LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin cảm ơn quý thầy cô trong khoa Cơ khí và bộ môn Cơ điện tử đã
tận tình và hết lòng truyền đạt những kiến thức cho em trong suốt quãng thời gian em học
tập tại trường.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Đoàn Thế Thảo. Người thầy đã hết lòng
giúp đỡ, hướng dẫn em trong quá trình thực hiện luận văn này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp CK10CD2. Những người đã giúp
đỡ em trong suốt quá trình học tập và luận văn cuối khóa.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy phản biện và các thầy trong hội động bảo
vệ luận văn đã dành thời gian để nhận xét và giúp đỡ em trong quá trình bảo vệ luận văn.
Cuối lời, em xin gửi lời chúc sức khỏe đến các thầy cô trong khoa Cơ khí và bộ môn
Cơ điện tử.

Sinh viên
Phạm Văn Tiến

i


TÓM TẮT
Mục tiêu của đề tài là thiết kế máy ấp trứng có khả năng đảo trứng tự động, đảm bảo
nhiệt độ ổn định nhằm đạt hiệu suất trứng nở cao nhất.
Các nhiệm vụ chính: thiết kế mô hình cơ khí, thiết kế mạch điện, từ đó xây dựng
giải thuật điều khiển nhằm giúp máy ấp trứng hoạt động ổn định, đạt hiệu hiệu suất cao
nhất.
Tổ chức luận văn gồm các chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Thiết kế, tính toán mô hình cơ khí
Chương 3: Thiết kế mạch điện
Chương 4: Điều khiển mô hình
Chương 5: Tổng kết và hướng phát triển đề tài

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... i
TÓM TẮT ....................................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH SÁCH HÌNH VẼ ............................................................................................. v
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ....................................................................................... 1
1.1. Giới thiệu về máy ấp trứng gia cầm .................................................................. 1
1.1.1. Yêu cầu từ thực tế ....................................................................................... 1
1.1.2. Giới thiệu các mô hình lò ấp trứng ............................................................. 1
1.1.3. Thiết kế máy ấp trứng công suất 2300 trứng/mẻ ấp ................................... 9
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CƠ KHÍ .................................. 13
2.1. Tính toán và chọn động cơ .............................................................................. 13
2.2. Tính toán các bộ truyền ................................................................................... 15
2.2.1. Tính bộ truyền xích .................................................................................. 15
2.1.2. Tính toán bộ truyền trục vít – bánh vít ..................................................... 17
2.3. Tính toán trục và chọn then ............................................................................. 20
2.4. Chọn ổ lăn. ...................................................................................................... 30
2.5. Cấu tạo máy ấp trứng ...................................................................................... 34
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ................................................................... 37
3.1. Mạch nguồn ..................................................................................................... 37
3.2. Mạch điều khiển PIC16f877A......................................................................... 38
3.3. Mạch cảm biến DS18B20................................................................................ 39
3.4. Mạch hiển thị LCD và bàn phím. .................................................................... 42
3.5. Mạch đồng bộ pha ........................................................................................... 42
3.6. Mạch công suất ................................................................................................ 43
CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH ................................................................... 45

4.1. Quy trình hoạt động máy ấp trứng .................................................................. 45
iii


4.2. Đọc nhiệt độ cảm biến DS18B20 .................................................................... 47
4.2.1 Khởi động xung reset và nhận tín hiệu từ DS18B20 ................................. 48
4.2.2. Ghi (write) và đọc (read) giá trị nhiệt độ .................................................. 49
4.3. Điều khiển cấp nhiệt máy ấp trứng ................................................................. 51
4.4. Đảo chiều động cơ xoay chiều một pha .......................................................... 54
4.4.1. Động cơ xoay chiều một pha .................................................................... 54
4.4.2. Đảo chiều quay của đông cơ xoay chiều một pha .................................... 55
CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ............................ 61
5.1. Kết quả đạt được.............................................................................................. 61
5.1.1. Nội dung đã hoàn thành ............................................................................ 61
5.1.2. Một số hạn chế của đề tài .......................................................................... 61
5.2. Hướng phát triển của đề tài ............................................................................. 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 62

iv


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1 Máy ấp trứng 5000 trứng/mẻ ........................................................................ 3
Hình 1.2 Máy ấp tĩnh ................................................................................................... 4
Hình 1.3 Máy ấp quạt .................................................................................................. 5
Hình 1.4 Cơ chế tiếp xúc làm nóng trứng.................................................................... 6
Hình 1.5 Máy ấp tiếp xúc............................................................................................. 7
Hình 1.6 Máy ấp trứng GTL 1000 ............................................................................... 8
Hình 1.7 Máy ấp trứng OXY GTL 240K .................................................................... 8
Hình 1.8 Mô hình máy ấp trứng .................................................................................. 9

