Đồ án thiết kế máy chủ đề thiết kế, mô phỏng máy ép nước mía cải tiến

CHƯƠNG I....................................................................................................12 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC...............................................................................12 1. Mục tiêu đề tài và phương pháp nghiên cứu.....................................12 2. Giới thiệu về cây mía và máy ép nước mía........................................12 2.1 . Sơ lược về cây mía và món nước mía............................................12 2.2 . Giới thiệu về máy ép nước mía cũ và máy ép nước mía cải tiến.13 CHƯƠNG II...................................................................................................17 CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY ÉP MÍA............................................................17 1. Các đại lượng và thông số đặc trưng cho quá trình cán cây mía......17 1.1. Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng...............................18 2. Điều kiện vật cán ăn vào trục cán.......................................................18 CHƯƠNG III.................................................................................................21 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY ÉP MÍA..............................................21 1. Xác định lực cán, moment cán và công suất động cơ.......................21 1.1. Xác định lực cán............................................................................21 1.2. Xác định momen cán và công suất động cơ.................................23 2. Chọn đường kính và hình dạng trục ép.............................................25 3. Thiết kế bộ truyền bánh răng.............................................................25 3.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng thứ nhất.......................................25 3.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng thứ 2.............................................34 4. Thiết kế trục.........................................................................................42 4.1. Tính sơ bộ đường kính trục..........................................................42 4.2. Xác định gần đúng các kích thước chiều dài trục......................42 4.3. Tính trục trên phần mềm Inventor..............................................43 4.3.1. Kết quả tính toán trục I (trục động cơ)....................................44 4.3.2. Kết quả tính toán trục II............................................................49 4.3.3. Kết quả tính toán trục III..........................................................54 5. Tính then...............................................................................................59 5.1. Thiết kế then trên trục I................................................................59 720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx Trang 2 GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn Downloaded by EBOOKBKMT VMTC (nguyenphihung1009gmail.com) lOMoARcPSD|2935381 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 5.1.1. Thiết kế then trên khớp nối.......................................................59 5.1.2. Thiết kế then trên bánh răng.....................................................62 5.2. Thiết kế then trên trục II..............................................................64 5.2.1. Then trên bánh răng thứ hai:....................................................64 5.2.2. Then tren bánh răng thứ ba:.....................................................64 5.3. Thiết kế then trên trục III.............................................................66 6. Thiết kế ổ lăn........................................................................................66 6.1. Thiết kế ổ lăn trên trục I...............................................................66 6.2. Thiết kế ổ lăn trên trục II.............................................................70 6.3. Thiết kế ổ lăn trên trục III............................................................73 CHƯƠNG IV.................................................................................................74 CÁC CHI TIẾT KHÁC CỦA MÁY............................................................74 1. Khớp nối trục động cơ.........................................................................74 2. Hộp cán.................................................................................................75 3. Thanh ren.............................................................................................77 4. Khung máy...........................................................................................77 5. Phễu hứng nước mía............................................................................78 6. Lưới lọc: Có tác dụng lọc cặn...............................................................78 7. Vỏ bọc máy...........................................................................................79 8. Cao su chặn ổ........................................................................................79 9. Vòng giữ chữ C.....................................................................................80 10. Cánh cửa 1............................................................................................81 11. Cánh cửa 3............................................................................................82 12. Bình chứa..............................................................................................82 13. Tấm ốp mặt sau....................................................................................83 14. Tấm ốp mặt đáy...................................................................................83 15. Tấm ốp mặt bên 2................................................................................84 16. Tấm ốp mặt bàn giữa...........................................................................84 17. Ngăn kéo...............................................................................................85 CHƯƠNG V...................................................................................................85

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG VÀ VŨ TRỤ

 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

Chủ đề: Thiết kế, mô phỏng máy ép nước mía cải tiến

Giảng viên hướng dẫn: TS Hà Mạnh Tuấn

Nhóm sinh viên thực hiện:

MỤC LỤC

CHƯƠNG I 12

GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC 12

1 Mục tiêu đề tài và phương pháp nghiên cứu 12

2 Giới thiệu về cây mía và máy ép nước mía 12

2.1 Sơ lược về cây mía và món nước mía 12

2.2 Giới thiệu về máy ép nước mía cũ và máy ép nước mía cải tiến.13 CHƯƠNG II 17

CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY ÉP MÍA 17

1 Các đại lượng và thông số đặc trưng cho quá trình cán cây mía 17

1.1 Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng 18

2 Điều kiện vật cán ăn vào trục cán 18

CHƯƠNG III 21

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY ÉP MÍA 21

1 Xác định lực cán, moment cán và công suất động cơ 21

1.1 Xác định lực cán 21

1.2 Xác định momen cán và công suất động cơ 23

2 Chọn đường kính và hình dạng trục ép 25

3 Thiết kế bộ truyền bánh răng 25

3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng thứ nhất 25

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng thứ 2 34

4 Thiết kế trục 42

4.1 Tính sơ bộ đường kính trục 42

4.2 Xác định gần đúng các kích thước chiều dài trục 42

4.3 Tính trục trên phần mềm Inventor 43

4.3.1 Kết quả tính toán trục I (trục động cơ) 44

4.3.2 Kết quả tính toán trục II 49

4.3.3 Kết quả tính toán trục III 54

5 Tính then 59

5.1 Thiết kế then trên trục I 59

5.1.1 Thiết kế then trên khớp nối 59

5.1.2 Thiết kế then trên bánh răng 62

5.2 Thiết kế then trên trục II 64

5.2.1 Then trên bánh răng thứ hai: 64

5.2.2 Then tren bánh răng thứ ba: 64

5.3 Thiết kế then trên trục III 66

6 Thiết kế ổ lăn 66

6.1 Thiết kế ổ lăn trên trục I 66

6.2 Thiết kế ổ lăn trên trục II 70

6.3 Thiết kế ổ lăn trên trục III 73

CHƯƠNG IV 74

CÁC CHI TIẾT KHÁC CỦA MÁY 74

1 Khớp nối trục động cơ 74

2 Hộp cán 75

3 Thanh ren 77

4 Khung máy 77

5 Phễu hứng nước mía 78

6 Lưới lọc: Có tác dụng lọc cặn 78

7 Vỏ bọc máy 79

8 Cao su chặn ổ 79

9 Vòng giữ chữ C 80

10 Cánh cửa 1 81

11 Cánh cửa 3 82

12 Bình chứa 82

13 Tấm ốp mặt sau 83

14 Tấm ốp mặt đáy 83

15 Tấm ốp mặt bên 2 84

16 Tấm ốp mặt bàn giữa 84

17 Ngăn kéo 85

CHƯƠNG V 85

MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC MÁY ÉP NƯỚC MÍA TRÊN PHẦN MỀM

INVENTOR 85

10 Mô phỏng động học máy ép mía cải tiến trên phần mềm Inventor 85 PHẦN KẾT: KẾT LUẬN 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

Phụ lục 89

Danh sách bản vẽ 89

m : Môđun Là tỉ số đường kính vòng chia trên số răng.

β: Góc nghiêng của răng Là góc giữa tiếp tuyến với đường

xoắn cắt mặt bên của răng với hình trụ chia và tâm bánh

p: Bước răng Là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau

đo trên vòng chia

ptb: Bước vòng cơ sở

ε: Hệ số ăn khớp Không phụ thuộc vào môđun mà phụ thuộcvào góc ăn khớp và chiều dài đoạn ăn khớp thực tế (sốrăng và hệ số chiều cao răng)

fx: Sai lệch giới hạn theo trục x

fy: Sai lệch giới hạn theo trục y

rf*: Hệ số lượn đáy răng

s: Chiều dày răng

st: Chiều dày răng tiếp tuyến

tc: Chiều dày răng theo dây cung vòng chia

ac: Độ cao đầu răng theo dây cung vòng chia

zw: Kích thước răng theo dây cung vòng chia

Fβ: Sai lệch giới hạn của góc nghiêng

Fr: Chu vi giới hạn độ đảo vành răng

fpt: Sai lệch giới hạn của bước răng theo đường pháp

fpb: Sai lệch giới hạn của bước răng theo đường cơ sở

zv: Số răng ảo

dn: Đường kính vòng chia ảo

dan: Đường kính đỉnh răng ảo

dbn: Đường kính cơ sở ảo

GOST 45: Thép 45 được nhiệt luyện

Su: Giới hạn độ bền kéo Được hiểu là khả năng chống lại sự phá vỡ dưới ứng suất kéo Đây là một trong những đặc tính quan trọng nhất của vật liệu

