Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Lời nói đầu Trên thị trường việt nam có nhiều loại nước để đáp ứng nhu cầu giải khát người sản phẩm Pepsi, Coca, Tribeco… thành phần hóa học loại nước nhiều gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe người Bới vậy, người sử dụng hướng đến loại nước có nguồn gốc xuất xứ từ thiên nhiên Nước mía loại nước ép nhiều người Việt Nam sử dụng chất lượng hương vị chúng Chính vậy, em chọn đề tài “Thiết kế hộp giảm tốc máy ép nước mía” để làm đề tài đồ án môn học Thiết kế máy Thông qua đồ án môn học Thiết kế máy, em sinh viên khác hệ thống lại kiến thức học nhằm tính toán thiết kế hệ thống máy theo tiêu chủ yếu khả làm việc; thiết kế kết cấu máy, hệ thống dẫn động phương pháp tính số liệu tra cứu khác… Nhờ việc tra cứu, tham khảo lại kiến thức môn học như: Truyền động khí, Kỹ thuật chế tạo máy, Vẽ kỹ thuật khí… bước giúp sinh viên làm quen định hướng việc phải làm tương lại Bởi lần làm quen với công việc thiết kế, phải tổng hợp lại kiến thức học, tham khảo trình thực tế, đồng thời phải thu thập kiến thức từ nhiều nguồn khác song khó tránh khỏi việc thiết sót thực Em mong góp ý giúp đỡ GVHD Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô đặc biệt thầy Trần Đình Sơn hướng dẫn tận tình cho em nhiều ý kiến quý báo cho việt hoàn thành đồ án môn học Đà Nẵng, ngày 11/11/2016 SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Sinh viên thực Mục lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUANG VỀ MÁY ÉP NƯỚC MÍA 1.1 Giới thiệu máy ép nước mía 1.1.1 Sơ lược máy ép nước mía Máy ép nước mía thiết bị dùng để ép mía đường lấy nước SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Máy ép nước mía siêu 1.1.2 Phân loại máy ép nước mía Máy ép nước mía kế chế tạo đa dạng phong phú với nhiều kiểu dáng chủng loại khác phù hợp với mục đích người sử dụng - Phân loại theo công suất : + Máy ép nước mía công nghiệp sử dụng nhà máy mía đường để ép tinh luyện đường từ mía + Máy ép nước mía dân dụng : để ép mía thành nước giải khát sử dụng ngày ( Đây loại máy ép nước mía thiết kế đồ án này) - Máy ép nước mía dân dụng có nhiều loại với nhiều mẫu mã kiểu dáng khác chủ yếu có hai loại là: SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn + Máy ép nước mía kiểu cũ có tay quay bên sử dụng động quay tay để ép nước mía Loại có trục ép – hay gọi rulo to để ép mía đồng thời khoảng cách trục ép lớn nên ép kiệt mía lần ép + Máy ép nước mía kiểu sử dụng động với 3, hay rulo… đồng thời khoảng cách rulo nhỏ nên ép kiệt mía lần ép.Chính em chọn thiết kế máy ép mía kiểu đề tài SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn 1.2 Các phân máy ép nước mía 1.2.1 Nguồn động lực Nguồn động lực có vai trò quan trọng tất hệ thống truyền động Nó cung cấp toàn lượng cho hệ thống hoạt động Bởi việc lựa chọn động cho máy ép nước mía phải đảm bảo điều kiện sau: - Công suất động phải lớn công suất cần thiết hệ thống - Tốc độ động phải phù hợp để đơn giản việc thiết kế hộp giảm tốc, đảm bảo khối lượn mặt kinh tế - Động ổn định làm việc thời gian dài - Momen làm việc đủ lớn để thắng momen cản ban đầu 1.2.2 Hộp giảm tốc Hộp giảm tốc phận phổ biến quan trọng hầu hết máy móc khí Trong hệ thống băng tải vận chuyển người hộp giảm tốc sử dụng nhằm mục đích giảm tốc độ từ trục động đến trục rulo Thông thường để dễ chế tạo thiết kế hộp giảm tốc sử dụng truyền bánh nghiên kết hợp với truyền xích bánh Vì hộp giảm tốc