thiết kế kỹ thuật máy rót nước mắm tự động vào chai 0,5 lít, phục vụ các xưởng chế biến nước mắm tại nha trang với năng suất 50 lgiờ

LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật máy móc thiết bị được đưa vào áp dụng nhiều trong sản xuất, đó là một xu thế tất yếu nhằm nâng cao năng suất, chất lượng giảm giá

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật máy móc thiết bị được đưa vào áp dụng nhiều trong sản xuất, đó là một xu thế tất yếu nhằm nâng cao năng suất, chất lượng giảm giá thành và dần thay thế sức lao động của con người, nhất là trong thời kỳ chuyển mình của đất nước ở giai đoạn: Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa đất nước, hội nhập kinh tế

Từ lâu ngành chế biến thủy sản ở Khánh Hòa là một trong những thế mạnh của tỉnh, trong đó có nghề chế biến nước mắm đã có từ lâu đời và thương hiệu nước mắm nhỉ cá cơm đã trở thành thương hiệu và đang từng bước chinh phục thị trường trong, ngoài nước Tuy nhiên, các cở sở sản xuất nước mắm ở Nha Trang vẫn chưa được quy hoạch, chủ yếu sản xuất vẫn mang tính riêng lẻ thủ công, chưa áp dụng công nghệvà máy móc vào trong sản xuất Vì vậy muốn hội nhập vào guồng quay của kinh tế thị trường thì yêu cầu cấp thiết là phải áp dụng kỹ thuật vào trong sản suất để đáp ứng được yêu cầu về chất lượng cũng như năng suất Trước tình hình

đó, bộ môn Chế tạo máy - Khoa cơ khí - Trường Đại Học Nha Trang đã tìm ra một

số đề tài yêu cầu thiết kế một số máy công tác phục vụ cho sản suất Trong đó có đề

tài: Thiết kế kỹ thuật máy rót nước mắm tự động vào chai 0,5 lít, phục vụ các xưởng chế biến nước mắm tại Nha Trang với năng suất 50 l/giờ Đây cũng là đề

tài mà em được bộ môn giao phó thực hiện, với các nội dung chủ yếu

1 Tổng quan về sản xuất nước mắm tại Nha Trang trong các năm gần đây

2 Lựa chọn phương án thiết kế

3 Tính toán động lực học của máy

4 Tính sức bền của các chi tiết

5 Lập quy trình chế tạo một chi tiết điển hình

Trong thời gian thực hiện đề tài em đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu tài liệu tham khảo và được sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn, đến nay đề tài đã hoàn thành Nhưng do năng lực và kiến thức còn hạn chế nên đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo của các quý thầy cô và các bạn sinh viên để đề tài càng hoàn thiện hơn

LỜI CẢM ƠN

Trước hết em xin chân thành cảm ơn Bộ môn Chế tạo máy – Khoa cơ khí – Trường Đại Học Nha Trang đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài mang tính thực tiễn này

Trong suốt thời gian học tập ở trường, với phương pháp và kiến thức cơ bản mà quý thầy cô đã truyền đạt cùng với những điều học hỏi từ bạn bè, em hy vọng với hành trang nhỏ bé đó chúng em sẽ nhanh chóng hội nhập với xã hội và có lẽ để phục vụ cho mục đích cuối cùng là làm giàu cho bản thân, cho gia đình và cho xã hội Để có thành công trước mắt cũng như mục tiêu lâu dài mỗi chúng ta phải luôn tự cố gắng phấn đấu Để thu được những thành quả đó chúng em không thể không nhớ đến các quý thầy cô đã tận tình dậy dỗ chúng em với tất cả tâm huyết của mình trong suốt thời gian qua Thành công lớn và có nhiều ý nghĩa đối với em đó là đề tài tốt nghiệp, đề tài này được hoàn tất với sự giúp đỡ và dạy bảo của tập thể quý cô – thầy khoa cơ khí nói chung, bộ môn chế tạo máy nói riêng và các cán bộ kỹ thuật của cơ

sở sản xuất nước mắm Phương Trang: 11B Tân Phước – Bình Tân; công ty cổ phần thủy sản 548 Nha Trang: 584 Lê Hồng Phong qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc vì sự giúp đỡ đó và đến các quý thầy trong khoa cơ khí như: PGS.TS Nguyễn Văn Ba, PGS.TS Phạm Hùng Thắng, ThS Trần An Xuân, ThS Trần Ngọc Nhuần, ThS Trần Doãn Hùng, ThS Đặng Xuân Phương, ThS Nguyễn Văn Tường, ThS Đinh Bá Hùng Anh …