JHV: Độ cứng chân răng

VHV: Độ cứng mặt răng

NHlim: Số chu kỳ tải trọng trong tiếp xúc

qF: Đồ thị hàm mũ Wöhler cho uốn mỏi

KHα: Hệ số ăn khớp tải trọng ngang

Các hệ số ăn khớp của bánh răng

Ye : Hệ số tiếp xúc tính đến sự thay đổi của ứng suất cục bộ khi tải trọng đặt

tại đỉnh răng đến giá trị gần đúng ứng với khi tải trọng đặt tại điểm ăn

khớp một đôi răng ngoài

YSa : Hệ số hiệu chỉnh ứng suất có tính đến sự chuyển ứng suất uốn danh

nghĩa khi tải trọng đặt tại đỉnh răng thành ứng suất chân răng cục bộ

Yβ: Hệ số độ nghiêng răng

Yε: Hệ số ăn khớp ngang

YA: Hệ số tải trọng biến đổi

YR: Hệ số bề mặt tương đối Là tỷ số của hệ số nhám bề mặt của phần lượn

chân răng của bánh răng được kiểm và hệ số nhám bề mặt phần lượn chânrăng của bánh răng thử chuẩn

YN: Hệ số tuổi thọ đối với ứng suất chân răng

σB: Ứng suất uốn tối đa

τS: Ứng suất cắt tối đa

τ: Ứng suất xoắn tối đa

σT: Ứng suất kéo tối đa

σred: Ứng suất tương đương tối đa

fmax: Độ sai lệch tối đa

φ: Góc xoắn

Then

b: Chiều rộng then

h: Chiều cao then

l: Chiều dài then

lf: Chiều dài thực then

d: Đường kính vòng trong ổ lăn

D: Đường kính vòng ngoài ổ lăn

B: Bề rộng ổ lăn

α: Góc tiếp xúc danh nghĩa của ổ lăn

C: Tải trọng động cơ bản danh định

thước ổ

X: Hệ số tải trọng động hướng tâm

Y: Hệ số tải trọng động dọc trục

e: Giá trị giới hạn của Fa/Fr

Y0: Hệ số tải trọng tĩnh dọc trục

Thời gian làm việc của ổ lăn

Rreg: Độ tin cậy yêu cầu

T: Nhiệt độ làm việc

Kết quả tính toán

Fmin: Tải trọng tối thiểu cần thiết

P: Tải trọng động tương đương

ft: Hệ số nhiệt độ

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC

1 Mục tiêu đề tài và phương pháp nghiên cứu

- Mục tiêu đề tài:

Mục tiêu chung: Thực hiện tính toán thiết kế máy ép nước mía cải tiến và

mô phỏng hoạt động của máy

- Phương pháp nghiên cứu:

Dựa trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm kết hợp với sử dụng phần mềmInventor để mô phỏng, tính toán thiết kế

2 Giới thiệu về cây mía và máy ép nước mía

2.1 Sơ lược về cây mía và món nước mía

2.1.1 Cây mía

- Mía đường là cây nhiệt đới và ôn đới, là cây thảo cao Thân đặc cao từ 2

- 4m, chia thành nhiều đốt rõ, dài 2 - 5cm, đường kính 2 - 5cm, bên trong gầnnhư có màu trắng, nhiều xơ, chứa nhiều nước và nhều đường

- Cây công nghiệp khỏe, không kén đất, có thể trồng mía trên nhiều loại

đất khác nhau Thế nên những năm gần đây cây mía đường trở thành sảnphẩm nông nghiệp chủ lực của một số vùng miền và trỡ thành cây trồng xóađói giảm nghèo cho nhiều vùng canh tác Hơn thế nữa mía đường là cây côngnghiệp lấy đường quan trọng của ngành công nghiệp đường, là nguồn nguyênliệu không thể thiếu cho ngành công nghiệp thực phẩm sản xuất đường

Hình I.1 Cây mía đường

2.1.2 Món nước mía

- Nước mía: Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại nước giải khát

nhằm đáp ứng nhu cầu giải khát của con người như các sản phẩm của pepsi,cocacola,… nhưng những thành phần hóa học trong các loại nước này ít nhiềucũng gây ảnh hưởng tới sức khỏe của mọi người Do đó hiện nay mọi ngườiđang có xu hướng dùng những loại nước có nguồn gốc xuất xứ từ thiên nhiên.Loại nước uống tự nhiên hiện nay được mọi người ưa chuộng là nước mía, làloại nước có xuất xứ 100% từ thiên nhiên

- Nước mía vốn là một thứ nước giải khát rẻ tiền, bình dân, tươi mát.