cần phải tiến hành tính toán cẩn thận Thông thường phải thỏa mãn điều kiện sau: - Thỏa mãn tiêu làm việc chủ yếu độ bền mòn, độ cứng ,… - Giá thành , dễ chế tạo, nhỏ gọn thẫm mĩ - Kiểm tra, tháo lắp sửa chữa thuận lợi - Đảm bảo dung sai lắp ghép chi tiết - Đảm bảo tính an toàn lao động SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Hộp giảm tốc có nhiều phương án khác để đạt yêu cầu thiết kế Vì người thiết kế cần vận dụng hiểu biết lý thuyết kinh nghiệm thực tế để lựa chọn phương áp hợp lý cao phương án tối ưu 1.2.3 Rulo Là thành phần quan trọng máy ép nước mía làm inox để tránh rỉ sét Rulo xẻ nhiều rãnh nhỏ bề mặt để tăng độ ma sát giúp mía tự “ăn” vào đồng thời để giúp mía ép kiệt nước lần ép Máy ép nước mía nhiều rulo mía ép kiệt nước giá thành công suất động tăng lên, thị trường đa số sản xuất loại máy ép mía có rulo 1.2.4 Vỏ, khung máy Thường làm sắt inox Vỏ thường có độ dày từ 0.8 - 1mm để che chắn tránh bụi vào cấu làm việc 1.2.5 Các phận khác Tấm lọc đặt rulo nhằm giữ lại cặn mía cho nước mía chảy phía dưới, lọc đặt vị trí dễ tháo lắp để dễ dàng vệ sinh cần thiết Có số loại máy ép nước mía trang bị SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn thêm máy ép bao bì để trang trí cho ly nước mía thêm sinh động, tiện lợi CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ 2.1 Nhiệm vụ thiết kế - Nhiệm vụ : Thiết kế hộp giảm tốc máy ép nước mía dân dụng - Các thông số sau khảo sát thực tế lựa chọn : + Vận tốc trục ép: tối đa 25 vòng/phút + Nguồn cung cấp 380V, 50HZ + Thời gian làm việc năm, năm làm việc 300 ngày, ngày ca, ca tiếng ( tương đương 18000 giờ) 2.2 Nguyên lý làm việc yêu cầu thiết kế 2.2.1 Nguyên lý làm việc Máy ép nước mía làm việc theo nguyên lý cán Về trình ép nước mía làm cho mía bị biến dạng trục cán quay ngược chiều có khe hở nhỏ đường kính mía, kết làm cho đường kính theo chiều dọc mía giảm, chiều dài đường kính theo chiều rộng tăng lên để ép lượng nước mía SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Để tăng suất ép mía, người ta thường làm trục cán hay rulo khứa nhiều rãnh để tăng diện tích tiếp xúc , tăng ma sát để mía tự ăn vào rulo đồng thời giúp cho nước mía ép dễ dàng chảy theo rãnh Trục cán nước mía thường có vận tốc chậm để giảm công suất động đồng thời tránh nguy hiểm cho người sử dụng 2.2.2 Nguyên lý hoạt động Động sử dụng để tạo nguồn động lực Thông qua hộp giảm tốc đưa tốc độ động xuống mức phù hợp với tải Tốc độ momen xoắn đưa đến rulo thông qua bánh 2.2.3 Yêu cầu thiết kế - Có độ bền, kết cấu vững - Đảm bảo an toàn, thân thiện, đảm bảo vệ sinh - Phải có kích thước hợp lý, gọn gàng dễ di chuyển - Sửa chữa bảo trì dễ dàng, thuận lợi - Thiết kế phải có tính kinh tế, nguyên liệu dễ kiếm thị trường - Đảm bảo tiêu đánh giá thiết kế 2.3 Lựa chọn phương án thiết kế Hệ thống máy ép nước mía dân dụng có nhiều kiểu thiết kế bao gồm động điện, hộp giảm tốc, truyền răng, truyền xích, truyền đai… Các phương án thiết kế : - Hộp giảm tốc hai cấp côn trụ, sử dụng truyền xích SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn - Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng truyền xích - Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng truyền bánh 2.3.1 Phương án 1: Hộp giảm tốc hai cấp côn trụ, sử dụng truyền xích Hình 2.3: Hộp giảm tốc hai cấp côn trụ, sử dụng truyền xích Ưu điểm: + Truyền mô men xoắn chuyển động quay trục giao + Có chuyển động xích nên tỉ số truyền cao truyền