Đặc biệt, cuối cùng cho em gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS Trần Doãn Hùng đã bỏ nhiều thời gian quý giá của thầy để tận tình giúp đỡ và hướng

dẫn tôi thực hiện đề tài này

Nha trang, tháng 6 năm 2007

Sinh viên

Trần Trung Kiên

cá và muối với một quá trình phân giải phức tạp do tác dụng của enzim trong cá và

vi sinh vật của cá hoặc từ ngoài vào

Nước ta có hơn hai nghìn cây số bờ biển Nghề đánh cá và làm muối đã phát triển từ lâu Có thể nói rằng nghề nước mắm và các sản phẩm chế biến khác từ cá và muối là một công trình sáng tạo của nhân dân ta Nó đã phát sinh trong quá trình sản xuất ngay từ khi nghề đánh bắt cá và làm muối ra đời, nghĩa là cách đây hơn 500 –

600 năm Từ đó nghề làm nước mắm được truyền từ đời này sang đời khác theo một công thức nhất định, cho tới những năm gần đây các địa phương đã dần cải tiến phương pháp chế biến cho thích hợp với thị hiếu của người tiêu dùng

Khánh Hòa là một tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ Việt Nam là một trong những tỉnh phát triển của nước ta Khánh Hòa có diện tích tự nhiên là 5.197 km2 và

có khoảng 1.300.000 người (2006) Khánh Hòa giáp với tỉnh Phú Yên về hướng Bắc, tỉnh Đắk Lắk về hướng Tây Bắc, tỉnh Lâm Đồng về hướng Tây Nam, tỉnh Ninh Thuận về hướng Nam, và biển Đông về hướng Đông Tỉnh lỵ của Khánh Hòa

là thành phố Nha Trang với diện tích tự nhiên là 251 km2, dân số khoảng 400.000 người (2006) Phía bắc giáp xã Ninh Ích, huyện Ninh Hòa, phía Nam giáp các xã Cam Hải, Cam Tân thị xã Cam Ranh, phía Tây giáp các xã Diên An, Diên Phú huyện Diên Khánh, phía Đông giáp Biển Đông Bờ biển tỉnh Khánh Hòa kéo dài từ

xã Đại Lãnh tới cuối vịnh Cam Ranh có độ dài khoản 385 km (tính theo mép nước) với nhiều cửa lạch, đầm vịnh, với hàng trăm đảo lớn, nhỏ và vùng biển rộng lớn Với hàng loạt danh lam thắng cảnh được thiên nhiên ban tặng, Khánh Hòa phát triển khá mạnh về du lịch và kéo theo hàng loạt dịch vụ Là tỉnh có địa hình thuận lợi bờ biển trải dài với nguồn tài nguyên thủy sản phong phú rất thuận lợi cho khai thác đánh bắt cũng như nuôi trồng thủy sản…kéo theo đó là nghề sản xuất nước

Từ lâu nước mắm Nha Trang đã có thương hiệu và chinh phục được thị hiếu của người tiêu dùng Đến nay thành phố Nha Trang có trên 100 cơ sở, doanh nghiệp chuyên sản xuất kinh doanh nước mắm, sản lượng chế biến đạt trên 15 triệu lít/năm Các vùng sản xuất nước mắm ở Nha Trang tập trung chủ yếu ở các phường Vĩnh Trường, Vĩnh Nguên, Phước Long Tuy nhiên các cở sở sản xuất nước mắm này vẫn chưa được quy hoạch, không phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất, các yếu tố

về môi trường, chủ yếu là sản xuất vẫn mang tính riêng lẻ thủ công, chưa áp dụng công nghệ máy móc vào trong sản xuất

Thành phần hóa học của nước mắm

Thành phần của nước mắm là sự kết hợp tổng hòa giữa các thành phần dinh dưỡng (các thành phần hóa học cơ bản và các thành phần tạo giá trị cảm quan (màu, mùi vị…)

Thành phần nước mắm biến đổi liên tục trong quá trình chế biến Nước mắm được chế biến theo phương pháp cổ truyền sau 6 tháng coi như là đã chín và thành phần của chúng cũng tạm coi là đã ổn định Tuy vậy từ sau 6 tháng chúng vẫn tiếp tục biến đổi

Thành phần hóa học của nước mắm gồm có

- Các chất đạm chiếm hàm lượng chủ yếu trong nước mắm và nó cũng là thành phần quyết định giá trị dinh dưỡng của nước mắm, bao gồm: nitơ toàn phần, nitơ axit amin, nitơ các chất bay hơi

- Các chất bay hơi và các chất khác như: NaCl, Ca, Mg, I, P, Br, B1, B2, B12

CHƯƠNG 2

CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Cơ sở chọn phương án thiết kế

