Thiết kế chế tạo máy thái củ quả phục vụ trang trại chăn nuôi

Trong quá trình dao chuyển động đi lên thì đồng thời vật liệu cũng chuyển động với vận tốc Vr2 để đi được đoạn đường S.. Quá trình: Khi lưỡi cắt cắt được lát cắt đầu tiên nó sẽ tiếp tục

Trang 1

SVTH: Nguyễn Hữu Thanh Lớp 43CT

LỜI NÓI ĐẦU Nước ta là nước đang phát triển ngoài công nghiệp thì nông nghiệp trong đó

có chăn nuôi được chú trọng phát triển Vì vậy cơ giới hóa nông nghiệp trong đó có chăn nuôi là mục tiêu của nhà nước ta trong đó có chăn nuôi, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng chăn nuôi

Thức ăn trong chăn nuôi phần lớn là sản phẩm của trồng trọt trong đó thức ăn

sử dụng củ, quả chiếm khoảng 30 đến 40 % Các loại củ, quả thường có kích thước lớn Do đó để sử dụng làm thức ăn thì chúng ta phải chế biến như: Thái, mài, nghiền Để chúng có kích thước phù hợp với từng vật nuôi

Chính vì vậy thiết kế máy thái củ, quả có ý nghĩa lớn trong việc cơ giới hóa chăn nuôi, thay thế con người trong việc chế biến thức ăn, bảo đảm chuẩn bị đầy đủ, kịp thời gian, thức ăn cho gia súc Ngoài ra còn bảo đảm chất lượng thức ăn

Nội dung của đồ án môn học gồm 8 chương:

Chương 1 Tổng quan về tình trạng sản xuất và thiết bị cơ giới tại các trang trại chăn nuôi

Chương 2 Chọn phương án thiết kế

Chương 3 Tính toán động lực học thiết bị

Chương 4 Thiết kế các bộ phận của thiết bị

Chương 5 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết

Chương 6 Hướng dẫn láp ráp và sử dụng

Chương 7 Hạch toán sơ bộ giá thành

Kết luận và đề xuất ý kiến

Do thời gian, sự hiểu biết còn hạn chế nên chắc chắn còn nhiều thiếu sót rất mong sự góp ý của mọi người

Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Ba đã giúp đỡ, hướng dẫn tôi hoàn thành đồ án này

Nha Trang, Tháng 11-2005

SVTH: Nguyễn Hữu Thanh

Trang 2

MỤC LỤC Trang

Lời nói đầu 1

Mục lục 2

Chương 1 Tổng quan về tình trạng sản xuất và thiết bị cơ giới tại các trang trại chăn nuôi 5