Hình 1.9 Phương pháp đảo trứng ............................................................................... 11
Hình 1.10 Dụng cụ soi trứng ..................................................................................... 11
Hình 2.1 Phân tích lực trục vít ................................................................................... 21
Hình 2.2 Biểu đồ momen trục vít .............................................................................. 22
Hình 2.3 Kết cấu trục vít............................................................................................ 23
Hình 2.4 Phân tích lực trục tải ................................................................................... 25
Hình 2.5 Biểu đồ momen trục tải............................................................................... 27
Hình 2.6 Phân tích lực ổ lăn ...................................................................................... 30
Hình 2.7 Phân bố lực của trục tải............................................................................... 33
Hình 2.8 Khung để trứng ........................................................................................... 34
Hình 2.9 Tấm cách nhiệt ............................................................................................ 35
Hình 2.10 Dây điện trở .............................................................................................. 36
Hình 2.11 Phương pháp đảo trứng ............................................................................. 36
Hình 2.12 Cơ cấu trục vít – bánh vít.......................................................................... 37
Hình 3.1 Mạch ứng dụng IC LM2576 ....................................................................... 38
Hình 3.2 Sơ đồ mạch nguồn ...................................................................................... 38
Hình 3.3 Mạch điều khiển PIC16f877A .................................................................... 39
Hình 3.4 Cảm biến DS18b20 ..................................................................................... 39
v


Hình 3.5 Sơ đồ chân................................................................................................... 40
Hình 3.6 Phiên bản chống thấm của cảm biến nhiệt độ DS18B20 ............................ 40
Hình 3.7 Kết nối DS18B20 với vi điều khiển............................................................ 41
Hình 3.8 Mạch cảm biến DS18B20 ........................................................................... 41
Hình 3.9 Mạch hiển thị LCD ..................................................................................... 42
Hình 3.10 Mạch đồng bộ ........................................................................................... 43
Hình 3.11 Sơ đồ chân Triac quang MOC3020 .......................................................... 43
Hình 3.12 Mạch công suất ......................................................................................... 44
Hình 4.1 Quy trình hoạt động máy ấp trứng .............................................................. 46

Hình 4.2 Cấu hình thanh ghi ...................................................................................... 47
Hình 4.3 Chọn số bit cấu hình thanh ghi ................................................................... 47
Hình 4.4 Sơ đồ vùng nhớ DS18B20 ......................................................................... 48
Hình 4.5 Thời gian reset của DS18B20 ..................................................................... 49
Hình 4.6 Thời gian ghi của DS18B20 ....................................................................... 50
Hình 4.7 Thời gian đọc của DS18B20 ....................................................................... 50
Hình 4.8 Dòng điện sau khi qua triac ........................................................................ 51
Hình 4.9 Lưu đồ giải thuật điều khiển nhiệt độ ......................................................... 53
Hình 4.10 Cấu tạo động cơ xoay chiều một pha........................................................ 54
Hình 4.11 Động cơ xoay chiều một pha loại 4 dây ................................................... 55
Hình 4.12 Động cơ xoay chiều một pha loại 3 dây ................................................... 55
Hình 4.13 Hai chiều quay của động cơ ...................................................................... 56
Hình 4.14 Đảo chiều động cơ khi thay đổi dây đề .................................................... 56
Hình 4.15 Đảo chiều động cơ khi thay đổi dây chạy................................................. 56
Hình 4.16 Lưu đồ giải thuật đảo chiều khay trứng .................................................... 58
Hình 4.17 Mạch động lực và mạch điều khiển động cơ ............................................ 59

vi


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về máy ấp trứng gia cầm
1.1.1. Yêu cầu từ thực tế
Ở các vùng nông thôn, để có kết quả ấp nở tốt người ta chọn gia cầm mái có khả
năng ấp trứng khéo làm mái, để ấp trứng đã mang lại hiệu quả cao trong kinh
doanh. Ngoài ra các phương pháp ấp trứng như: ấp trứng thủ công chủ yếu dùng thóc, trấu
nóng làm nguyên liệu kết hợp phơi trứng rồi đưa vào ấp bằng trấu hoặc thóc nóng, rồi
dùng trứng đã ấp ủ với trứng mới vào còn gọi là trứng ấp trứng. Thập kỷ 60, 70 còn dùng
tủ ấp bằng nước nóng để ấp trứng ngỗng, vịt.