Chọn phương án thiết kế là một phần rất quan trọng trong công việc thiết kế chế tạo máy Chọn phương án thiết kế là ta đi tìm hiểu, phân tích đánh giá các phương án và tính toán kinh tế các phương án đã đưa ra để cuối cùng chọn ra một phương án tối ưu nhất Phương án tối ưu nhất là phương án được lựa chọn để thiết

kế chế tạo do đó nó phải đảm bảo được nhiều nhất các yêu cầu sau:

Thỏa mãn các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật mà cụ thể là: Máy được chế tạo ra khi làm việc phải có độ tin cậy cao, hiệu suất làm việc, năng suất lao động phù hợp với yêu cầu sản xuất Tuổi thọ cao, chi phí chế tạo, lắp ráp, sửa chữa và trang thiết bị thay thế cho máy là thấp nhất

Ngoài những yêu cầu trên, việc chọn phương án thiết kế còn phải chú ý đến những yêu cầu về khả năng cải tiến, nâng cấp cho máy khi có nhu cầu cần tăng năng suất máy Máy phải đảm bảo ít gây tiếng ồn, hình dáng của máy có tính thẩm mỹ và tính công nghiệp cao, thao tác sử dụng dễ dàng, kết cấu máy không quá phức tạp Yêu cầu kinh tế kỹ thuật:

- Độ tin cậy cao

- Hiệu suất làm việc cao

· Nguyên lý làm việc của hệ thống

Ống nối 4 (để nạp đầy bình lường) và ống 5 để rót thể tích chất lỏng đã được định lượng

Thể tích chất lỏng đi vào trong bình lường 1 phụ thuộc vào vị trí đầu bên dưới của ống 3 hở cả hai đầu

Khi van ở vị trí hình bên phải, chất lỏng dưới áp suất thủy tĩnh đi vào trong bình lường 1 đẩy không khí trong bình ra qua ống 3 Khi chất lỏng dâng đến mép duới của ống 3 thì không ra được nữa, còn chất lỏng trong bình luờng được dâng lên

cao hơn mép dưới của ống 3 một đoạn là h phụ thuộc vào mức chất lỏng trong

thùng rót Áp suất không khí trên chất lỏng sẽ ngăn việc nạp tiếp tục vào bình lường

1, còn lối ra bị đóng, chất lỏng trong ống 3 sẽ dâng lên theo quy tắc hai bình thông nhau nó được xác định bằng mực chất lỏng ở trong thùng rót Như vậy là chấm dứt một chu trình định lượng Thể tích được điều chỉnh bằng nâng hoặc hạ ống 3 xuống

Để tháo chất lỏng vào trong chai thì quay van ba ngả ngược chiều kim đồng

hồ một góc 90 độ (hình bên trái)

· Đặc điểm của hệ thống

- Cơ cấu đơn giản, dễ sử dụng

- Khi van mòn, dễ bị muối kết tinh làm kẹt, khó tự động hóa

· Nguyên lý làm việc của hệ thống

Gồm ống trụ 7 được lắp chặt ở đáy bình chứa, bên ngoài ống trụ là ống cao su Ống cao su có thể đàn hồi, ở dưới ống đặt một tấm đệm và bên ngoài ống đặt một lò

xo hình côn Lò xo có tác dụng luôn đẩy ống cao su ép lên bề mặt của ti van

Ti van: được cố định vào thùng chứa bằng ống thông khí 6

Ở trạng thái nghỉ: lúc này ti van áp chặt lên bề mặt của tấm đệm bịt kín khe

hở giữa ti van và tấm đệm 3

Ở trạng thái rót: dùng một lực đẩy chai lên phía trên ép chặt lên tấm đệm 3 khi

đó ống cao su bị đẩy lên phía trên và khe hở giữa tấm đệm và ti van mở ra dịch chảy

từ thùng chứa xuống chai, không khí ở trong chai thoát ra ngoài qua ống thông khí

6 Sau một thời gian rót hạ hộp xuống, khi đó lò xo 2 đang bị nén sẽ đẩy ống cao su

và tấm đệm xuống ép chặt lên mặt ti van và dịch không thể chảy ra ngoài được

· Đặc điểm của hệ thống

- Có thể rót được nhiều kích cỡ chai khác nhau

- Khó định lượng được thể tích của chất lỏng cần rót

- Chỉ phù hợp để rót vào hộp, khó rót vào chai

· Nguyên lý làm việc của hệ thống

Gồm một thân van 2 đặt ở dưới đáy của thùng chứa1, thân van có dạng phễu và

có thể tích bằng lượng dịch can rót vào trong chai Trong thân van có một ống thông khí 9, trên thành thân van có khoét các lỗ 5,6 Ở phía dưới đặt một tấm đệm 8 làm bằng

Ống trụ:

- Đặt bao bọc xung quanh thân van

- Ống trụ cố định không xê dịch

- Trong ống trụ có một khoang rỗng

Lò xo 10 có nhiệm vụ: luôn đẩy thân van xuống vị trí thấp nhất

Ở trạng thái bình thường, khe hở 5,6 được bịt kín bởi thân van và ống trụ Thân van sẽ nhúng chìm trong dịch, dịch tràn nay vào thân van

Khi rót, dùng lực nâng chai ép vào tấm đệm 8 đẩy than van lên phía trên khi

đó thân van sẽ nhô lên khỏi bề mặt thoáng của chất lỏng, lò xo 10 bị nén lại, đồng thời các khe hở 5,6 vào đúng vị trí của khoang rỗng trong ống trụ Chất lỏng sẽ chảy

từ trong thân van qua khe hở 5 và 6 xuống hộp, lúc này thể tích của chất lỏng qua khe 5 và 6 giảm dần theo chiều cao của cột chất lỏng trong thân van Sau một thời gian toàn bộ lượng chất lỏng trong thân van sẽ chảy xuống chai

Hạ chai xuống, lúc này lò xo số 10 đang bị nén lập tức đẩy thân van xuống vị trí thấp nhất, các khe hở số 5,6 lại được bịt kín, than van chìm vào trong chất lỏng, dịch lại tràn vào trong thân van Trong quá trình rót không khí trong hộp thoát ra ngoài qua ống thông khí 9

· Đặc điểm của hệ thống

- Dễ định lượng được thể tích cần rót

- Năng suất cao, khả năng tự động hoá cao

- Chỉ phù hợp với điều kiện sản xuất lớn

- Kết cấu van rót phức tạp, chế tạo khó

- Khó rót vào chai nhựa

· Nguyên lý làm việc của hệ thống

Trong thùng rót 1 có bình đựng 2 , đáy bình vặn chặt với van trượt 3 Phần trên của van trượt 3 rỗng phần dưới thì đặc Bên thành phần rỗng của van trượt có lỗ

4, phía đáy thùng 1 có ống lót rỗng 5 có lỗ 6, ống chảy tràn 7 và đầu cuối để cắm vào chai Lò xo 9 và con lăn 10 dịch theo cơ cấu cam Khi nâng van trượt lên một khoảng H thì bình lường 2 dùng chứa chất lỏng được nâng lên và cao hơn mặt thoáng của chất lỏng trong thùng 1 đồng thời xảy ra sự trùng khít các lỗ 4 và lỗ 6 của cặp van trượt, nhờ đó mà chất lỏng ở trong bình lường 2 chảy vào chai Sau khi chảy hết chất lỏng thì bình lường hạ xuống nhờ lực nén của lò xo bị nén khi rót và được nạp chất lỏng và lặp lại chu trình

· Đặc điểm của hệ thống

- Dễ định lượng được thể tích cần rót

- Cơ rót cấu đơn giản, dễ sử dụng

- Thay thế, sửa chữa nhanh, dễ chế tạo

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY

3.1 Cơ sở tính toán các thông số

3.1.1 Chọn năng suất cho máy

Với mục đích là thiết kế máy rót nước mắm bán tự động, có khả năng làm tiền

đề đi tới tự động hoàn toàn để phục vụ cho những cơ sở chế biến nước mắm ở thành phố Nha Trang Một trong những yêu cầu quan trọng và được đặt lên hàng đầu là máy thiết kế ra phải phù hợp với điều kiện cũng như quy mô sản xuất hiện nay, đồng thời phải đảm bảo năng suất, giảm bớt chi phí thời gian, giảm chi phí sức lao động cho con người, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm theo tiêu chuẩn an toàn trong nước cũng như quốc tế

Từ mục đích được đặt ra trên đây ta thấy máy được thiết kế nhằm phục vụ cho các cơ sở, các xưởng sản xuất ở thành phố Nha Trang nên không yêu cầu năng suất máy không cần thiết quá lớn

Căn cứ vào tình hình sản xuất chúng tôi chọn năng suất máy là 50 (lít/giờ), rót vào chai 0,5 lít (chai được sử dụng khá phổ biến), dạng chai thủy tinh vì chai thủy tinh giữ được màu tươi ngon của nước mắm được lâu hơn nên hạn

sử dụng sẽ dài hơn rất thuận tiện cho việc bảo quản và khi phải vận chuyển đi xa Trên thị trường hiện nay dung tích của chai đựng nước mắm chủ yếu là chai 0,5 lít, một số ít chai dung tích 0,75 và 1 lít Vậy để chủ động và thuận lợi trong sản xuất kinh doanh, giảm chi phí cho thiết kế chế tạo máy chúng ta sẽ tính toán, thiết

kế cho hệ thống rót nước mắm bán tự động vào chai thủy tinh có dung tích là 0,5 lit Trên cơ sở đó tính toán cho việc rót vào chai 0,75 lít và 1 lít trên khi có nhu cầu mà không cần phải thay đổi nhiều kết cấu của máy rót vào chai dung tích 0,5 lít