động đai làm việc tải + Tỉ số truyền hộp giảm tốc từ – 12 Nhược điểm: + Giá thành chế tạo đắt SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn + Lắp ghép khó khắn + Khối lượng kích thước lớn so với việc dùng bánh trụ + Sử dụng truyền xích nên dễ bị mòn, ồn làm việc 2.3.2 Phương án 2: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng truyền xích Hình 2.4: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng truyền xích Ưu điểm: + Kết cấu đơn giản + Sử dụng truyền xích tượng trượt truyền động, hiệu suất cao so với truyền đai, không đòi hỏi căng xích, làm việc có tải đột ngột + Tỷ số truyền hộp giảm tốc giảm từ 8-40  Có nhiều ưu điểm nên ngày sử dụng rộng rãi SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 10 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn * Các trục hộp giảm tốc quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỡ đối xứng, biên độ trị số trung bỡnh ứng suất phỏp: σ mj = σ aj = σ max j = M j W3 j Do trục quay chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỡ mạch động, biên độ trị số trung bỡnh ứng suất tiếp: τ mj = τ aj = τ max j = T3 ( 2W03 j ) Các mômen cản uốn W3j mômen cản xoắn W03j tính sau: -Tiết diện 30 (có rãnh then) π d303 b2t12 ( d30 − t12 ) 3,14.483 16.6 ( 48 − ) W30 = − = − = 7329 mm3 32 d30 32 48 2 πd3 b t ( d − t ) 3,14.483 16.6 ( 48 − ) W030 = 30 − 12 30 12 = − = 18187 mm3 16 d30 16 48 2 - Tiết diện 31 (không có rãnh then) π d313 3,14.503 = = 12272 mm3 32 32 π d31 3,14.503 W031 = = = 24544 mm3 16 16 W31 = -Tiết diện 32 (có rãnh then) π d323 b1t11 (d 32 − t11 ) 3,14.553 16.6(55 − 6) W32 = − = − = 12134,7 32 d32 32 55 SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 (mm3) 65 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía W032 = GVHD: Trần Đình Sơn π d323 b1t11 ( d32 − t11 ) 3,14.553 16.6(55 − 6) − = − = 28460,3 16 d32 16 55 (mm3) Từ ta tính được: σ a0 = - Tiết diện 30 τ m = τ a = 587268 ( 2.18187 ) = 16,1 MPa σ a1 = 421155 12272 = 34,3 MPa - Tiết diện 31 - Tiết diện 32 τ m1 = τ a1 = 587268 ( 2.24544 ) = 12 MPa σ a = 730172,2 / 12134,7 = 60,1( MPa) τ m = τ a = 578417,81 / (2.28460,3) = 10,2( MPa) Kσ dj = ( Kσ ε σ + K x − 1) K y Kτ dj = ( Kτ ετ + K x − 1) K y * Xác định hệ số Chọn phương pháp gia công bề mặt tiện, đạt độ nhẵn bề mặt Ra 2,5 0,63 thỡ hệ số tập trung ứng suất trạng thỏi bề mặt (tra bảng 10.8) Kx = 1,10 Không tăng bền bề mặt nên Ky = - Tính tỉ số Kσ ε σ Kτ ετ tiết diện có rãnh then Theo bảng 10.12, dùng dao phay đĩa, hệ số tập trung ứng suất thực tế rónh then ứng với vật liệu cú Kσ = 1,62 Kτ = 1,88 + Tiết diện 30 σ b = 750 MPa Theo bảng 10.10, hệ số kích thước ứng với: ε σ = 0,81 ετ = 0,76 SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 66 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía Suy GVHD: Trần Đình Sơn Kσ ε σ = 1,62 0,81 = Kτ ε τ = 1,88 0,76 = 2, 47 ε σ = 0,78 + Tiết diện 32 Suy ετ = 0,75 Kσ ε σ = 1,62 0,78 = 2,08 Kτ ετ = 1,88 0,75 = 2,51 - Tỉ số Kσ ε σ Kτ ετ bề mặt trục có lắp độ dôi Theo bảng 10.11, chọn kiểu lắp k6, đoạn trục 31, 32 trị số Kσ ε σ 2,44 =2,97 Kτ ετ Kτ ετ = 2,28 Đối với đoạn trục 30, Kσ ε σ = = 1,86 Kσ ε σ Kτ ετ Chọn giá trị , lớn để tính Vậy ta có: Kσ d = ( 2,44 + 1,10 − 1) = 2,54 Kσ d = ( 2,97 + 1,10 − 1) = 3,07 Kσ d = ( 2,97 + 1,10 − 1) = 3,07 Kτ d = ( 2,47 + 1,10 − 1) = 2,57 Kτ d = ( 2, 28 + 1,10 − 1) = 2,38 Kτ d = ( 2,51 + 1,10 − 1) = 2,61 * Hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp, hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp hệ số an toàn tiết diện: SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 67 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn σ −1 327 = =∞ Kσ d 0σ a + ψ σ σ m 2,54.0 + 0,1.0 τ −1 189,66 sτ = = = 4,41 Kτ d 0τ a + ψ ττ m 2,57.16,1 + 0,1.16,1 ⇒ s0 = 4,41 sσ = - Tiết diện 30 σ −1 327 = = 3,11 Kσ d 1σ a1 + ψ σ σ m1 3,07.34,3 + 0,1.0 τ −1 189,66 sτ = = = 6,37 Kτ d 1τ a1 + ψ ττ m1 2,38.12 + 0,1.12 sσ 1sτ 3,11.6,37 ⇒ s1 = = = 2,79 sσ2 + sτ21 3,112 + 6,37 sσ = - Tiết diện 31 σ −1 327 = = 1,77 Kσ d 2σ a + ψ σ σ m 3,07.60,1 + 0,1.0 τ −1 189,66 sτ = = = 8,75 Kτ d 2τ a + ψ ττ m 2,61.8 + 0,1.8 sσ sτ 1,77.8,75 ⇒ s2 = = = 1,73 s 2σ + s 2τ 1,77 + 8,752 sσ = - Tiết diện 32 Ta thấy, với hệ số an toàn cho phép [ s ] = 1,5 2,5 , trục thiết kế đảm bảo độ bền mỏi 4.4 Chọn ổ lăn 4.4.1 Chọn ổ lăn cho trục vào HGT 4.4.1.1 Do trục lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ dãy 4.4.1.2 Chọn sơ kích thước ổ: Với đường kính đoạn trục lắp ổ d=30 mm, chọn ổ bi đỡ dãy cỡ nhẹ 206 (Bảng P2.7/255 [I] )ta có: + Đường kính trong: d = 30 mm SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 68 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn + Đường kính ngoài: D = 62 mm + Khả tải động: C = 15,3 kN + Khả tải tĩnh: C0 = 10, 20(kN ) 4.4.1.3 Kiểm nghiệm khả tải ổ - Xác định phản lực tổng cộng tác dụng vào ổ Vỡ trục cú lắp nối trục vũng đàn hồi nên tính ổ cần chọn lại chiều lực Fk ngược với chiều dựng tớnh trục Khi đó:  F0 x − Ft1 + F1x − Fk = F − F + F = r1 1y  0y   Ft1 , l12 − F1x l11 + Fk (l11 + lc ) =  Fr1.l12 − F1 y l11 = o  Thay số ta có:  F0 x + F1x = 1469 + 258, = 1707,   Foy + F1 y = 534,  1469.122, − 258, 6.(183 + 80, 5)  F1x = = 1335, 183   534, 7.122,5 = −357,9  F1 y = 183  , Fox = 371,9( N ); F0 y = −176,8( N ) Tính ta F1x = 1355, 7( N ); F1 y = −357,9( N ) SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 69 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Phản lực tổng lên hai ổ: F0t = F02x + F02y = 371,9 + 176,82 = 411,8 N F1t = F12x + F12y = 1355,7 + 357,9 = 1402,1 N Ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chụi tải lớn với Fr = 1402,1 (N) - Tính tải trọng động quy ước Vỡ Fa = nên Q = ( XVFr + YFa ) kt kd Trong đó: - vũng quay nờn V = - nhiệt độ < 1000C kt = - tải trọng va đập vừa rung động, tải ngắn hạn tới 150% so với tải trọng tính toán Theo bảng 11.3, k đ = 1,5 Với ổ bi đỡ dóy : - hệ số tải trọng hướng tâm X = - hệ số tải trọng dọc trục Y = Vậy Q = 1.1.1402,1.1.1,5 = 2103,2N, QE = Q.β = 2103, 2.0,836 = 1758, - Tính khả tải động Khả tải động Cd tính theo công thức: Cd = Q E m L L – tuổi thọ ổ lăn L = 60n.lh 106 = 60.1425.18000 10 = 1539 triệu vũng SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 70 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn M – bậc đường cong mỏi thử ổ lăn m = Vậy Ta giảm Cd = 1758,2 1539 = 20,3( kN) lh' = lh / = 18000 / = 9000 L= Do : > C=15,3(kN) (giờ) 60.1425.9000 = 769,5(tr.v) 106 C d = 1758, 769,5 = 16,1 ta chọn ổ lăn dãy cỡ trung 306 có: d=30(mm); D=72(mm); C=22,0(kN); C0=15,10(kN) - Kiểm tra khả tải tĩnh ổ Tải trọng tĩnh quy ước Qt = X0Fr + Y0Fa Với ổ bi đỡ đáy X0 = 0,6 Y0 = 0,5 Suy Qt = 0,6.1,402 = 0,84 kN < Fr nên lấy Qt = 1,4 kN Do Qt < C0 = 15,10 (kN) nên khả tải tĩnh đảm bảo 4.4.2 Chọn ổ lăn cho trục trung gian hộp giảm tốc Tải trọng hướng tâm tác dụng lên hai ổ : Fr = F02x + F02y = 3539, 22 + 741, 22 = 3616 