Ấp trứng gia cầm nhân tạo đã tạo điều kiện cho việc tập trung ngành chăn nuôi gia
cầm và cho phép ngành này trở thành ngành sản xuất có năng suất cao, hạ giá thành, góp
phần đưa ngành chăn nuôi trở thành ngành sản xuất chính trong nông nghiệp.
Những năm gần đây người ta áp dụng các tiến bộ kỹ thuật vào ấp trứng gia cầm để
thay thế chức năng của gia cầm mái trong việc ấp nở các quả trứng. Các lò ấp trứng được
chế tạo để giảm thời gian con mái phải “nằm ổ”, ấp trứng số lượng nhiều trong khoảng
thời gian cố định, tỉ lệ trứng nở cao, hiệu quả kinh tế cao.
Về thông thường các lò ấp trứng được dùng để ấp trứng các loại gia cầm thông dụng
với số ngày nở khác nhau: gà khoảng 3 tuần (21 ngày), vịt khoảng 4 tuần (28 ngày), ngan
5 tuần (khoảng 35 ngày).
1.1.2. Giới thiệu các mô hình lò ấp trứng
1.1.2.1. Theo mức độ cơ khí hóa
 Lò ấp trứng thủ công
Thực chất là việc sắp các kệ trứng xen kẽ giữa các bóng đèn, trong một không gian
rộng.
* Ưu điểm:

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
- Giá rẻ, dễ áp dụng. Chi phí ban đầu thấp.
- Có thể thay đổi quy mô tùy ý theo người sử dụng.
- Làm việc được ở điện áp 220V.
* Nhược điểm:
- Hoàn toàn không có khả năng tự động.
- Khả năng trứng nở phụ thuộc vào kinh nghiệm người làm việc.
- Sử dụng nhiều nhân công khi ấp trứng.
 Lò ấp trứng bán thủ công
Biên độ nhiệt: ±0,10C. Nhiệt độ được điều khiển tự động, ổn định bằng vi xử lý, tạo

độ ẩm tự động, đảo trứng tự động. Có thể ấp theo chế độ đa kỳ (mỗi tuần vào trứng một
lần) hoặc đơn kỳ (vào trứng một lần).
* Ưu điểm:
- Hệ thống nhỏ gọn dễ lắp đặt.
- Giá thành rẻ, dễ chế tạo.
- Làm việc liên tục nhiều ngày.
- Làm việc được ở điện áp 220V.
- Công suất tiêu thụ thấp, giảm được một lượng lớn nhân công.
- Có khả năng tự động hóa 1 phần. Người sử dụng có thể cài các chế độ tự động theo
một số phần mềm định sẵn.
* Nhược điểm:
- Không có khả năng báo lỗi và hoạt động khi mất điện.
- Hoạt động trong một một quy mô nhỏ khoảng 1000 trứng.
- Cần người giám sát khi hệ thống hoạt đông.

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
 Lò ấp trứng công nghiệp
Đây là một hệ thống hoàn toàn tự động. Tất cả các thông số được nhập vào một lần
và sẽ được xử lý trong suốt quá trình làm việc:
* Ưu điểm:
- Hệ thống tự động hoàn toàn.
- Hoạt động liên tục.
- Có thông báo khi có sự cố.
- Khả năng tự xử lý sự cố.
- Khả năng chống bị phá hoại cao.
- Hệ thống bền, tái sử dụng cao.
- Sử dụng điện 380V hoặc 220V.

* Nhược điểm:
- Hệ thống khá đắt.
- Sử dụng ở quy mô sản xuất lớn.

Hình 1.1 Máy ấp trứng 5000 trứng/mẻ
1.1.2.2. Theo cấu tạo
 Máy ấp tĩnh.
Máy ấp tĩnh là loại máy ấp cơ bản nhất. Một máy ấp tĩnh về cơ bản là một hộp cách
ly bao gồm:
3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
- Nguồn cung cấp nhiệt.
- Bộ điều khiển nhiệt độ hay còn gọi là bộ ổn nhiệt (thermostat).
- Khay trứng.
- Nhiệt kế (thermometer) đo nhiệt độ không khí.
- Khay nước.
- Một số máy có thể có ẩm kế (hygrometer).
- Một số máy có thể có cơ chế đảo trứng tự động.
Không khí bên trong bộ ấp tĩnh được điều hòa nhờ sự đối lưu (convection). Một khi
được sưởi nóng, không khí tỏa ra và đi lên nóc máy ấp. Lượng khí lưu thông trong máy ấp
tĩnh do đó được xác định bởi tỷ lệ nhiệt độ giữa bên trong với bên ngoài máy. Để thông
khí tốt, lỗ thông khí thường được bố trí ở phần đáy và nắp của máy ấp. Bên trong máy ấp
tĩnh, khí ấm di chuyển lên trên vì vậy nhiệt độ thay đổi tùy vào độ cao. Do đó điều quan
trọng là máy ấp phải được đặt trên bề mặt bằng phẳng và tất cả trứng đều phải có cùng
kích thước.