Nước mía khá ngon, bổ dưỡng và được ép nguyên chất từ cây mía tươi Nóhiện nay là món nước uống lý tưởng để giải tỏa cơn khát mùa hè, và ta có thểtìm đến quán nước mía một cách rất thuận tiện về địa điểm Quán được mởtrên vỉa hè mọi phố phường, nhiều con đường và giá một cốc chỉ khoảng từ5.000 - 7.000 đồng

2.2 Giới thiệu về máy ép nước mía cũ và máy ép nước mía cải tiến

2.2.1 Sơ lược về máy ép nước mía cũ

- Phân loại máy ép nước mía:

Máy ép nước mía hiện nay được thế kế và chế tạo đa dạng và phong phúvới nhiều kiểu dáng và chủng loại khác nhau phù hợp với mục đích của người

sử dụng

- Phân loại theo công suất :

mía đường để ép và tinh luyện đường từ mía

o Máy ép nước mía dân dụng : để ép mía thành nước giải khát sửdụng hằng ngày ( Đây là loại máy ép nước mía được thiết kếtrong đồ án này)

- Máy ép nước mía dân dụng có nhiều loại với nhiều mẫu mã kiểu dáng

khác nhau nhưng chủ yếu có hai loại chính là:

o Máy ép nước mía kiểu cũ có tay quay ở bên ngoài có thể sử dụngđộng cơ hoặc quay bằng tay để ép nước mía Loại này chỉ có 2 trục ép – haycòn gọi là rulo to để ép mía đồng thời khoảng cách giữa 2 trục ép lớn nênkhông thể ép kiệt mía trong một lần ép

Hình I.2: Máy ép nước mía 2 lô

o Máy ép nước mía kiểu mới sử dụng động cơ kết với 3, 4 hay 5rulo… đồng thời khoảng cách của 2 rulo nhỏ nên có thể ép kiệt mía trong mộtlần ép

Hình I.3: Máy ép 3 lô trên thị trường

- Hiện nay loại máy phổ biến được dùng để ép mía là loại máy ép mía ba

trục sử dụng bộ truyền có xích Mía sau khi được gọt vỏ và rửa sạch sẽ đượccho đi qua hai trục cán của máy Nước được hứng phía dưới qua lớp lọc cặn.Mía sau khi đi qua hai trục cán đầu thì sẽ được cán luôn lần thứ hai nên sẽ cánđược kiệt nước Trên trục cán của máy có những rãnh thẳng song song tácdụng cán nát mía đồng thời cả hai tạo ra ma sát để cuốn mía vào

Thế nhưng, hiện nay nền nhiệt tăng cao, nhu cầu giải khát của con ngườicàng lúc càng nhiều Dường như các máy ép nước mía hiện tại đa số chưa đápứng được khả năng hoạt động liên tục cường độ cao và tốc độ ra thành phẩm Việc sử dụng nhiều bộ truyền để giảm tốc động cơ khiến máy cồng kềnh,nhiều tiếng ồn, công sức, chi phí bảo dưỡng cao

2.2.2 Giới thiệu nguyên lý hoạt động của máy và hướng cải tiến

- Máy ép nước mía hiện tại:

Hình I.4: Sơ đồ động của máy ép 3 trục trên thị trường

Nguyên lý hoạt động:

- Máy ép nước mía hoạt động theo nguyên lý cán.Về cơ bản quá trình ép

nước mía là làm cho cây mía bị biến dạng giữa 2 trục cán quay ngược chiều

nhau có khe hở nhỏ hơn đường kính của cây mía, kết quả làm cho đường kínhtheo chiều dọc của mía giảm, chiều dài và đường kính theo chiều rộng tăng

lên để ép lượng nước trong mía ra ngoài

- Moment xoắn từ động cơ tích hợp giảm tốc truyền qua bộ truyền xích và

bộ truyền bánh răng thẳng đến trục chính tạo ra moment cán mía

Ưu điểm khi sử dụng bộ truyền ngoài xích:

- Truyền được mô men xoắn và chuyển động quay giữa các trục giao nhau

- Có chuyển động bằng xích nên tỉ số truyền cao và có thể làm việc được

khi quá tải

- Không có hiện tượng trượt, có thể làm việc khi quá tải đột ngột

- Thích hợp với chuyển động chậm.