3.1.2 Tính chọn thể tích tích van rót

Hình 3-1 Như ta đã biết, thể tích chất lỏng cần rót là V = 0,5 (lít) Vậy: V = V1 + V2 (hình 3-1)

Áp dụng công thức tính thể tích hình trụ:

V = πR2h Với: R là bán kính đáy

h là chiều cao Vậy V1 = πR12h1Với: R1 = 60 (mm)

Với R2 = 15 (mm)

Þ h2 =

2 2

2

2

10 15 1415 , 3

10 04761 , 0

25 , 0

p = 22,105 (mm)

Khi V = 0,5 (lít) thì h = 22,105*2 = 44,21 (mm) Vậy khi cần rót chai 0,75 (lít) thì ta lắp thêm vào bình lường một ống trụ có đường kính là D = 120 (mm), cao 22,105 (mm) Còn nếu cần rót chai 1 (lít) thì ta lắp thêm vào bình lường hai ống trụ có đường kính D = 120 (mm), cao 22,105 (mm)

3.1.3 Chọn thể tích của bình chứa

Để thuận tiện cho kết cấu hợp lý, gọn nhẹ, dễ chế tạo và đặc biệt sau một lần rót mực chất lỏng giảm không đáng kể ta chọn kết câu của thùng chứa có hình trụ với đường kính 700 (mm) và cao 400 (mm), vậy thể tích của thùng chứa là:

V = S.h = πR2h Với R = 350 (mm)

S = πR2

Þ S = 0,1225π (m2) Vậy với thể tích của thùng chứa như vậy sau mỗi lần rót mực chất lỏng trong thùng

sẽ hạ xuống là: h =

S V

* Với V = 0,5 (lít)

Þ h=

p

1225 , 0

5 , 0

75 ,

= 2,54 (mm)

3.1.4 Tính thời gian chảy chất lỏng trong bình lường

t = t1 + t2Với t1 =

1

1 1

2

2

gh f

h F

2

2

gh f

h F

=

3 6

3 6

10 40 81 , 9 2 10 49 7 , 0

10 40 10 3600 2

-

-

-p p

2

2

gh f

h F

=> t2 =

3 6

3 6

10 5 , 67 81 , 9 2 10 49 7 , 0

10 5 , 67 10 255 2

-

-

-p p

=> t2 = 0,872 (s)

=> 1,5t2 = 1,3 (s) Vậy: t = t1 + t2 = 14,22 + 1,3 = 15,52 (s) *Với chai 0,75 (lít)

Ta có h1 = 40 + 22,105 = 62,105 (mm)

Þ t1 =

1

1 1

2

2

gh f

h F

3 6

10 105 , 62 81 , 9 2 10 49 7 , 0

10 105 , 62 10 3600 2

-

-

-p p

=> t1 = 11,8 (s)

=> 1,5t1 = 17,7 (s) Vậy: t = t1 + t2 = 17,7 + 1,3 =19 (s)

2

2

gh f

h F

3 6

10 21 , 84 81 , 9 2 10 49 7 , 0

10 21 , 84 10 3600 2

-

-

-p p

=> t1 = 13,752 (s)

=> 1,5t1 = 20,63 (s) Vậy: t = t1 + t2 = 20,63 + 1,3 =21,93(s)

1011

Mực chất lỏng

121314

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy

Hình 3-4

Nguyên lý làm việc của máy

Cấp điện cho động

cơ (1), động cơ hoạt động

và truyền chuyển động cho bánh vít trục vít (3) qua đai (2), thùng (7) quay nhờ nối cứng với trục (4), phía dưới thùng đặt 3 van rót Để rót được chất lỏng vào chai (9) thì các đầu của ống rót (5) được đặt đúng tâm của các đĩa mang chai (10), các đĩa mang chai quay cùng vận tốc với thùng Cam (12) có hai phần, phần cao và phần thấp, khi con lăn (11) chạy trên bề mặt cao của cam thì thanh đẩy sẽ nâng van rót lên mặt thoáng chất một khoảng là H và đồng thời xảy ra sự trùng khít các lỗ (15)

và (16) (hình 3.4), nhờ đó chất lỏng trong bình lường chảy vào chai (9) Khi chất lỏng trong bình lường đã chảy hết vào chai, con lăn chạy trên phần thấp của mặt cam đồng thời lúc này dưới tác dụng của lực nén do lò xo (14) bị nén khi rót sẽ đẩy thanh đẩy xuống, thân van chìm vào trong chất lỏng, dịch lại tràn vào trong thân van chuẩn bị một chu trình mới