Hình 1.2 Máy ấp tĩnh
 Máy ấp quạt

Máy ấp quạt được thiết kế để khắc phục tình trạng chênh lệch nhiệt độ bên trong
máy ấp. Một chiếc quạt được bố trí để điều hòa không khí nhằm tạo ra nhiệt độ đồng nhất
bên trong máy ấp. Do đó, nhiệt độ không khí xung quanh trứng luôn ổn định và vị trí lắp
4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
đặt các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không cần quá khắt khe. Trứng cũng có thể có kích
thước khác nhau và đặt trong các khay ở độ cao khác nhau.
Việc sử dụng máy ấp quạt cũng cho phép sử dụng nhiệt kế mà nó cũng có thể được
dùng để đọc độ ẩm một cách chính xác. Việc kiểm soát độ ẩm trong máy ấp quạt quan
trọng hơn so với máy ấp tĩnh, nhằm ngăn ngừa luồng khí khiến trứng bị khô.

Hình 1.3 Máy ấp quạt
 Máy ấp tiếp xúc
Máy ấp tiếp xúc mô phỏng quá trình ấp tự nhiên bên trong ổ.
Khác biệt lớn nhất giữa ấp tự nhiên với ấp nhân tạo ở chỗ gà mẹ cung cấp hơi ấm
thông qua tiếp xúc thay vì khí ấm bao quanh trứng. Chủ yếu, trứng trong máy ấp quạt có
nhiệt độ bao quanh hầu như đồng nhất; nhiệt độ phôi thai phần nào gia tăng vào cuối quá
trình ấp vì lượng trao đổi chất gia tăng nhưng mặt khác toàn bộ trứng vẫn được duy trì ở
nhiệt độ máy ấp. Ngược lại, trứng được ấp tự nhiên hay bằng máy ấp tiếp xúc, có sự khác
biệt đáng kể về nhiệt độ. Nhiệt truyền vào trứng qua một vùng tiếp xúc tương đối nhỏ, mà
nó tương đối ấm hơn so với những vùng khác và bị tiêu tán ở hầu hết những vùng còn lại
vốn mát hơn.
5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Với ấp tiếp xúc, nhiệt độ phôi thai có xu hướng giảm xuống vào giai đoạn cuối của
quá trình ấp bởi tuần hoàn máu của chính phôi thai, mà nó trở nên quan trọng hơn sự trao

đổi chất trong việc phân phối nhiệt bên trong trứng, điều hoàn toàn trái ngược với quan
điểm trước đây cho rằng sự trao đổi chất là quan trọng nhất và nó khiến nhiệt độ trứng
tăng lên.
Việc phôi thai phát triển to hơn và phải di chuyển từ vị trí ban đầu ở chóp lòng đỏ
xuống dưới đến vùng mát hơn, cũng có xu hướng hạ nhiệt phôi thai theo quá trình ấp.
Phát hiện quan trọng này chứng tỏ sự khác biệt đáng kể giữa ấp tự nhiên và nhân tạo,
nhưng vẫn còn những vấn đề khác nữa.
Máy ấp thay thế cho “ổ” trong việc cung cấp một môi trường an toàn cho trứng, khe
trống giữa các trục đỡ cho phép người vận hành điều khiển mức độ thông khí cho trứng.
Điều này lại ảnh hưởng đến sự mất nước của trứng, vì vậy cần điều chỉnh trục đỡ một
cách tương ứng. Nếu cần, độ ẩm được bổ sung một cách tự động. Ý tưởng kết hợp trục đỡ
với độ ẩm tốt nhất nên dựa vào việc kiểm tra trọng lượng trứng và theo dõi sự mất nước.
Khay trứng không được sưởi nóng một cách trực tiếp.

Hình 1.4 Cơ chế tiếp xúc làm nóng trứng

6


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Máy ấp “Contaq” cũng có cơ chế đảo trứng tinh tế và tự động cho các loại trứng với
kích cỡ khác nhau.