Nhược điểm:

- Bộ truyền xích có vận tốc và tỷ số truyền tức thời không ổn định

=> Dễ bị xung đột gây hỏng khi ứng suất thay đổi đột ngột

- Va đập khi vào khớp nhất là khi đĩa xích có số răng nhỏ và bước xích

lớn

=> Có nhiều tiếng ồn khi làm việc

- Có quá nhiều mối ghép và bản lề bị mòn tương đối nhanh do bôi trơn

bề mặt tiếp xúc khó khăn

=> Tuổi thọ không cao

- Kết cấu phức tạp, chi phí chế tạo và bảo dưỡng chăm sóc ( bôi trơn,

điều chỉnh độ chùng của xích) cao

=> Yêu cầu thường xuyên phải bảo dưỡng

Phương án cải tiến:

Như vậy, qua phân tích ưu nhược điểm của bộ truyền xích trên máy ép mía,

ta chọn phương án cải tiến lại sao cho tránh tiếng ồn lớn và chi phí bảo dưỡngcao như sau:

- Dùng động cơ giảm tốc có sẵn không cần bộ truyền phức tạp

- Dùng khớp nối nối trực tiếp với trục ép I

- Truyền động giữa trục cán I với trục cán II và trục cán III ta chọn bộ

truyền bánh răng thẳng đảm bảo tỷ số truyền ổn định, tốc độ ba trục cán phảinhư nhau để tránh ứng suất đột ngột khi ba trục cán không quay cùng tốc độ

- Phương án bố trí trục trong không gian và khoảng cách giữa các trục: Ba

trục cán được bố trí theo hình tam giác để tạo thành từng cặp trục cán, trong

đó trục I là trục chủ động truyền moment xoắn cho hai trục còn lại thông qua

 Khe hở giữa trục cán II và III là 1(mm)

- Mía sau một lần cán sẽ khô nước, vì trong quá trình cán mía đã được cán

hai lần Lần cán 1 giữa hai trục I và II mía đã được ép đi một phần nước Lần

2 cán qua qua trục II và III, vì khe hở giữa hai trục nhỏ nên mía được ép khôhoàn toàn

CHƯƠNG II

CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY ÉP MÍA

1 Các đại lượng và thông số đặc trưng cho quá trình cán cây mía

-

-

Hình II.1: Sơ đồ vùng biến dạng khi ép mía

1 Thân mía, 2 Quả lô, 3 Vùng biến dạng, 4.Tiết diện chung hòa

 b1, b2: Chiều rộng của thân mía trước và sau khi ép (mm)

1.1 Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng

- Góc ăn mía: α (rad / độ) Là góc chắn bởi cung AB và CD

- Lượng ép tuyệt đối ∆h (mm) Là hiệu số chiều cao (có thể gọi là chiều

dầy) của thân mía sau khi ép

Qua khảo sát thực tế ta có khe hở giữa quả lô I và II là 8 mm, giữa II và III

là 1mm Đặt làm giả thiết, ta bắt đầu đi tính toán để kiểm nghiệm lại:

∆h1 = h1 – h2 = 40 – 8 = 32 (mm)Trong đó: h1 là chiều dầy thân mía trước khi ép qua trục I và II

h2 là chiều dầy thân mía sau khi ép qua trục I và II

∆h2 = h2 – h3 = 8 – 1 = 7 (mm)Trong đó: h2 là chiều dầy trước khi ép qua trục II và III

h3 là chiều dầy sau khi ép qua trục II và III

- Lượng ép tương đối: % Là tỷ số của lượng ép tuyệt đối ∆h trên chiều

cao ban đầu h1 nhân với 100%

= 80%

- Lượng ép tổng: (mm) và %

∑∆h% =

Vậy từ những thông số tính toán trên, khoảng cách giữa các quả lô ta khảo

sát ban đầu (giữa I và II là 8mm, giữa II và III là 1mm) đã thỏa mãn điều kiệnmía sau khi ép sẽ được ép kiệt nước trong một lần cán (97.5%)

2 Điều kiện vật cán ăn vào trục cán.