3.1.5 Chọn số lượng van rót, cách bố trí van và việc tiếp liệu

Chọn số lượng van rót và cách bố trí van có ý nghĩa rất lớn trong việc thiết

kế Do vậy cũng có thể coi đây là một trong những cơ sở để chọn phương án thiết

kế máy

Ta chọn số lượng van rót là 3 van để phù hợp với năng suất và mỗi van đặt cách nhau một góc là 1200 vì thức chuyển động của van rót là chuyển động quay tròn cùng với thùng

Hình 3-5

Hình 3-6

3.1.6 Tính số vòng quay của thùng (của trục truyền)

Để chất lỏng được rót hết vào chai thì thời gian của con lăn chạy trên bề mặt rót của cam phải tối thiểu bằng thời gian chảy hết chất lỏng qua ống rót

Theo hình 3.1.6 ta có Cung MN = 1200

1

= 1,289 (vòng/phút)

Lấy

2 , 1

n

=

2 , 1

289 , 1

= 1 (vòng/phút)

· Với chai 0,75 (lít) cần thời gian t = 19 (s)

= 1,503 (vòng/phút)

Lấy

2 , 1

n

=

2 , 1

503 , 1

1

= 0,912 (vòng/phút)

· Lấy

2 , 1

n =

2 , 1

912 ,

0 = 0,8 (vòng/phút)

3.1.7 Tính chọn động cơ

Theo mô hình nguyên lý hoạt động của hệ thống thì mô men xuắn trên trục truyền là: Mx = P.l Với: P = k.Fms

Fms = f.N Trong đó:

Fms – Lực ma sát lăn giữa con lăn với mặt cam rót và ma sát giữa con lăn với ổ

N – Lực nén lớn nhất của lò xo tại thời điểm rót

* Tính chọn lò xo

Với điều kiện làm việc của hệ thống ta chọn đường kính dây Theo [2 trang 138 bảng 19.2]

d = 4÷6 (mm) Cấp I: s b = 1500(Mpa) Ứng suất cho phép nhóm B [ ]t = 0 , 5 s b= 0 , 5 1500 = 750(MPa) Theo [2 trang 139 bảng 19.4]

Từ công thức d ³ 1 , 6 k.Fmax.c/[ ]t Theo [2 trang135 công thức 19-6]

c k

d F

56 , 2

.

2 max

t

£ = 352 (N) Chọn d = 4 (mm)

c = 12 Theo [2 trang 134]

=> D = d.c = 12.4 = 48 (mm) Lấy Fmin = 200 (N)

Chuyển vị x = 40 (mm) Vậy số vòng làm việc của lò xo là:

3

8

.

F F c

d G x n

=> 8 12 (352 200) 6,1

4 10 8 40

3

4

= -

=

=

= 34 4 34

4 10 8

1 , 6 48 352 8 8

Gd

F n D

Bước của vòng lò xo khi chưa chịu tải

2 , 14 1

, 8

8 , 92 2 , 1 4

2 ,

Chiều cao của lò xo lúc chưa chịu tải

Ho = Hs + n.(t – d) =30,4 + 8,1(14,2 – 4) = 113,02 (mm) Kiểm nghiệm tỉ số

D

H0

3 35 , 2 48

02 , 113

Như vậy lò xo không bị mất ổn định Với Fmax = 352 (N)

Ta có: N = k.Fmax Chọn k = 1,25

=> N = 1,25.352 = 440 (N)

=> Fms = f.N = 0,15.440 = 66 (N)

=> P = k.Fms = 1,5.66 = 99 (N) Vậy Mx = P.l = 99.220 = 21780 (N.mm) Theo [1 trang 36 công thức 2-24]

.M x n

Với N – Công suất trên trục (KW)

n – Số vòng quay của trục: n = 1 (v/p)

10 55 , 9

21780 1

6 = (KW)

Theo [1 bảng 3 trang 29] ta chọn động cơ có các thông số sau:

Kiểu động cơ

Công suất (KW)

Vận tốc quay

3 2

2

-i n n i

n

8 017 , 8 116

930

2

1 2 1 2 1

1

n i i

21780 2 3

3 2

23 , 268 12

2 1

η2-3 – hiệu suất của bánh vít trục vít

i1-2 – tỉ số truyền của đai

η1-2 – hiệu suất của đai

CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY

4.1 Thiết kế bộ truyền động đai

4.1.1 Chọn loại đai

Để chọn loại đai ta dựa vào giá trị mô men xuắn trên trục dẫn

Theo chương 3 mô men xuắn trên trục dẫn là 35,5 (N.mm) Theo [1 trang 44 bảng 17] ta chọn đai hình thang tiết diện O

6 4

1 1

930 80 1415 , 3

Tính toán đường kính lớn D2

( -x)

= 11

2 i D

D đ Theo [1 trang 38 công thức 3-3]