Hình 1.5 Máy ấp tiếp xúc
1.2.2.3. Một số máy ấp trứng trên thị trường:
 Máy ấp trứng GTL 1000
Tự động hoàn toàn 100%, công xuất tối đa 1000 trứng, đảo trứng tự động (chế
độ hẹn giờ), phun ẩm và nhiệt độ tùy chỉnh, tự động đóng khi quá con số quy định.
- Điện áp : 220V AC.
- Công suất tiêu thụ: 10kw / 1 kỳ ấp.

- Phun ẩm: Tuỳ chỉnh, tự động đóng ngắt khi độ ẩm quá mức quy định.
- Hệ thống cung cấp nhiệt: bóng nhiệt halozen chuyên dùng cho ấp trứng.
- Đảo trứng: Tự chọn hẹn giờ từ 30 Phút - 120 giờ.
- Nhiệt độ được điều khiển tự động, ổn định bằng vi xử lý.
- Tạo độ ẩm tự động.
- Đảo trứng tự động (có thể tuỳ chọn thời gian đảo từ 1 giờ - 120 giờ).
7


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
- Có thể ấp theo chế độ đa kỳ (mỗi tuần vào trứng một lần) hoặc đơn kỳ.

Hình 1.6 Máy ấp trứng GTL 1000
 Máy ấp trứng OXY GTL
- Là loại máy ấp trứng đảo trứng bằng khí.
- Điện áp : 220V AC.
- Công suất tiêu thụ: 2kw điện / 1 kỳ ấp.
- Nhiệt độ được điều khiển tự động bằng vi xử lý.
- Tự động trộn khí oxy.
- Có thể ấp theo chế độ đa kỳ, hoặc đơn kỳ.

Hình 1.7 Máy ấp trứng OXY GTL 240K

8


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.3. Thiết kế máy ấp trứng công suất 2300 trứng/mẻ ấp
Máy ấp trứng có hệ thống đảo trứng tự động (chế độ hẹn giờ 2h/1 lần), nhiệt
độ tùy chỉnh, tự động đóng ngắt khi quá nhiệt.

- Điện áp : 220VAC.
- Công suất tiêu thụ: 2kw/1 kỳ ấp.
- Hệ thống cung cấp nhiệt: dây điện trở.
- Nhiệt độ được điều khiển tự động, ổn định bằng vi điều khiển thông qua cảm biến
DS18B20.

Hình 1.8 Mô hình máy ấp trứng
Các yêu cầu kĩ thuật máy ấp trứng:
 Thời gian ấp
Khi trứng gà bắt đầu đưa vào ấp đến ngày thứ 21 nở ra gà con. Đối với vịt là 28
ngày, ngan là 35 ngày. Trứng to nở trễ, trứng nhỏ nở sớm, thời gian nở chênh lệch 5-10
giờ.
 Chuẩn bị máy ấp, máy nở và xếp trứng vào máy
- Máy ấp và máy nở phải được vệ sinh trước, sau đó xông khử trùng (dùng thuốc tím
và formol) sau đó mở cửa cho khí formol bay hết.
9


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
- Đối với máy ấp: Bật máy trước 2 - 4 h để máy đạt nhiệt độ yêu cầu sau đó mới xếp
trứng vào ấp.
- Đối với máy nở: Bật máy trước khi chuyển trứng từ 4 - 5h (đủ nhiệt độ).
- Sau khi gà nở, lấy gà ra khỏi máy thì tiến hành vệ sinh, xông khử trùng như trên
chuẩn bị cho đợt ấp tiếp theo.
 Nhiệt độ, độ ẩm
- Nhiệt độ:
Nhiệt độ ấp phù hợp là yêu cầu quan trọng nhất để trứng nở thành công, sai số cho
phép ± 0,50C.
- Độ ẩm:
Trong giai đoạn ấp độ ẩm thích hợp khoảng 55-65%. Giai đoạn nở độ ẩm 80-85%.

Ta chỉ cần để 1 khay nước vào trong buồng ấp, khi nhiệt độ buồng ấp tăng thì nước
bốc hơi, được quạt gió khuếch tán trong buồng, tạo độ ẩm ổn định cho phôi trứng phát
triển tốt.
 Đảo trứng.
- Mục đích của việc đảo trứng:
Tránh cho phôi khỏi dính vào vỏ, làm cho quá trình trao đổi chất được cải thiện đồng
thời có tác dụng làm cho phôi phát triển tốt nhất, đặc biệt quan tâm ở giai đoạn đầu và
giai đoạn giữa. Đảo trứng cũng là cách để điều hòa nhiệt độ, ẩm độ và không khí tại mọi
vị trí của trứng.
- Phương pháp đảo trứng:
Trứng được đảo một góc 450 và đảo 2 giờ/lần. Ngưng đảo trứng từ ngày thứ 18 sau
khi ấp trứng.