- Khi máy cán làm việc, trục cán quay và lôi vật cán vào trục cán để ép

làm nó biến dạng Thực tế không phải cứ đẩy mạnh vật cán vào trục hoặc

dùng vật cán thật dày đem vào cán để có năng suất cao là được Vì lý thuyếtcán cho ta biết rằng: Vật cán muốn ăn vào trục cán phải cần có điều kiện củanó.

Hình II.2: Điều kiện để vật cán ăn vào trục cán

- Trong khi hai trục đang quay với tốc độ là V1, V2 (giả thiết V1 = V2) bánkính hai trục là R1, R2 (R1 = R2) Tại hai điểm A và B qua hai đường thẳnghướng tâm O1 và O2 (AO1 = BO2) hai đường thẳng này cùng với đường thẳngnối hai tâm trục O1O2 tạo thành những góc α1 và α2 (α1 = α2 ) gọi là góc ăn vậtcán Tại thời điểm mà vật cán tiếp xúc với hai trục cán, trục cán sẽ tác dụnglên vật cán các lực P1 và P1 (P1 = P2), đồng thời với chuyển động tiếp xúc trên

bề mặt vật xuất hiện hai lực ma sát tiếp xúc T1 và T2 có chiều theo chiềuchuyển động đi vào của vật cán (T1 = T2)

- Ta giả thuyết quá trình cán là cán đối xứng cho nên các ngoại lực tác

dụng lên vật cán ví dụ như lực đẩy, lực kéo căng…là không có, đồng thời lựcquán tính do trọng lượng vật cán tạo ra ta bỏ qua

- Với các lực P1, P2, T1 và T2 khi chiếu lên phương x-x là phương chuyểnđộng của vật cán, chúng ta dễ nhận thấy rằng: nếu như P1 + P2 T1 + T2 hoặc là

Px1 + Px2 Tx1 + Tx2 thì vật cán đi tự nhiên vào khe hở giữa hai trục cán, vậy là

ta có điều kiện vật cán ăn vào trục cán tự nhiên

Tx1 + Tx2 Px1 + Px2 <=> 2.Tx1 2.Px1 nghĩa là lực Tx1 Px1

Ta lại có: Px1 = P1.sinα1

Tx1 = T1.cosα1 = T1 .f (f: hệ số ma sát giữa vật cán và trục)

- Như vậy ta suy ra được:

T1.f.cosα1 > P1.sinα1 hay f > tgα1 hoặc tgβ > tgα1 (β là góc ma sát)

- Tiếp theo ta xét trong khi cán có lực đẩy vật cán vào (Q) cùng phương

cán và lực quán tính I ngược phương cán

- Nhưng trong thực tế lực quán tính I rất nhỏ nên ta bỏ qua, ta có công

- Trong thực tế, trước khi ép cây mía sẽ được vót nhọn một góc từ 30 - 40

độ, vì vậy góc ăn khớp tương đối nhỏ Như vậy trong quá trình khi đưa míavào ép ta đã làm thỏa điều kiện ăn của vật cán, vót nhọn làm tăng ma sát thừacùng với tay dùng lực đẩy cây mía vào đảm bảo mía sẽ ăn vào trục ép

- Khi mía vào vào giữa hai trục ép thì góc ăn nhỏ và chỉ bằng α/2 Thế nên

khi đã cán hình thành góc ma sát β chỉ cần lớn hơn α/2 là đủ để quá trình éphoạt động bình thường

- Và để bảo đảm điều kiện cán vào đồng thời sử dụng ma sát thừa khi cán

ta tiến hành làm tăng ma sát thừa là khoét rảnh trên trục cán làm tăng hệ số

ma sát sẽ cán tốt hơn

Hình II.3: Thể hiện đưa mía vào ép

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY ÉP MÍA

1 Xác định lực cán, moment cán và công suất động cơ

1.1 Xác định lực cán

Tính toán lực cán phụ thuộc yêu cầu đặt hàng : vận tốc trung bình khi ép là

18 m/p, nhiệt độ ép 29oC kích thước ban đầu của mía ho = 40mm, bo = 40mm kích thước mía sau khi ép h1 = 8mm, b1 = 80mm

