu chuyển hướng và cặp bánh chủ động. Động cơ được lắp trên khung, khung lắp cứng vào hộp số của máy kéo. Trong thực tế loại máy kéo này chủ yếu dùng trong nông nghiệp hầu như chưa được áp dụng vào sản xuất lâm nghiệp vì chưa có những thiết bị chuyên dùng. Để sử dụng máy kéo cỡ nhỏ cho sản xuất lâm nghiệp, cho trang trại cần phải nghiên cứu chế tạo ra các thiết bị chuyên dùng lắp với chúng. Với cấu tạo và đặc tính kỹ thuật nêu trên, máy kéo Bông Sen – 8 được chọn làm nguồn động lực cho máy khoan hố trồng cây ở đề tài cấp bộ.
12 Máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Bông Sen - 8 gồm các bộ phận chính như: cụm puly vấu, bộ truyền đai, hộp giảm tốc bánh răng côn, giá đỡ hộp giảm tốc, tay đòn, mũi khoan,…. Cụm puly vấu có kết cấu đặc biệt để đàu trục thu công suất chỉ truyền mômen xoắn chứ không chịu lực ngang. Truyền động cho mũi khoan được thực hiện từ trục thu công suất của máy kéo qua cụm puly vấu qua bộ truyền đai, qua cặp bánh răng côn của hộp giảm tốc, qua ống nối đến trục mũi khoan. Hộp giảm tốc bánh răng côn làm nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ trục nằm ngang sang trục thẳng đứng vuông góc với mặt đất và tăng mômen quay. 1.3. Các phần mềm ứng dụng trong thiết kế, mô phỏng máy. Hiện nay, việc mô hình hoá trên máy tính các kết cấu, chi tiết cơ khí,… đang là một nhu cầu ngày càng tăng trong các lĩnh vực sản xuất cũng như trong công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học. Nhiều phần mềm nổi tiếng đã ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu này. Tuy nhiên mỗi phần mềm đều có những mặt mạnh riêng cũng như có những mặt hạn chế. Do đó nhiệm vụ của nhà thiết kế là phải biết rõ và vận dụng được các ưu điểm của một phần mềm vào trong công việc của mình. Phần mềm AutoCAD. Phần mềm AutoCAD là một trong những phần mềm phổ biến và được nhiều người sử dụng trong các phần mềm trợ giúp thiết kế CAD[15]. Phần mềm AutoCAD là phần mềm dùng thực hiện các bản vẽ kỹ thuật trong các ngành: Xây dựng, Cơ khí, Kiến trúc, Điện, Bản đồ….AutoCAD là công cụ hỗ trợ đắc lực cho các cán bộ kỹ thuật, kiến trúc sư, kỹ thuật viên, công nhân kỹ thuật, hoạ viên,…hoàn thành các sản phẩm thiết kế của mình. Sử dụng phần mềm AutoCAD chúng ta có thể vẽ thiết kế các bản vẽ hai chiều 2D, thiết kế mô hình ba chiều 3D, tô bóng các vật thể. Phần mềm này có
13 các đặc điểm nổi bật là: Chính xác; năng suất cao nhờ các lệnh sao chép (thực hiện bản vẽ nhanh); dễ dàng trao đổi giữ liệu với các phần mềm khác. AutoCAD là một trong các phần mềm thiết kế sử dụng cho máy tính cá nhân. Đây là phần mềm có tính chính xác cao, lưu trữ dữ liệu chính xác. Sử dụng AutoCAD trao đổi dữ liệu bản vẽ với các đồng nghiệp, khách hàng….Phần mềm AutoCAD tương thích với các phần cứng và phần mềm phổ biến trên thị trường. Sự phát triển của phần mềm gắn với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ thông tin. Phần mềm Autodesk Inventor. Phần mềm Autodesk Inventor đã thể hiện được các mặt mạnh của một phần mềm CAD từ lĩnh vực mô hình hoá 3D đến việc xây dựng các bản vẽ kỹ thuật [10]. Autodesk Inventor là một hệ thống thiết kế cơ khí 3D được xây dựng với công nghệ thích nghi (adaptive technology) cùng với các khả năng mô hình hoá khối rắn. Autodesk Inventor cung cấp các công cụ cần thiết để thực hiện các dự án thiết kế, từ việc vẽ phác ban đầu cho đến việc hình thành các bản vẽ kỹ thuật cuối cùng. Phần mềm Autodesk Inventor gồm có các công cụ tạo mô hình 3D, quản lý thông tin, làm việc nhóm và các hỗ trợ kỹ thuật. Với Autodesk Inventor, ta có thể: Tạo các mô hình 3D và các bản vẽ 2D; tạo các chi tiết thích nghi, các chi tiết và các bản vẽ lắp nhóm; quản lý hàng ngàn các chi tiết và các mô hình lắp ghép lớn; sử dụng các ứng dụng third-party với chương trình dao diện API (Application Program Interface); sử dụng VBA để truy cập Autodesk Inventor API. Tạo các chương trình thực hiện các chức năng có tính lặp. Từ thực đơn Help, chọn Programmer Help; nhập các file SAT, STEP, AutoCAD, Autodesk Mechanical Desktop để dùng cho Autodesk Inventor. Xuất các file Autodesk Inventor sang AutoCAD, Autodesk Mechanical