10


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hình 1.9 Phương pháp đảo trứng
 Soi trứng.
- Mục đích soi trứng:
Sau 5 ngày soi trứng 1 lần, kiểm tra loại bỏ những quả trứng trắng, trứng chết phôi
để tiết kiệm diện tích máy, đồng thời tránh ô nhiễm và xác định thời điểm phôi chết để có
biện pháp cải thiện chế độ ấp hoặc chất lượng trứng giống tránh thiệt hại không cần thiết.
- Dụng cụ soi trứng
Bóng đèn 60W, đặt trong một hộp gỗ, hộp carton kín (có lót gấy bạc), riêng mặt
trước khoét một lỗ hình tròn đủ để ánh sánh phát ra trùm kín trứng.

Hình 1.10 Dụng cụ soi trứng
* Phương pháp chọn và loại trứng khi soi:

Trong quá trình ấp cần soi trứng 3 lần vào các thời điểm ấp như sau:
- Lần 1: lúc 6 ngày để biết được trứng có phôi (có các mạch máu bên trong trứng tỏa ra
ngoài từ một đốm nhỏ đen gọi là phôi, phôi di chuyển bên trong trứng), loại bỏ trứng
không phôi và chết phôi qua các đặc điểm sau:
+ Trứng trong suốt, xoay trứng thấy lòng đỏ và lòng trắng lẫn lộn.
11


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
+ Phôi nhẹ nằm lên sát mặt vỏ trứng, nhìn rõ tâm phôi.
+ Hệ thống mạch máu phát triển yếu, mờ nhạt
+ Đôi khi buồng khí khá lớn
+ Trứng bị chết phôi, khi xoay trứng phôi di động nhanh, có vết đen nằm sát buồng khí,
mạch máu sẫm, vòng máu chạy ngang.
- Lần 2: lúc 11 ngày, phôi sống giống như lúc 6 ngày tuổi tuy nhiên phôi lớn hơn nhiều
và di chuyển bên trong trứng với động tác mạnh mẻ hơn, loại tiếp những trứng chết phôi
qua các đặc điểm sau:
+ Phôi không chuyển động.
+ Trứng có màu nâu sẫm, do mạch máu bị vỡ, máu đen.
+ Sờ vỏ trứng lạnh.
- Lần 3: lúc 18 ngày loại bỏ những trứng chết phôi và trứng thối qua các đặc điểm sau:
+ Khi soi trứng có màu sáng hơn (trứng không phôi, trứng chết phôi sớm)
+ Các trứng vỏ rạn nứt, vỏ sùi bọt nâu hoặc có màu đen (trứng thối)
Chuyển trứng sang máy nở: Sau khi ấp khoảng 21 ngày trứng bắt đầu khẩy mỏ, khi có
khoảng 10% trứng đã khẩy mỏ thì chuyển trứng sang máy nở.
1.2. Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi của đề tài
- Tìm hiểu tổng quan và nguyên lí hoạt động máy ấp trứng.
- Thiết kế máy ấp trứng.
- Thiết kế mạch điều khiển và chương trình điều khiển.


12


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CƠ KHÍ
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CƠ KHÍ
2.1. Tính toán và chọn động cơ
- Công suất cần thiết của động cơ là:
Pct 

Plv





P.v
(KW)
1000.

(2.1)

- Công suất tải:
P = m.g = (m1 + m2).g = (50 + 115).9,81 = 1618,65 (N)

(2.2)

m1 = 50kg : khối lượng khung thép.
m2 = 115kg : khối lượng trứng.
- Vận tốc quay quanh trục:
v = 2π.r.ω = 2π .0,55.5/60 = 0,28 m/s


(2.3)

trong đó ω = 5 vòng/phút: tốc độ vòng quay của trục.
- Chọn hiệu suất sơ bộ các bộ truyền và ổ lăn theo bảng 2.3 [1]/19.
Hiệu suất của ổ lăn 1 = 0,99
Hiệu suất bộ truyền trục vít 2 = 0,8
Hiệu suất bộ truyền xích 3= 0,97
 hiệu suất của hệ thống là :  = 14.2.3= 0,994. 0,8.0,92 = 0,76
Pct 

1618, 65.0, 28
 0,34 (kW)
1000.0, 76

(2.4)
(2.5)

- Chọn tỉ số truyền:
Theo bảng 2.4 [I] /21, uxích = 2  5, utrục vít = 15  60, ta chọn uxích = 2, utrục vít =20.
 uchung = uxích. utrục vít = 2.20 = 40.