N Fr1 = F12x + F12y = 25292 + 450,12 = 2586,0 N 4.4.2.1 Chọn loại ổ lăn Tỉ số Fa/Fr0 = 1158,7/2586= 0,45 > 0,3 nên ta chọn ổ bi đỡ - chặn với góc tiếp xúc α = 120 bố trí theo sơ đồ hỡnh bờn SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 71 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn 4.4.2.3 Chọn sơ kích thước ổ Theo phụ lục P2.12, ta chọn sơ ổ bi đỡ chặn dóy cỡ trung hẹp 46307 có đường kính d = 35 mm, đường kính D = 80 mm, khả tải động Cd = 33,4 kN, khả tải tĩnh C0 = 25,2 kN 4.4.2.4 Tính kiểm nghiệm khả tải ổ - Tính tải trọng động quy ước: Tỉ số Fa/C0 = 1,158/25,2 = 0,046 Theo bảng 11.4, ta tra e = 0,36 Lực dọc trục lực hướng tâm sinh ổ: Fs = eFr = 0,36.3616 = 1301,76 N Fs1 = eFr1 = 0,36.2586 = 930,96 N Với sơ đồ bố trí ổ trên, tổng lực dọc trục tác dụng vào ổ: ∑F a0 = Fs1 − Fat = 930,96 − 1158,7 = −227,74 N < Fs Fa0 = 1301,7 N ∑F a1 = Fs + Fat = 1301,76 + 1158,7 = 2460,76N > Fs1 Fa1 = 2460,76 N Vũng ổ quay nờn V = 1, Fa0/VFr0 = 1301,7/3616 = 0,36 X0 = ≤ e nên theo bảng 11.4 ta có : Y0 = ≥ Fa1/VFr1 = 2460,76/2586,0 = 0,95 e nên ta lấy X1 = 0,37 Y1 = 0,66 Tải trọng động quy ước tác dụng lên ổ: SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 72 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Q1 = ( X 1VFr1 + Y1Fa1 ) kt kd = (0,37.2586 + 0,66.2640).1.1,5 = 4048,83 N Q0 = X 0VFr kt kd = 1.1.3616.1.1,5 = 5424 N Như cần tính cho ổ ổ chịu lực lớn - Khả tải động ổ đỡ chặn tính theo công thức: Cd = Q L với L = 60nlh 106 = 60.307,11.18000 10 = 331,68 triệu vũng quay Q = Q0 β = 5424.0,863 = 4680,9 Cd = 4680,9 311,68 = 31,74 kN < C=33,4 kN Như vậy, ổ chọn đảm bảo khả tải động - Kiểm nghiệm khả tải tĩnh : Tải trọng tĩnh quy ước Qt = X0Fr0 + Y0Fa0 đó, theo bảng 11.6, với ổ bi đỡ chặn dóy cú α = 120 thỡ hệ số tải trọng hướng tâm X0 = 0,5 hệ số tải trọng dọc trục Y0 = 0,47 Qt = 0,5.3616 + 0,47.1301,7 = 2419,8 N < Fr0 = 3616 N Nên lấy Qt = 3,616 kN < C0 = 25,2 kN Khả tải tĩnh đảm bảo 4.4.3 Chọn ổ lăn cho trục hộp giảm tốc Tải trọng hướng tâm tác dụng lên hai ổ: Fr = F02x + F02y = 4845.2 + 2597,52 = 5497,5 N SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 73 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Fr1 = F12x + F12y = 3742, 22 + 1031,52 = 3881,8 N 4.4.3.1 Chọn loại ổ lăn Ta thấy Fa/Fr1 = 1158/3881,8 = 0,30 chọn ổ bi đỡ dãy 4.4.3.2 Chọn sơ kích thước ổ Theo bảng P2.7 phụ lục ta chọn sơ với d=50(mm) ta chọn ổ bi đỡ dãy cỡ trung 310 có: đường kính d = 50 mm, đường kính D = 110 mm, khả tải động C = 48,5 kN, khả tải tĩnh C0 = 36,3 kN 4.4.3.3 Tính kiểm nghiệm khả tải ổ Kiểm nghiệm với ổ chịu tải trọng chịu lực lơn hơn: Fr = 5497,5(N) -Tải trọng động qui ước: Q = ( XVFr + YFa ) kt kd Trong đó: - vũng quay nờn V = - nhiệt độ < 1000C kt = - tải trọng va đập vừa rung động, tải ngắn hạn tới 150% so với tải trọng tính toán Theo bảng 11.3, k đ = 1,5 Với ổ bi đỡ dãy : - hệ số tải trọng hướng tâm X = - hệ số tải trọng dọc trục Y = Vậy Q = 1.1.5497,5.1.1,5 = 8256,25 N, QE = Q.