Chương 2 Chọn phương án thiết kế 7

2.1 Những yêu cầu cơ bản 7

2.2 Cơ sở chọn phương án thiết kế 7

2.3 Chọn hình thức chuyển động của dao cắt 7

2.4 Phân tích phương án thiết kế 11

2.5 Chọn phương án thiết kế 23

Chương 3 Tính toán động lực học thiết bị .24

3.1 Cơ sở tính toán động lực học thiết bị .24

3.1.1 Chọn năng suất máy .24

3.1.2 Chọn loại, số lượng, cách bố trí dao trên đĩa dao .24

3.1.3 Chọn kích thước, cách bố trí phiễu tiếp liệu .26

3.1.4 Tính chọn đĩa cắt .27

3.1.5 Chọn chiều dầy lát thái .29

3.2 Tính toán động lực học máy 29

3.2.1 Tính số vòng quay của đĩa cắt 29

3.2.2 Tính lực cắt 31

3.2.3 Tính chọn động cơ điện 35

3.2.4 Xác định tỷ số truyền của hệ thống 37

Chương 4 Thiết kế các bộ phận của máy 38

4.1 Thiết kế bộ truyền động đai 38

4.1.1 Chọn loại đai 38

4.1.2 Xác định đường kính bánh đai 38

4.1.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục .39

Trang 3

4.1.4 Xác định chiều dài L và khoảng cách trục A 39

4.1.5 Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh đai 40

4.1.6 Xác định số đai cần thiết 40

4.1.7 Xác định kích thước bánh đai 41

4.1.8 Xác định lực tác dụng lên trục .41

4.2 Thiết kế trục 42

4.2.1 Chọn vật liệu trục .42

4.2.2 Tính toán sơ bộ trục 42

4.2.3 Tính gần đúng .42

4.2.4 Tính kiểm nghiệm trục .47

4.3 Thiết kế gối đỡ trục 52

4.3.1 Chọn loại ổ 52

4.3.2 Xác định tải của ổ 52

4.3.3 Chọn kích thước ổ lăn 52

4.3.4 Chọn cách bôi trơn ổ 53

4.4 Chọn các bộ phận bộ phận khác 54

Chương 5 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết 55

5.1 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết trục .55

5.1.1 Xác định dạng sản xuất 55

5.1.2 Phân tích chi tiết gia công 55

5.1.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 55

5.1.4 Chọn tiến trình gia công các bề mặt của phôi 56

5.1.5 Thiết kế các nguyên công công nghệ .60

5.1.6 Xác định lượng dư và kích thước trung gian 74

5.1.7 Xác định chế độ cắt 80

5.1.8 Lập phiếu tổng hợp nguyên công 90

5.2 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết đĩa cắt 97

5.2.1 Xác định dạng sản xuất 97

5.2.2 Phân tích chi tiết gia công 97

Trang 4

5.2.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 97

5.2.4 Chọn tiến trình gia công các bề mặt của phôi 98

5.2.5 Thiết kế các nguyên công công nghệ .100

5.2.6 Xác định lượng dư và kích thước trung gian 107

5.2.7 Xác định chế độ cắt 109

5.2.8 Lập phiếu tổng hợp nguyên công 113

Chương 6 Hướng dẫn lắp ráp và sử dụng 117

6.1 Hướng dẫn lắp ráp 117

6.2 Hướng dẫn tháo lắp 117

6.3 Hướng dẫn sử dụng 117

6.4 Một số quy tắc an toàn khi dùng máy 118

Chương 7 Hạch toán sơ bộ giá thành 119

Kết luận và đề xuất ý kiến 120

Tài liệu tham khảo 121

Tài liệu kèm theo 123

Trang 5

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ TÌNH TRẠNG SẢN XUẤT VÀ THIẾT

BỊ CƠ GIỚI TẠI CÁC TRANG TRẠI CHĂN NUÔI Các trang trại chăn nuôi nước ta hiện nay đang được đưa lên thành ngành chính của nông nghiệp Nhằm đáp ứng nhu cầu thực phẩm ngày càng tăng cũng như nhu cầu sức kéo và phân bón phục vụ cho trồng trọt

Năng suất của chăn nuôi trước hết phụ thuộc vào việc cung cấp đứng đắn thức

ăn cho gia súc có nghĩa là phù hợp với nhu cầu chức năng của gia súc với mục tiêu tiêu thụ thức ăn ít nhất nhưng lại cho sản lượng có ích lớn nhất Thức ăn cho gia súc phải đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng, tiêu hóa tốt, không chứa những chất độc hại cho quá trình tiêu hóa và sức khỏe làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gia súc gia cầm

Nước ta là một nước nông nghiệp trồng trọt và chăn nuôi rất phát triển Trồng trọt hàng năm cung cấp một sản lượng lớn các sản phẩm nông nghiệp Trong đó sản lượng các loại củ, quả chiến 30 đến 35 % sản lượng nông nghiệp

Các sản phẩm nông nghiệp có đặc điểm là được sản xuất theo mùa vụ, mặt khác chăn nuôi lại được sản xuất quanh năm, thức ăn phục vụ cho chăn nuôi phần lớn là sản phẩm nông nghiệp

Ở nước ta hiện nay các trang trại chăn nuôi với quy mô vừa, nhỏ

Thức ăn cho chăn nuôi thường là thức ăn hỗn hợp trong đó thành phần các loại

củ, quả chiếm khoảng 30 đến 40% thành phần thức ăn

Trang 6

Các sản phẩm nông nghiệp ngoài việc dùng làm thức ăn hàng ngày thì còn được chế biến (phơi, sấy ) để dự trữ

Thời gian cho phép để chế biến thức ăn trong một đến hai giờ

Nông nghiệp nói chung, chăn nuôi nói riêng ngày nay đã được cơ giới hóa Qua sự phân tích trên ta thấy sự cần thiết phải có máy móc trong các trang trại chăn nuôi

Máy thái củ, quả chế biến các loại củ, quả như sắn, bí, khoai thành các lát mỏng để dễ chế biến (phơi, sấy ) làm thức ăn hàng ngày và dự trữ cho chăn nuôi

Trang 7

CHƯƠNG 2

CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.