(2.6)

- Tính tốc độ sơ bộ động cơ
13


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CƠ KHÍ
Tốc độ quay sơ bộ của động cơ là

nsb= nlv..uchung = 7.40 = 280 (vòng /phút)

(2.7)

Ta chọn động cơ giảm tốc Wansin.
Các thông số của động cơ như sau:
Động cơ giảm tốc Wansin
Công suất

0,4kW

Model

GH32-750-30S

Tốc độ

1450 v/p

Kiểu lắp

Chân đế

Tỷ số truyền

1: 5

Điện áp

1 pha 220VAC


Tần số

50Hz

Tốc độ quay của các trục
n1= nđc = 1450/5 = 290 (v/ph)
n2 =

n3 =

n1 290

 145 (v/ph)
nx
2

(2.8)
(2.9)

n2 145

 7, 25 (v/ph)
ntv 20

(2.10)

Công suất trên các trục
P1 = Pđc= 0,34 (kw)


(2.11)

P2 =

P4
0,34

 0, 4(k w)
tv .olan 0,8.0,99

(2.12)

P3 =

P3
0, 4

 0, 42(k w)
 x .olan 0,96.0,99

(2.13)

14


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CƠ KHÍ
Momen xoắn trên các trục
9,55.106.P1 9,55.106.0,34
T1 =


 10537,9( N .mm)
n1
290

(2.14)

T2 =

9,55.106.P2 9,55.106.0, 4

 26344,83( N .mm)
n2
145

(2.15)

T3 =

9,55.106.P3 9,55.106.0, 42

 553241, 4( N .mm)
n3
7, 25

(2.16)

2.2. Tính toán các bộ truyền
2.2.1. Tính bộ truyền ngoài (bộ truyền xích)
2.2.1.2. Xác định các thông số của xích.
- Tỉ số truyền

Vì vận tốc của xích không lớn nên chọn loại xích con lăn, tỷ số truyền u = 2.
Số răng đĩa xích dẫn: z1 = 29 - 2u = 29 - 2.2 = 25 (răng).

(2.17)

Số răng đĩa xích bị dẫn: z2 =u.z1 = 2.25 =
(2.18)

=> chọn z2 = 51 (răng).
Tỷ số truyền thực:

u

z2 51

 2, 04
z1 25

u 

uth  u
u



(2.19)

2, 04  2
2

 2 00  4 00

(2.20)

 Thoả yêu cầu
- Xác định bước xích p:
Tra bảng 5.5 [1] chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 19,05 (mm)
- Định khoảng cách trục và số mắt xích:
15


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CƠ KHÍ
a = 40p = 40.19,05 = 762 (mm).

(2.21)

Số mắt xích được xác định theo công thức 5.12[1] :
x = 0,5[ z1  z2 ] 

2.a 0, 25( z2  z1 )2 p

p
 2a

x = 0,5.[25  51] 

(2.22)

2.762 0, 25.(51  25)2 .19, 05


 118, 02
19, 05
 2 .762

Chọn x =120 mắt xích.
Tính chính xác khoảng cách trục



a  0, 25 p x  0,5.( z2  z1 ) 



 x  0,5( z2  z1 )

 0, 25.19, 05 120  0,5.(51  25) 

2

 2[( z2  z1 ) /  ]2

120  0,5(51  25)

2



 2[(51  25) /  ]2

(2.23)



 765.99

Để xích không chịu lực căng quá lớn, phải giảm khoảng cách trục a một lượng
a  0,002.a  0,002.765,99  1,53(mm)

(2.24)

=> khoảng cách trục là a = 767 (mm)
- Tính đường kính các đĩa xích
d1 =

d2 =

p
sin( / z1)
p
sin( / z2)



19, 05
 152(mm)
sin(3,14 / 25)



19, 05
 310(mm)
sin(3,14 / 51)

(2.25)

- Tính lực tác dụng lên trục:
Fr = kx . Ft, với Ft =

1000.P 6.107.P
6.107.0, 4


 207( N )
v
z.n.t
21.19, 05.290

Fr = 207.1,1 = 227(N), với kx= 1,1

16

(2.26)


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CƠ KHÍ
Bảng 2.1 Thông số bộ truyền xích
Thông số