Diện tích tiếp

2 )

1.2 Xác định momen cán và công suất động cơ

Công suất ép mía tính theo momen cán:

trong thời gian ngắn, có momen khởi động đủ lớn để thắng mômen cản ban

đầu của phụ tải

Để chọn động cơ điện, ta dựa vào công suất cần thiết của động cơ:

Trong đó:

Vậy

Dựa vào công suất cần thiết ta chọn động cơ giảm tốc, có các thông số

kỹ thuật của động cơ:

- Công suất động cơ Nđc = 1 Kw

- Số vòng quay động cơ nđc = 48 vg/ph

Chọn động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha có hộp giảm tốc

liền với động cơ như sau:

2 Chọn đường kính và hình dạng trục ép

Qua khảo sát thực tế nếu ép mía có đường kính từ 200 ÷ 250mm, thì một

mét mía cho nước từ 450÷500 (ml) nước mía nguyên chất Còn cây có đường kính từ 250÷350 (mm) thì cho khoảng 500÷675(ml) nước mía nguyên chất

Và để đạt năng suất ép 18 mét mía trên phút hoặt từ 35÷40 ly nước mía có

đá trên một phút, ứng với công suất và số vòng quay trục chính trên

3 Thiết kế bộ truyền bánh răng

3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng thứ nhất

- Để thiết kế bánh răng ta mở chương trình Inventor vào Flie/new chọn

môi trường lắp ráp Assemply(mm).iam trên thanh Assemply Panel ta chọn

Design rồi chọn biểu tượng bánh răng Spur Gear

- Do trục ép có đường kính là 120mm, và khe hở giửa hai trục ép là 8mm

Nên khoảng cách hai tâm trục là 128mm, vậy khoảng cách tâm của hai bánh

răng phải là 128mm Vì thế ta dùng khoảng cách này và chọn môdun thích

hợp để tính các thông số của bộ truyền

- Sau khi chọn Spur Gear thì xuất hiện bảng Spur Gears component

generator để nhập các thông số tính toán

- Nhập khoảng cách tâm, modun, điều chỉnh hệ số dịch chỉnh và bề rộng

bánh răng cho phù hợp

Hình III.2: Thể hiện những thông số chưa đạt

Hình III.3: Thể hiện những thông số đã đạt

- Nhập công suất N = 1kW, và số vòng quay của bánh răng tính toán.

- Kết quả tính toán bánh răng trên phần mềm Inventor:

Các thông số thông dụng của bánh răng

Limit Deviation of Axis Parallelity

Sai lệch giới hạn theo trục x fx 0.0150 mm

Limit Deviation of Axis Parallelity

Sai lệch giới hạn theo trục y fy 0.0075 mm

Đường kính đáy răng df 113.114 mm 113.114 mm

Base Circle Diameter

Chiều dày răng s 10.194 mm 10.194 mm

Tangential Tooth Thickness

Chiều dày răng tiếp tuyến st 10.194 mm 10.194 mm

Chordal Dimension Teeth

Kích thước răng theo dây cung vòng

chia

Limit Deviation of Helix Angle

Sai lệch giới hạn của góc nghiêng Fβ 0.0150 mm 0.0150 mm

Limit Circumferential Run-out

Chu vi giới hạn độ đảo vành răng Fr 0.0300 mm 0.0300 mm

Limit Deviation of Axial Pitch

Sai lệch giới hạn của bước răng theo

đường pháp

Limit Deviation of Basic Pitch

Sai lệch giới hạn của bước răng theo

đường cơ sở

Virtual Number of Teeth

Số răng ảo zv 21.000 ul 21.000 ul

Virtual Pitch Diameter

Đường kính vòng chia ảo dn 126.000 mm 126.000 mm

Virtual Outside Diameter

Đường kính đỉnh răng ảo dan 139.886 mm 139.886 mm

Virtual Base Circle Diameter

Đường kính cơ sở ảo dbn 118.401 mm 118.401 mm

Unit Outside Tooth Thickness

Độ dày bề ngoài răng sa 0.6583 ul 0.6583 ul

Tip Pressure Angle

Góc tiếp xúc đỉnh αa 32.1766 deg 32.1766 deg

Ultimate Tensile Strength

Giới hạn độ bền kéo Su 640 MPa 640 MPa

Bending Fatigue Limit

Trị số ứng suất uốn mỏi cho phép σFlim 410.0 MPa 410.0 MPa

Contact Fatigue Limit

Trị số ứng suất tiếp xúc cho phép σHlim 520.0 MPa 520.0 MPa

Hardness in Tooth Core

Wöhler Curve Exponent for Bending

Đồ thị hàm mũ Wöhler cho uốn mỏi qF 6.0 ul 6.0 ul

Wöhler Curve Exponent for Contact

Đồ thị hàm mũ Wöhler cho tiếp xúc qH 10.0 ul 10.0 ul

Hệ số ăn khớp tải phân bố KHβ 1.236

ul

1.236ulTransverse Load Factor

Hệ số ăn khớp tải trọng ngang KHα 1.000

ul

1.000ulOne-time Overloading Factor

Hệ số quá tải lớn nhất tại 1 thời điểm KAS 1.000

ul

Các hệ số ăn khớp của bánh răng

Elasticity Factor

Hệ số đàn hồi Z E 189.812

ulZone Factor

Work Hardening Factor

Hệ số làm việc quá tải ZW 1.000 ul

Teeth with Grinding Notches Factor

Hệ số mài rãnh răng YSag 1.000 ul 1.000 ul

Helix Angle Factor

Hệ số độ nghiêng răng Yβ 1.000 ul

Contact Ratio Factor

Hệ số ăn khớp ngang Yε 0.764 ul

Alternating Load Factor

Hệ số tải trọng biến đổi YA 1.000 ul 1.000 ul

Production Technology Factor

Hệ số công nghệ sản xuất YT 1.000 ul 1.000 ul

Tooth Root Surface Factor

Hệ số nhám mặt lượn chân răng YR 1.000 ul

Hình III.4: Bộ truyền bánh răng thứ nhất

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng thứ 2

- Các bước thiết kế bộ truyền bánh răng thứ hai giống như cách thiết kế bộ

truyền bánh răng thứ nhất

- Sau khi tính được các thông số của bộ truyền bánh răng thứ nhất Ta lấy

công suất và số vòng quay bánh răng thứ hai để tính toán cho bộ truyền bánh

răng thứ hai

- Công suất của bánh răng chủ động N = 0.98 kW

- Số vòng quay của bánh chủ động n = 48 vg/phút

Kết quả tính toán bánh răng thứ hai trên phần mềm Inventor:

Các thông số thông dụng trên bánh răng

Limit Deviation of Axis Parallelity

Sai lệch giới hạn theo trục x fx 0.0140 mm

Limit Deviation of Axis Parallelity

Sai lệch giới hạn theo trục y fy 0.0070 mm

Đường kính đáy răng df 103.068 mm 103.068 mm

Base Circle Diameter

Chiều dày răng s 11.566 mm 11.566 mm

Tangential Tooth Thickness Chiều dày

Chordal Dimension Teeth

Kích thước răng theo dây cung vòng

Limit Deviation of Helix Angle

Sai lệch giới hạn của góc nghiêng Fβ 0.0140 mm 0.0140 mm

Limit Circumferential Run-out

Chu vi giới hạn độ đảo vành răng Fr 0.0230 mm 0.0230 mm

Limit Deviation of Axial Pitch

Sai lệch giới hạn của bước răng theo

đường pháp

Limit Deviation of Basic Pitch

Sai lệch giới hạn của bước răng theo

đường cơ sở

Virtual Number of Teeth

Số răng ảo zv 17.000 ul 17.000 ul

Virtual Pitch Diameter

Đường kính vòng chia ảo dn 119.000 mm 119.000 mm

Virtual Outside Diameter Đường kính

Unit Outside Tooth Thickness

Độ dày bề ngoài răng sa 0.6387 ul 0.6387 ul

Tip Pressure Angle

Góc tiếp xúc đỉnh αa 33.7134 deg 33.7134 deg