2.1 Những Yêu Cầu Cơ Bản:

Xuất phát từ những yêu cầu kỹ thuật chế biến củ, quả đối với các loại gia súc

và điều kiện sử dụng máy cần có những yêu cầu cơ bản sau

1 Tính vạn năng

- Để nó có thể thái được nhiều loại củ, quả

- Có thể thái củ, quả với những kích thước thích hợp với nhiều loại gia súc khác nhau

2 Có khả năng cơ khí hóa việc tự đưa củ, quả vào máy thái và đưa sản phẩm

ra khỏi máy thái

3 Năng suất phù hợp với quy mô chăn nuôi, đảm bảo chuẩn bị phần thức ăn cần thiết trong mỗi bữa ăn trong thời gian 1 đến 2 giờ

4 Chất lượng thái cao xác định bằng độ đồng đều của các lát thái, ít tạo thành các mảnh vụn và bị chảy nước

5 Tầm tay đưa tới các bộ phận làm việc của máy thích hợp, vệ sinh máy nhanh chóng

6 Kích thước máy gọn nhẹ

7 Các bộ phận làm việc của máy có khả năng quay nhanh để đơn giản việc truyền chuyển động từ nguồn động lực

2.2 Cơ Sở Chọn Phương Án Thiết Kế

Chọn phương án thiết kế là phần rất quan trọng trong quá trình thiết kế Chọn phương án thiết kế là quá trình tìm hiểu, tính toán kinh tế, phân tích các phương án

để tìm ra phương án tối ưu nhất, thỏa mãn các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật và có hiệu quả cao nhất

2.3 Chọn Hình Thức Chuyển Động Của Dao Cắt

Ngày nay người ta thường phân loại máy thái củ, quả theo hình dáng của các

bộ phận làm việc như: Loại đĩa, loại trống, loại cánh gạt ly tâm

Trang 8

Theo cách sắp đặt dao so với củ, quả: Loại thẳng đứng, loại nằm ngang

Tuy vậy bộ phận làm việc (dao cắt ) có hai hình thức chuyển động đó là + Hình thức thứ nhất:

Dao chuyển động tịnh tiến qua lại còn vật liệu cần cắt chuyển động vuông góc với phương chuyển động của dao cắt

Hình 2-1 Với Vr1: Vận tốc của dao cắt (phương, chiều như hình vẽ)

2

Vr : Vận tốc của vật liệu (phương, chiều như hình vẽ)

S: Chiều dầy lát thái

a: Hành trình của dao

Ta thấy khi dao chuyển động từ trên xuống, từ dưới lên thì vật liệu đứng yên Khi dao thực hiện xong một chu trình thì được lát cắt mới Trong quá trình dao chuyển động đi lên thì đồng thời vật liệu cũng chuyển động với vận tốc Vr2 để đi được đoạn đường S Sau khi dao chuyển động đi xuống thì được lát cắt mới

+ Hình thức chuyển động thứ hai:

Dao chuyển động quay tròn cùng trục còn vật liệu cắt thì chuyển động có véc

tơ vận tốc tạo với vận tốc dài của dao cắt 1 góc α

Trang 9

Hình 2-2 Với Vr1: Vận tốc của vật liệu

Vr2: Vận tốc dài của điểm trên lưỡi cắt

Quá trình: Khi lưỡi cắt cắt được lát cắt đầu tiên nó sẽ tiếp tục chuyển động

cùng trục khi ấy khoảng trống giữa miệng ra của phễu tiếp liệu và bề mặt đĩa dao có thì vật liệu sẽ chuyển động đi ra khỏi phiễu tiếp liệu Khoảng nhô ra của vật liệu phụ thuộc vào khoảng cách giữa miệng ra của phễu tiếp liệu và bề mặt đĩa dao Dao cắt lại chuyển động đến vị trí cắt và thực hiện cắt lát mới

Số dao được bố trí trên đĩa phụ thuộc vào tốc độ quay của máy, độ dày mỏng của lát cắt vv Thông thường thì người ta bố trí 2 lưỡi cắt trên đĩa dao

Nhận xét: Ta thấy hình thức chuyển động của dao thứ nhất hầu như không

được sử dụng trong thiết kế vì:

- Ngày nay các máy sử dụng trong trang trại chăn nuôi hầu như sử dụng động

cơ điện nên chuyển động của nguồn truyền động là chuyển động quay mà bộ phận làm việc yêu cầu chuyển động tịnh tiến, nên cơ cấu truyền động phức tạp, cồng kềnh, tốn kém

- Trong chu trình cắt của dao có một hành trình chạy không do đó năng suất không cao

Trang 10

Do đó tất cả các phương án đưa ra dưới đây hình thức chuyển động của dao là chuyển động quay tròn cùng trục, nên việc phân tích, lựa chọn phương án chủ yếu

là để lựa chọn được phương án tối ưu nhất về kết cấu, khả năng làm việc, và tính đa năng nhất

Trang 11

2.4 Phân Tích Phương Án.

2.4.1 Phương án 1

a Cấu tạo Hình 2-3

Trang 12

1 Puly, đĩa dao

Ngoài ra để đảm bảo an toàn ta sẽ thiết kế cơ cấu che chắn rulo, che chắn bộ truyền động đai

Nhận xét:

+ Ưu điểm:

- Kết cấu của máy đơn giản

- Năng suất lao động cao vì số lượng dao cắt nhiều

- Máy sử dụng thao tác dễ dàng, sửa chữa, tháo lắp, thay thế nhanh

- Cơ cấu truyền động đơn giản, số chi tiết trong bộ truyền động ít

+ Nhược điểm:

- Vì độ dày, mỏng của lát cắt phụ thuộc vào tốc độ quay, vì vậy khi yêu cầu cao về độ đồng đều của các lát cắt thì bộ truyền động phải thật chính xác vì vậy chế tạo sẽ gặp khó khăn nên giá thành thiết bị cao

- Sử dụng động cơ điện nên tính cơ động của thiết bị không cao, phụ thuộc vào mạng điện xoay chiều 220v

- Lát cắt thường bị vỡ vụn nhiều

Trang 13

Trang 14

1 Phễu tiếp liệu

2 Puly, đĩa dao

đà

Vật liệu chuyển động từ phễu tiếp liệu và nhô ra khỏi miệng ra của phễu tiếp liệu Đoạn nhô ra phụ thuộc vào khoảng cách của miệng ra của phễu tiếp liệu và bề mặt của đĩa mang dao

Khi dao cắt chuyển động đến vị trí cắt nó sẽ cắt vật liệu tạo thành lát cắt và lát cắt sẽ theo máng tháo liệu ra ngoài Độ dầy mỏng của lát cắt phụ thuộc vào chiều cao của dao sao với bề mặt đĩa mang dao, và một phần phụ thuộc vào tốc độ quay của đĩa mang dao

* Nhận xét

+ Ưu điểm:

- Kết cấu của máy nhỏ gọn, đơn giản

- Thao tác đơn giản, dễ sử dụng

- Lát cắt đều, không vỡ vụn

- Năng suất lao động cao

- Truyền động đơn giản, số chi tiết tham gia vào bộ truyền động ít

- Giá thành chế tạo thấp

+Nhược điểm:

- Dao gắn trên puly, nên chế tạo puly khó khăn

- Cơ cấu che chắn phức tạp

Trang 15

- Quá trình cắt sinh ra nước, đai tiếp xúc với nước thường xuyên nên độ bền của đai không cao

- Phụ thuộc mạng điện xoay chiều nên tính cơ động không cao

Trang 17

* Nhận xét

+ Ưu điểm:

- Thao tác đơn giản, sử dụng dễ dàng

- Lát cắt đều, không vỡ vụn

- Truyền động đơn giản, số chi tiết tham gia vào truyền động ít

-Chế tạo các chi tiết đơn giản

- Che chắn đơn giản

Trang 19

Về mặt cấu tạo, cách cấp liệu, tháo liệu, truyền động hoàn toàn như phương án

3 tuy vậy kết cấu của dao có sự thay đổi Thay vì gắn dao lên đĩa dao ta gắn trực tiếp dao lên trục Quá trình cắt, bề dày lát cắt phụ thuộc vào khoảng cách giữa dao

và thành thu liệu

* Nhận xét

+ Ưu điểm:

- Thao tác đơn giản, sử dụng dễ dàng

- Truyền động đơn giản, số chi tiết tham gia truyền động ít

- Chế tạo các chi tiết đơn giản

Trang 21

1 Buồng cố định (chứa vật liệu

và có gắn dao 2)