Kích thước

1.Xích ống con lăn
2.Tỉ số truyền

u=2

3.Số răng của bánh dẫn

z1=21

4.Số răng của bánh bị dẫn

z2=51

5.Bước xích

P=19,05(mm)

6.Góc của bộ truyền

=900

7.Số mắt xích

x=120 mắt

8.Khoảng cách tâm a

a=767 (mm)

9.Đường kính vòng chia bánh dẫn

d1=152(mm)

10.Đường kính vòng chia bánh bị dẫn

d2= 310(mm)

11.Vật liệu thép C45 tôi cải thiện

[  ]=500600(MPa)

2.1.2. Tính toán bộ truyền trục vít – bánh vít
- Ứng suất quá tải. Với bánh vít bằng đồng thanh thiếc.
[H]max = 4.ch = 4.120 = 840 (MPa)

(2.27)

[F]max = 0,8.ch= 0,8.120 = 96(MPa)
- Tính khoảng cách trục sơ bộ:
2

 170  T2 .K H .K Hv

a = ( z 2  q)3 
z
.[

]
q

 2 H 

Chọn sơ bộ KH = 1,2 .
Với u = 20, chọn z1 = 2 do đó z2 = z1 .u = 2 .20 = 40 răng.

17

(2.28)


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CƠ KHÍ
Mômen xoắn trên trục 2 là T2 = 26344,83 (Nmm).
Chọn hệ số đường kính trục vít q = 10.
Vì tải trọng thay đổi không đáng kể do đó chọn hệ số tập trung tải trọng là KH =
KF = 1.
Theo bảng 11.5 [1] ta chọn hệ số tải trọng động KHv = KFv = 1,2
2

 170  26344,83.1.1, 2
a = (40  10) 
 61(mm)

10
 20.177 
3

- Mô đun m = 2.a/(z2 + q) = 2.61/50 = 2,44 (mm)

(2.29)

Lấy theo tiêu chuẩn chọn mô đun m = 3 (mm)
=> a =

m
3.50
( z2  q ) 
 75(mm)
2
2

- Vận tốc trượt:
vt =

m.n1
3.290 2
z12  q 
2  102  1, 03(m / s )
19100
19100

(2.30)

- Tính góc vít :
tg  = z1/q = 2/10 = 0,2   = 11058’

(2.31)

từ bảng 11.3[1] với góc vít trên ta chọn được hệ số ma sát f = 0,026 và góc ma sát 
= 1030’.
- Hiệu suất bộ truyền  = 0,95.

tg (   )
 0,82
tg

(2.32)

- Tính số răng tương đương:
ztđ = z2/cos3() = 40/ cos3(11018’) = 101 răng

(2.33)

- Tính toán thông số bộ truyền:
Đường kính vòng chia bánh vít :

d2 = m.z2 = 3.40 = 120 (mm)
18

(2.34)


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH CƠ KHÍ
Đường kính vòng chia trục vít :

d1 = m.q = 3.10 = 30 (mm)

(2.35)

Đường kính vòng đỉnh trục vít :

da1 = d1 + 2.m = 30 + 2.3 = 36 (mm)

(2.36)

Chiều rộng b2 của bánh vít :

b2 = 0,75.da1= 0,75.36 = 27 (mm)

(2.37)

- Ứng suất uốn trong răng bánh vít
F =

1,4.T2 .YF 2 .K F K Fv
b2 .d 2 .mn



1, 4.26344, 83.1, 6.1.1,81
 15,15( MPa) < [F]
27.120.1,96

mn = m cos () = 2 . cos (11018’) = 1,96 (mm)

(2.38)
(2.39)

- Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc
H = (170 / z 2 ) [( z 2  q) / a ]3 T2 K H / q

(2.40)

= (170 / 40) [(40  10) / 75]3.26344,83.1, 2 /10  106,11 (MPa) < [H]
- Các thông số bộ truyền:
Khoảng cách trục:

a = 75 (mm)

Mô đun:

m=3

Hệ số đường kính:

q = 10

Tỷ số truyền:

u = 20

Số ren trục vít và số răng bánh vít:

z1 = 2; z2 = 40

Hệ số dịch chỉnh bánh vít:

x2 = 0

Góc vít:

 = 11018’

Chiều dài phần cắt ren của trục vít:

b1 = 90 mm

Chiều rộng bánh vít:

b2 = 0,75.da1 = 27 (mm)

Đường kính vòng đỉnh bánh vít:

da2 = m(z2 +2+2.x) = 3.(40+2 ) = 126 (mm)

Đường kính ngoài bánh vít:

daM2 = da2+1,5.m = 126+1,5.3 = 130,5 (mm)

19