Với iđ – Tỷ số truyền của đai: iđ = 8

1 2

% sai khác = 100 % 3 , 28 %

116

2 , 112

0 D + D + h £ A sb £ D + D Theo [1 trang 45 công thức 3-17]

55 ,

4.1.4 Xác định chiều dài L và khoảng cách trục A

Tính chiều dài sơ bộ

sb sb

sb

A

D D D D A

L

4 2

2

2 2 1 2 1

+ + + +

500 4

80 560 560

80 2 500 2

2

+ + +

-=

ÛL sb p

48 , 2120

=

Từ Lsb = 1805,182 (mm), ta chọn chính xác Lsb theo bảng [1 trang 46 bảng 20]

Ta chọn Lsbcx = 2000 (mm) Kiểm tra số vòng chạy của đai theo điều kiện:

10 60

V

Theo [1 trang 45 công thức 3-19]

95 , 1 2000 60

930 80 1415 ,

=

Thỏa mãn điều kiện

Từ chiều dài theo tiêu chuẩn chính xác của đai, ta chọn L = 1700 (mm) Ta xác định lại chính xác khoảng cách trục Theo [1 trang 39 công thức 3-6]

8

8 2

2 80 560 2000

4.1.5 Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh đai

Theo điều kiện:

0 0 1 2 0

1 = 180 - - 57 ³ 120

A

D D

284 , 493

80 560

v t

.

1000

60

80 930 60

. 1 1

[ ]s p 0 - Ứng suất cho phép của đai thang [ ]s p 0=1,57 Theo [1 trang 46 bảng 21]

F – Diện tích tiết diện dai thang, F = 47 (mm2) theo [1 trang 44 bảng 17]

Ct – Hệ số chế độ tải, Ct = 0,9 theo [1 trang 42 bảng 12]

Cv – Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc, Cv = 1,04 theo [1 trang 46 bảng 23]

Cα – Hệ số ảnh hưởng của góc ôm, Cα = 0,89 theo [1 trang 46 bảng 22]

=>

89 , 0 04 , 1 9 , 0 47 57 , 1 575 , 3895

6 , 0 1000

74 , 149 2

5 , 124 sin 1 47 2 , 1 3

0

= Þ

Số liệu: Công suất trên trục vít: N1 = 0,57 (KW)

Công suất trên bánh vít: N2 = 0,399 (KW)

Số vòng quay trục vít: n1 = 116,25 (v/ph)

Số vòng quay của bánh vít: n2 = 1 (v/ph)

Bộ truyền quay 1 chiều tải trọng thay đổi không đáng kể Yêu cầu bộ truyền làm việc trong 5 năm Mỗi năm 250 ngày, mỗi ngày 8 giờ:

4.2.1 Chọn vật liệu chế tạo và nhiệt luyện

Chọn vật liệu trục vít là thép 45, tôi bề mặt có độ cứng HRC = 45÷50, ren thân khai, sau khi cắt ren được mài Giả thiết vận tốc trượt vt < 3 (m/s) Chọn đồng thanh nhôm sắt bpAM9-4 làm bánh vít

Ntd = N = 60.n.T = 60.1.300.5.8 = 720000 < 106 [σtx] = (0,25σch + 0,08σbk) 8

- Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:

Ta chọn Z2 = 115 Kiểm nghiệm lại số vòng quay thực của trục bị dẫn

Vậy Z1 = 1 và Z2 = 115 thỏa mãn

Z1 = 1 ta chọn sơ bộ hiệu suất η = 0,7

Hệ số tải trọng K = 1,1 ÷ 1,3 Xác định mô đun m và hệ số đường kính q Giá trị m.3 q được xác định theo điều kiện bền tiếp xúc:

m.3 q 3 [ ]

2 2 2

2

6

10 45 , 1

n

KN

Z tx ÷÷øöçç

1

399 , 0 2 , 1 6 , 444 115

10 45 , 1

÷÷

ø

ö çç

è

Ta chọn giá trị m, q theo tiêu chuẩn Theo [1 trang 82 bảng 46] ta có: m = 3,5 (mm) và q = 12 Xác định hiệu suất , hệ số tải trọng và vận tốc trượt

- Xác định vận tốc trượt:

Vt = 2 2

1 1

19100

.

q Z n

m + theo [1 trang 82 công thức 6-8]

=> Vt = 1 12 2

19100

116 5 ,

- Hiệu suất bộ truyền:

(0 , 96 0 , 98) ( ')

r l

l h

+

¸

»

tg

tg theo [1 trang 82 công thức 6-9]

Trị số góc nâng ren trục vít: λ = 4o45’49” theo [1 trang 82 bảng 47]

09 3 49 45 4

49 45 4 98

, 0

69 , 0 7 ,

0 - = thỏa mãn điều kiện

Hệ số biến dạng trục vít: θ = 147 theo [ 1 trang 83 bảng 49]

- Hệ số tải trọng K được xác định theo công thức

1 115 5 , 3 1415 , 3 10 6

10 6

.