2 Dao

3 Cửa thu liệu (số lượng phụ thuộc vào số dao gắn trên buồng cố định )

4 Các cánh gạt (gắn trên đĩa côn 5 )

5 Đĩa côn (có mang các cánh gạt

* Nhận xét

+ Ưu điểm:

- Kết cấu gọn nhẹ, đơn giản

- Không xẩy ra trường hợp vật liệu bị tắc trong phiễu nạp liệu

- Truyền động đơn giản, số chi tiết tham gia vào truyền động ít

Trang 23

Trang 24

b Nguyên lý hoạt động

Khi động cơ hoạt động truyền chuyển động lên đĩa mang dao cắt nhờ bộ truyền động đai 7,8,11 Vật liệu từ phễu tiếp liệu (có kết cấu hai hình nón cụt lồng nhau ) dưới tác dụng của trọng lực các cục vật liệu rơi xuống bề mặt đĩa mang dao cắt Khi dao cắt tới vị trí cắt thì tiến hành quá trình cắt Các lát cắt được lấy ra qua

bộ phận thu liệu, quá trình cắt xảy ra toàn vòng quay

* Nhận xét

+ Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ

- Năng suất cao

- Vật liệu ít bị tắc trong phễu tiếp liệu

- Truyền động đơn giản, số chi tiết tham gia vào bộ truyền động ít

+ Nhược điểm:

- Quá trình cắt không ổn định, vật liệu sẽ bị trồi lên

- Lát cắt không đều

- Thu sản phẩm sau khi cắt khó khăn

- Phụ thuộc mạng điện xoay chiều nên tính cơ động không cao

2.5 Chọn Phương Án Thiết Kế Qua quá trình phân tích trên, dựa vào thực trạng sản xuất của các trang trại chăn nuôi hiện nay ta thấy phương án số 3 là hợp lý hơn cả, đáp ứng gần như toàn

bộ nhu cầu đặt ra Từ đó ta quyết định chọn phương án 3 làm phương án thiết kế

Trang 25

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC THIẾT BỊ

3.1 Cơ Sở Tính Toán Động Lực Học Thiết Bị

3.1.1 Chọn công suất máy

Các trạng chăn nuôi ở việt nam hiện nay với quy mô vừa, nhỏ Hoạt động sản xuất diễn ra quanh năm, không theo mùa vụ Các trang trại chăn nuôi sử dụng chủ yếu các sản phẩm nông nghiệp, các sản phẩm củ, quả thường là: Khoai lang, sắn, khoai nước, khoai riềng, bầu, bí, cà rốt

Tuy nhiên các sản phẩm trên được trồng theo mùa vụ, và các trang trại chăn nuôi thì cần các sản phẩm đó quanh năm Do đó các sản phẩm nông nghiệp ngoài việc dùng làm thức ăn hàng ngày thì chúng còn được chế biến (phơi sấy) để làm thức ăn dự trữ

Mặt khác ta phải thiết kế máy có năng suất phù hợp với quy mô chăn nuôi đảm bảo chuẩn bị khẩu phần thức ăn cần thiết cho mỗi bữa ăn trong thời gian 1 đến 2 (h)

Thức ăn cho chăn nuôi thường là thức ăn hỗn hợp trong đó thành phần các loại

củ, quả chiếm khoảng 30 đến 40% thành phần thức ăn

Qua sự phân tích trên ta thấy cần thiết kế máy với công suất 0,5 (tấn/giờ)

3.1.2 Chọn loại, số lượng, cách bố trí dao trên đĩa dao

Trang 26

b Chọn số lượng dao

Để tạo được lát cắt đúng bề dầy thì thời gian để vật liệu chuyển động trên mặt phẳng nghiên đi được quãng đường từ vị trí mặt lưỡi cắt đến bề mặt đĩa cắt phải nhỏ hơn thời gian chuyển động của lưỡi cắt đến vị trí cắt

Thời gian vật liệu chuyển động phụ thuộc vào độ nghiêng của phễu tiếp liệu,

hệ số ma sát giữa bề mặt vật liệu và bề mặt phễu tiếp liệu, mật độ vật liệu trong phễu tiếp liệu

Thời gian chuyển động giữa hai lưỡi dao kế tiếp đến vị trí cắt phụ thuộc vào tốc độ quay của đĩa cắt, số lượng dao bố trí trên đĩa

Do đó để đảm bảo lát cắt có bề dầy yêu cầu nếu:

- Ta chọn số lượng dao nhiều thì tốc độ đĩa quay phải nhỏ mà bộ truyền động chỉ có một cấp nên kết cấu sẽ cồng kềnh

Qua sự phân tích trên ta chọn số lượng dao là 2 dao

200

12 2,5

Trang 27

c Cách bố trí dao Hoạt động của các dao ở máy thái củ, quả được coi như hoạt động của các nêm sắc di chuyển ngập lớp vật liệu thái, có hai phương pháp cắt thái là:

- Cắt thái bổ (chặt): Khi lưỡi nêm thẳng góc với hướng chuyển động

- Cắt thái trượt: Khi lưỡi nêm đặt nằm nghiêng 1 góc so với hướng chuyển động

Phương pháp cắt thái bổ xẩy ra khi đặt lưỡi dao theo hướng bán kính của đĩa Phương pháp cắt thái trượt xẩy ra khi lưỡi dao đặt nghiêng một góc so với bán kính của đĩa dao

Theo kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả cắt thái có trượt chi phí năng lượng thấp hơn so với cắt thái không trượt Vì vậy ta sẽ bố trí lưỡi cắt không nằm trên đường kính của đĩa dao mà tạo với bán kính của đĩa dao một góc 50

Hình 3-2 Đĩa có khoét các cửa theo hướng bán kính để thoát vật liệu sau khi thái Ở đó lắp các dao bằng bu lông

3.1.3 Chọn kích thước, cách bố trí phiễu tiếp liệu

a Chọn kích thước

Phễu tiếp liệu làm bằng thép gò dầy 2(mm) tạo thành hình nón cụt có kích thước đường kính nhỏ là 80 (mm) đường kính lớn là 300 (mm) và chiều cao là 500 (mm) Đầu vào và đầu ra (họng thái ) của phễu được làm như sau

Đặt nón nằm nghiêng sao cho đường sinh của nó tạo với mặt nằm ngang một góc 30o và các kích thước được tính như hình vẽ

50

Trang 28

Hình 3-3 Xét Δ ADF ta có: Tg(DAF) = FD

AF

ÞTg(DAF) = 110

500 Þ !DAF=12,40 nên !FAB = 900- (300 + 12,40)

Þ !FAB = 47,60 BAC! = 900 - 47,60 ÞBAC! = 42,40

BIC! =1800 – 47,60 Þ !BIC =132,40 ÞIBC! =1800 – (132,40 +12,40 ) ÞIBC! = 35,20

* Chiều dài họng thái: AB = AI + IB

(42, 4 )

AC Cos = 80 0

(42, 4 )

Cos =108,3 (mm) Xét Δ BIC: 0

Trang 29

Đĩa cắt còn có chức năng của bánh đà

Vật liệu sau khi thái sẽ chui qua lỗ khoét trên đĩa xuống máng thu liệu

* Cách bố trí phễu tiếp liệu trên đĩa cắt

1 Tấm kê dao chiều cao từ 10 đến 12 (mm)

2 Bu lông để cố định dao và tấm kê dao trên đĩa cắt

Trang 30

Hình 3-5

3.1.5 Chọn chiều dầy lát cắt

Ứng với mỗi loại vật liệu khác nhau thì việc chế biến sẽ yêu cầu bề dầy các lát khác nhau Chiều dầy các lát thái phụ thuộc vào mùa (khi mùa nắng thì các lát có thể dầy để tăng năng suất, nhưng mùa mưa thì các lát cắt yêu cầu mỏng hơn vì nó nhanh khô và không bị mốc khi phơi

Ngoài ra chiều dày các lát thái còn phụ thuộc vào loại gia súc, gia cầm vv

Vì vậy ta sẽ thiết kế máy có khả năng điều chỉnh được chiều dày lát cắt trong phạm vi 10 đến 12 (mm)

3.2 Tính Toán Động Lực Học Thiết Bị

3.2.1 Tính chọn số vòng quay của đĩa cắt

Ứng với số vòng quay n, máy cắt vật liệu với chiều dầy 12 (mm) trong 1 (h) đạt 0,5 tấn Nhưng với số vòng quay như vậy mà yêu cầu cắt với bề dày 10 (mm) thì không thể đạt được năng suất thiết kế

Vì vậy khi tính số vòng quay của đĩa cắt để đạt năng suất 0,5 (t/h) ta sẽ tính theo bề dày là 10 (mm)