β = 8256, 25.0,836 = 6902, - Tính khả tải động Khả tải động Cd tính theo công thức: SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 74 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Cd = Q m L L – tuổi thọ ổ lăn L = 60n.lh 106 = 60.86,02.18000 106 = 92,90 triệu vũng M – bậc đường cong mỏi thử ổ lăn m = Vậy Cd = 6,9 92,90 = 31,5 kN ≤ C =48,5 kN -Tính khả tải tĩnh : Qt = X0Fr0 + Y0Fa0 Với ổ bi dãy: X0=0,6; Y0=0,50 Do Qt = 0,6.5497,5+0,5.1158=3,877 kN ≤ C0(thoả mãn khả tải tĩnh) 4.5 Tính toán chọn yếu tố vỏ hộp chi tiết khác Tên gọi Chiều dày: Thân hộp, ä Nắp hộp, ä1 Gân tăng cứng: Chiều dày,e Chiều cao, h Độ dốc Đường kính: Bulông nền, d1 Bulông cạnh ổ, d2 Bulông ghép bích nắp thân, d3 Vít ghép nắp ổ, d4 Vít ghép nắp cửa thăm, d5 Mặt bích ghép nắp thân: Biểu thức tính toán ä = 0,03a + = 0,03.1652+ = 7,9 mm lấy ä = mm ä1 = 0,9ä = 0,9.8 = 7,2 mm e = (0,8÷1)ä = 6,4 ÷ mm lấy e = mm δ h < =40 mm khoảng 20 d1 > 0,04a + 10 = 16,4 lấy d1 = 16 mm d2 = (0,7÷0,8)d1 = 12,6÷14,4 lấy d2 = 14 mm d3 = (0,8÷0,9)d2 = 10,4÷11,7 lấy d3 = 12 mm d4 = (0,6÷0,7)d2 = 7,8÷9,1 lấy d4 = mm d5 = (0,5÷0,6)d2 = 6,5÷7,8 lấy d5 = mm SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 75 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía Chiều dày bích thân hộp, S3 Chiều dày bích nắp hộp, S4 Bề rộng bích nắp thân, K3 Kích thước gối trục: Đường kính tâm lỗ vít: D3, D2 Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: K2 Tâm lỗ bulông cạnh ổ: E2 C Chiều cao h Mặt đế hộp: Chiều dày: có phần lồi: Dd, S1 S2 Bề rộng mặt đế hộp K1 q Khe hở chi tiết: Giữa bánh với thành hộp Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp Giữa mặt bên bánh với GVHD: Trần Đình Sơn S3 = (1,4÷1,8)d3 = 15,4÷19,8 lấy S3 = 15 mm S4 = (0,9÷1)S3 = 13,5÷15 lấy S4 = 14 mm K3 ≈ K2 – (3÷5) = 39÷37 lấy K3 = 38 mm Trục vào I, D2=90(mm) D3= 115(mm),C=D3/2=57,5(mm) Trục trung gian II, D2 = 120 mm D3 = 150 mm Trục III, D2 = 110 mm D3 = 135 mm K2 = E2 + R2 + (3÷5) = 37,8÷39,8 lấy K2 = 38 mm E2 = 1,6d2 = 19,2 mm R2= 1,3d2 = 15,6 mm, C = D3/2 h xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm lỗ bulông kích thước mặt tựa Dd xác định theo đường kính dao khoét S1 = (1,3÷1,5)d1 = 23,4÷27,0 lấy S1 = 25 mm S2 = (1÷1,1)d1 = 16÷17,6 lấy S2 = 17 mm K1 = 3d1 = 48 mm q > K1+2ä = 64 mm Ä ≥ (1÷1,2)ä = 8÷9,6 mm, Ä1 ≥ (3÷5)ä = 24÷40 mm, ∆ = 10(mm) ∆1 = 30(mm) ∆ = 10 ( mm ) Số lượng bulông Z Ä ≥ ä = mm, Z = (L+B)/(200÷300) 4.5.1 Các chi tiết phụ * Nắp quan sát - Cửa thăm có kích thước : 165x100 (mm2 ) - Số vít lắp quan sát : vít loại M6 -Nút thông M8 * Các chi tiết liên quan tới dầu -Nút tháo dầu : M12 -Que thăm dầu : M8 SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 76 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn 4.6 Bôi trơn điều chỉnh lắp ghép 4.6.1 Bôi trơn Để giảm mát công suất ma sát , giảm mài mòn chi tiết , đảm bảo thoát nhiệt tốt đề phòng tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục truyền hộp giảm tốc Bôi trơn bánh Vì vận tôc bánh cấp nhanh v = 0,61 (m/s) vận tốc không lớn nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu cho truyền bánh với mặt dầu ngập cao đỉnh bánh số khoảng có độ lớn : da − d f 2 = 262,8 − 222,3 = 20, 25 (mm) Với truyền bánh cấp thiết kế vật liệu Thép Các bon có độ bền kéo nằm khoảng ( 470÷1000) (MPa) vận tốc vòng bánh cấp nhanh v = 0,61 (m/s ) nên theo bảng 18 − 11/ 100 [II] ta chọn độ nhớt 500C ( 1000C ) dầu bôi trơn bánh : 80/11 (centistoc/engle)với độ nhớt tra bảng 18 − 10 / 101 [II] ta chọn loại dầu : AK-20 có khối lượng riêng :ñ = (0.886÷0.926) (g/cm ) Bôi trơn ổ lăn Bộ phận ổ bôi trơn mỡ ,vì vận tốc truyền bánh thấp(v < 2(m/s)) , nên dùng phương pháp bắn tóe để hắt dầu hộp vào bôi trơn phận ổ Có thể dùng mỡ loại T ứng với nhiệt độ làm việc từ 60÷100 0C vận tốc 1500( vòng / phút ) ( Theo bảng 8-28/198[Sách Thiết kế CTM ]) Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng phận ổ Để mỡ không chảy ngăn không cho dầu rơi vào phận ổ ta lắp thêm vòng chắn dầu SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 77 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn 4.6.2 Điều chỉnh lắp ghép 4.6.2.2 Ta có bảng ghi kiểu lắp sau Kiểu lắp Trục I Trục II Kiểu lắp Dung Kiểu lắp Dung sai((́m) sai((́m) H7 Bánhrăng+25 Trục k6 Ø38 +18 +2 H7 Nối Trục+18 Trục js Ø28 +5.5 -5.5 ổ lăn Ø30k6 +12 Ø35k6 +15 Trục +1 +2 Vỏ hộp-ổ Ø72H7 +30 Ø80H7 +30 lăn 0 F8 Bạc chặn+43 Trục +16 k6 Ø15 +12 +1 H H7 Nắp ổ lăn+30 +30 Vỏ hộp 0 d11 d11 Ø72 Ø80 -100 -100 -190 -190 N9 Rãnh then trục-0.036 h9 12 Then -43 Trục III Kiểu lắp Ø55 H7 k6 Ø50k6 Ø110H7 Ø110 16 H7 d11 N9 h9 Dung sai((́m) +30 +21 +2 +18 +2 +35 +35 -120 -190 -0.043 -43 TÀI LIỆU THAM KHẢO STT Tên tài liệu sử dụng Chi tiết máy Thiết kế Chi tiết máy Thiết kế Hệ dẫn động Cơ khí Bài giảng Chi tiết máy Kỹ thuật đo Investigation on Mechanical Properties of Sugarcane Stalks for the Development of a Whole Cane Combine Harvester Tên tác giả Nguyễn trọng Hiệp Nguyễn trọng Hiệp Nguyễn văn Lẫm Trịnh Chất Lê văn Uyển Thầy Xuân Ngọc Ninh Đức Tốn Joby Bastian SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Chú thích Tập Tập 1([I]) tập 2([II] Thí nghiệm lực nén, ép , cắt … tác dụng lên mía 78 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía Kỹ thuật đo khí Effect of Oxide film, Sulfide film on Coefficient of Static Friction GVHD: Trần Đình Sơn Ts Lưu Đức Bình Ths Châu Mạnh Lực SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Bảng tra hệ số ma sát 79 [...]... bánh răng SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 12 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía CHƯƠNG 3: GVHD: Trần Đình Sơn THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC 3.1 Chọn động cơ điện : 3.1.1 Xác định công suất đặt trên trục động cơ Công suất ép mía tính theo momen cán: V : tốc độ quay trục cán R : bán kính trục cán : momen cán Mà : : momen ma sát trên trục cán : momen biến dạng Với : Trong đó: f : hệ số ma sát trên cổ trục cán... của máy ép nước mía dân dụng 2.3.2 Phương án 3: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng bộ truyền bánh răng Ưu điểm: + Kết cấu đơn giản + Sử dụng bộ truyền bánh răng giúp giảm khoảng cách giữa trục hộp giảm tốc và rulo tăng tính cơ động của máy + Tỷ số truyền hộp giảm tốc giảm từ 8-40 + Thiết kế và chế tạo đơn giản hơn + Chi phí thấp SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 11 Đề tài: Thiết kế máy ép nước. .. lực cán ( theo tài liệu thực nghiệm [6] thì lực cán mía trong khoảng 0,75 kN – 1,53kN nên chọn P = 1,53kN) D : đường kính cổ trục Và : = Pa = (0,3 0,5) Trong đó: a : tay đòn a R : bán kính rulo ép : lượng ép mía P : lực ép mía Vậy: SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 13 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Động cơ điện được chọn phải tận dùng được toàn bộ công suất động cơ để tránh lãng... tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn 6 Trulo = 9, 55.10 4920, 43 + Trên trục rulo: Động cơ Trục I 25 Trục II = 1879604, 26 (Nmm) Trục III i Rulo = 3,44 n (vg/ph) 1425 1425 307,11 86,02 25 N (kW) 5,48 5,48 5,34 5,21 4,920 T (N.mm) 36725,61 SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 1879604,26 17 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 4.1 Thiết kế bộ... hạn chảy SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 σ ch 2 = 450MPa 27 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn 4.2.1.2 Xác định ứng suất cho phép * Ứng suất tiếp xúc cho phép Sơ bộ ta có Trong đó σ H0 lim [σ H ] = σ H0 lim K HL / S H : là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở Lấy độ rắn bánh răng nhỏ HB1 = 245, bánh lớn HB2= 230 khi đó ta có: σ H0 lim1 = 2 HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560... 