4 4

2 2 4

=> K = 1

Vì V2 < 2 (m/s) nên ta chọ cấp chính xác chế tạo bộ truyền là cấp 9

4.2.4 Kiểm nghiệm điều kiện bền uốn của răng

n q y Z m

N

2 2 3

2 6

.

10

15 Theo [1 trang 84 công thức 6-11]

y – Hệ số dạng răng phụ thuộc vào số răng tương đương

Số răng tương đương: Ztđ =

115 = 116

Theo [3 trang 154 bảng 7.8] ta dùng phương pháp nội suy tính được y = 1,29

=> σu = = 78 , 4 £[ ]s u

1 12 29 , 1 115 5 , 3

399 , 0 1 10 15

Hệ số khe hở hướng tâm: ζ = 0,15 ÷ 0,3

Mô đun ăn khớp: m = 3,5 (mm)

Bước xuắn ốc của ren trục vít: S = t.Z1 = 1.9,4245 =10,99 (mm) Góc prôfin trong mặt cắt dọc: α = 20o

Đường kính vòng chia ren trục vít: dc1 = m.q = 3,5.12 = 42 (mm) Đường kính vòng đỉnh ren trục vít:

De1 = dc1 + 2fom = 42 + 2.1.3,5 = 49 (mm) Đường kính vòng chân ren trục vít: Di1 = dc1 – 2fom – 2.Com

=> Di1 = 42 – 2.1.3,5 – 2.0,3.3,5 = 32,9 (mm) Đường kính vòng chia bánh vít: dc2 = m.Z2 = 3,5.115 = 402,5 (mm) Đường kính vòng đỉnh răng bánh vít: De2 = de2 + 2fom + 2ζm

=> De2 = 402,5 + 2.1.3,5 + 2.0,2.2 = 410,3 (mm) Đường kính vòng chân răng bánh vít: Di2 = de2 – 2fom – 2ζm

=> Di2 = 402,5 – 2.1.3,5 – 2.0,2.2 = 394,7(mm) Chiều rộng của bánh vít khi Z1 £ 3

B£ 0 , 75 D = 0 , 75 49 = 36 , 75 Chọn B = 35 (mm)

Góc bánh vít ôm trục vít 2y:

0 1

8 , 47 74074

, 0 5 , 3 5 , 0 49

35 5

, 0

-= -

g

m D

B

e

4.2.5 Kiểm nghiêm sức bền quá tải của răng bánh vít

Theo [1 trang 84 công thức 6-13]

σtxqt = σtx K qt £[ ]s txqt

σuqt = σu.Kqt £[ ]s uqt

Chọn Kqt = 1,5

=> σuqt = 78,4.1,5 = 117,66 £[ ]s uqt = 160 (N/mm2) Theo [1 trang 84 công thức 6-14]

σtx =

2 2

3 2

2

1 51200

n

KN A

q z q

÷ ø

ö ç

ç ç è

æ +

=> σtx =

1

399 , 0 1 6 , 127

1 12 115 12 115 51200

3

÷

÷ ø

ö ç

ç è

2

d

M = 12 , 762

42

268

P2 = Pa1 =

2 2

2

d

M

5 , 402

21780

Pr1 = Pr2 = P2tgα = 108,2.tg20o = 39,38 (N)

bộ kích thước trục theo giá trị mo men xuắn

Đường kính sơ bộ trục được tính theo công thức:

dsb

[ ]

3

2 ,

- Số vòng quay giới hạn trong 1 phút: n = 1600 (v/p) Theo [1 trang 122 bảng 74] Ta chọn ổ đỡ chặn ký hiệu 36204 Các thông số:

- Tải trọng tĩnh cho phép Q = 850 (daN)

- Số vòng quay giới hạn trong 1 phút: n = 1600 (v/p)

b Phác thảo kết cấu bộ phận làm việc

Hình 4-1 Chọn

Xây dựng sơ đồ tính toán trục

Hình 4-2

15 + + = (mm)

2

16 280 2

35 2 2

5 4

2

5 , 402 76 , 12 39 38 , 39 2

2 2

= +

+

= +

+

b a

d P a

39 2 , 108

+

= +b a

a P

Mô men xuắn trên trục: Mx = 21780 (N.mm)

Mô men uốn tạih các điểm đặc biệt

Tại A, C: Muy = 0 Tại B:

Muy = Pa2 2567 , 95

2

5 , 402 76 , 12 2

d

(N.mm)

Muy = P2 21775 , 25

2

5 , 402 2 , 108 2

d

[ ]

3

1 ,

87 , 28922