Trang 31

Khi cắt các vật liệu có kích thước lớn như bí, sắn thì chỉ có một củ rơi xuống họng thái, nhưng khi thái vật liệu có kích thước nhỏ như khoai, cà rốt thì có nhiều

củ, quả rơi xuống họng thái

Như vậy số lát cắt được hiểu là số lần dao đi qua họng thái

Khối lượng trung bình của lát cắt khoảng 25 (g) = 0,025 (kg) Mặt khác ta chọn năng suất của máy là 0,5 (t/h) tương ứng với số lát cắt sau một giờ là

Để đơn giản hóa quá trình tính toán ta coi quá trình chuyển động của vật liệu trong phễu tiếp liệu như là cục vật liệu chuyển động trên mặt phẳng nghiêng góc

a=300 (giá trị góc nghiêng của phễu )

Trang 32

Hình 3-6 Gọi S1S2 là đoạn đường mà cục vật liệu di chuyển để đạt được bề dày 12(mm) của lát thái

Þ S1S2 = 12 0

os(30 )

C = 0,0139 (mm) Gọi t1 là thời gian để cục vật liệu đi đoạn S1S2 từ hình vẽ ta có phương trình:

F = P2 – Fms ÛF = P.Sin(300) – f.P.Cos(300)

Ûm.a = m.g.Sin(300) – f.m.g.Cos(300)

Ûa = g.(Sin(300) – f.Cos(300)) Tích phân 2 lần phương trình trên ta có:

S = 1

2.g 2 1

Þt1 = 0,0865 (s) Với f: Hệ số ma sát giữa vật liệu và thành tiếp liệu f = 0,15

Thời gian cần thiết t2 quay một nửa vòng quay là (vì đĩa lắp 2 dao)

Kết hợp hai giá trị ntt ³ 166,667 (v/p)

ntđ £ 346,821 (v/p)

Ta chọn n = 200 (vòng/phút)

Trang 33

3.2.2 Tính lực cắt

Ứng với mỗi loại vật liệu khác nhau thì lực để cắt chúng sẽ khác nhau

Bây giờ ta sẽ tính lực cắt đối với khoai tây

Quá trình tạo thành lát thái của củ, quả như sau

Lúc đầu dao có góc mài α = 200 ngập vào vật thái, dưới tác dụng của lực Pr

nén lát một đoạn a Khi lực Prđạt đến một giá trị nào đó sẽ cắt đứt được lát thái có chiều dài L lớn hơn đoạn nén a Quá trình như thế lặp đi lặp lại

Hình 3-7

Viện sĩ VƠIATRƠKIM.VP Đã đưa ra công thức tính lực cắt như sau:

Pkhoai tây = P0 + K.b.h + ε.b.h.V2 (N) Theo [ 2 trang 111 công thức 4.30] Trong đó :

P: Lực cản tổng cộng

P0: Lực cản cố định

K: Hệ số tính trên 1 đơn vị diện tích mặt cắt ngang của lớp thái

b và h: Chiều rộng và chiều đầy của lớp thái theo mặt cắt ngang

ε: Hệ số

V: Vận tốc cắt thái (m/s)

Trong quá trình cắt thái củ, quả

P0: Phản ánh sức cản của lưỡi dao

K.b.h: Phản ánh sức cản của lớp thái và cũng là lực ma sát ở mép trước và sau của dao

Trang 34

ε.b.h.V2: Phản ánh sự ảnh hưởng của vận tốc tới lực cắt

P0 =B.b.tm.δ (N) B: Hệ số phụ thuộc độ bền cơ học của vật thái: Với khoai tây B = 65 Theo [2 trang12] b: Chiều dài làm việc của lưỡi dao: b = 135,23 (mm) = 13,523 (cm)

t: Chiều dầy của lưỡi dao: t = 0,003 (cm) Theo [2 trang12]

m: Số lũy thừa: Với khoai tây m = 0,55 Theo [2 trang12]

δ: Tỷ số đoạn nén a với độ dài L của phần tử thái

δ = a

L =

3

) 0,5.cos( ).cos( )

2 (0,34 0, 26 0,5 ).(cos ( ))

2

h

y a y

a y a

+

2

20 8,5 (0,34 0, 26.0, 349 0,5.1, 3).cos ( )