481,82 (MPa) Với bánh răng trụ răng thăng ta có: SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 19 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn [σ H ] = min{[σ H 1 ],[σ H 2 ]} = 481,82 (MPa) * Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải [σ ] H max = 2,8σ ch 2 = 2,8.450 = 1260( MPa ) * Ứng suất uốn cho phép [σ F ] = σ F0 lim K FC K FL / S F Sơ bộ ta có: Trong đó σ F0 lim : là ứng suất uốn cho phép ứng với số chu... 481,82 (MPa) Với bánh răng trụ răng thăng ta có: [σ H ] = min{[σ H 1 ],[σ H 2 ]} = 481,82 (MPa) * Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải [σ ] H max = 2,8σ ch 2 = 2,8.450 = 1260( MPa) * Ứng suất uốn cho phép Sơ bộ ta có: [σ F ] = σ F0 lim K FC K FL / S F SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 29 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía Trong đó σ F0 lim GVHD: Trần Đình Sơn : là ứng suất uốn cho phép ứng với số chu... bền uốn K FC=1 Vậy ứng suất uốn cho phép: SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 30 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía [σ F 1 ] = [σ F 2 ] = 441.1.1 = 252 1,75 GVHD: Trần Đình Sơn (MPa) 414.1.1 = 236,57 1,75 (MPa) * Ứng suất uốn cho phép khi quá tải [σ F 1 ]max = 0,8.σ ch1 = 0,8.580 = 464( MPa ) [σ F 2 ]max = 0,8.σ ch1 = 0,8.450 = 360( MPa ) 4.2.1.3 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng a Khoảng cách... Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 14 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn 3.2 Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền động chung: nt : tốc độ vòng quay của rulo Mà Trong đó: : tỷ số truyền chung của hộp giảm tốc : tỷ số truyền của cặp bánh răng ngoài : tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh : tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm Ta chọn trước => Truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp [Bảng... tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở tra ở bảng 6.2/94[I] Lấy độ rắn bánh răng nhỏ HB 1=245, bánh lớn HB2=230 khi đó ta có: σ H0 lim1 = 2 HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 σ H0 lim 2 = HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 (MPa) (MPa) SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc SH1 = SH2 = 1,1 KHL : Hệ số tuổi thọ K HL = 6 N HO N HE SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 18 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần ... tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Sinh viên thực Mục lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUANG VỀ MÁY ÉP NƯỚC MÍA 1.1 Giới thiệu máy ép nước mía 1.1.1 Sơ lược máy ép nước mía Máy ép nước mía thiết. .. dùng để ép mía đường lấy nước SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn Máy ép nước mía siêu 1.1.2 Phân loại máy ép nước mía Máy ép nước mía kế chế... Lớp:13CDT2 Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía GVHD: Trần Đình Sơn + Máy ép nước mía kiểu cũ có tay quay bên sử dụng động quay tay để ép nước mía Loại có trục ép – hay gọi rulo to để ép mía đồng thời khoảng