+

-+

Với K4 = 1. 1. 2

2 K KVới khoai tây: K1 = 45 (N/cm2)

K2 = 86 (N/cm2) Theo [ 2 – trang 112 bảng 4.11]

Þ K = 1 45.86

2 = 31,3 (N/cm2)

Trang 35

2

+

Þ Pkhoai tây = 20,525 + 68,55 + 38,46 Þ Pkhoai tây = 127,535 (N)

Ta thấy các loại củ, quả thì chỉ sắn là cần lực cắt thái lớn nhất Vì vậy lực cắt

sẽ tính theo lực cắt của sắn

Ta có quan hệ sau: P = Psắn = K.Pkhoai tây Với K được xác định bằng thí nghiệm sau:

Dùng dao cắt để cắt hai thể tích bằng nhau là khoai tây và sắn lực cắt được tạo

ra bằng cách dùng vật thử có khối lượng m đặt ở độ cao h cho rơi xuống Giá trị m

sẽ tăng tứ nhỏ đến lớn cho đến khi cắt đứt hoàn toàn thể tích vật liệu

Qua thí nghiệm ta xác định: K = 1,1

Þ P = Psắn = K.Pkhoai tây =1,1.127,535 Þ P = 140,289 (N)

Trang 36

3.2.3 Tính chọn động cơ điện

Hình 3-8: Sơ đồ động của thiết bị

Công suất yêu cầu của động cơ điện được xác định như sau:

Nycđc = ycm

t

N

h

Với Nycđc Công suất yêu cầu của động cơ

Nycm Công suất yêu cầu máy

t

h Hiệu suất truyền động

Ta có:

Nycm = N1 + N2 +N3

N1: Công suất tiêu thụ để thái củ, quả

N2: Công suất tiêu thụ để khắc phục lực ma sát của củ, quả vào các bộ phận chuyển động của máy (đĩa cắt )

N3: Công suất tiêu thụ để hất, văng lát thái ra ngoài

Đĩa cắt

Dao cắt Trục 2

Động cơ

Trục 1 Puly gắn trên động cơ

Puly

Trang 37

N1 =

' 0 3

10

Từ sơ đồ truyền động của máy ta có công thức xác định hiệu suất của hệ thống:

0

Trang 38

Tốc độ: 900 (v/ph) Chiều cao tâm trục: 90 (mm) Trọng lượng: 21 (kg)

Trục động cơ: N1 = Nđc = 0,32 (KW) Trục gắn đĩa cắt: N2 = h1 2- .N1 = 0, 95.0,32 0, 304 = (KW)

1 2

h- : Hiệu suất truyền động giữa trục 1 và 2: h1 2- = 0,95

Mô men xoắn truyền lên các trục:

Trang 39

CHƯƠNG 4

THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY

4.1 Thiết Kế Bộ Truyền Động Đai

4.1.1 Chọn loại đai

Theo [1 trang 44 bảng] ta chọn đai có tiết diện hình thang

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

Theo chương 3 mô men xoắn trên trục dẫn là 3395,556 (N.mm) = 3,396 (N.m)

Ta chọn đai hình thang tiết diện O

Các thông số:

Hình 4-1

4.1.2 Xác định đường kính bánh đai

Chọn đường kính bánh đai nhỏ D1 theo bảng tiêu chuẩn [1 trang 44 bảng 18]

D1 = 100 (mm) Kiển nghệm vận tốc dài theo điều kiện:

1 1

. (25 30)6.10

D n

V =p £ ¸

(m/s) Với: D1 Đường kính bánh dẫn: D1 =100 (mm)

n1: Số vòng quay bánh dẫn: n1 = 900 (v/ph)

3,141.100.900 4, 712 (25 30)6.10

Trang 40

D2 = i.D1.(1-x) Với i: Tỷ số truyền: i = 4,5

100 (1 0, 02) (1 0, 02) .900

450

D n D

-Þ '

2 196

n = (v/p) Vậy số % sai khác '

4.1.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục

Khoảng cách trục Asb được chọn theo điều kiện:

0,55.(D +D ) + £h A sb £ 2.(D +D ) 0,55.(100 450) 6 A sb 2.(100 450)

308,5 A sb 1100

Ta chọn Asb = 420 (mm)

4.1.4 Xác định chiều dài L và khoảng cách trục A

Tính chiều dài sơ bộ:

1776,855

sb sb

L L

Định dạng
Số trang	116
Dung lượng	0,97 MB