CHƯƠNG 4 Phân tích, thiết kế hướng dẫn đầy đủ làm đồ án, luận văn tốt nghiệp ngành nônglâm ngư, kĩ thuật, cơ khí, chủ đề MÁY CẤY LÚA.

Phân tích, thiết kế hướng dẫn đầy đủ làm đồ án, luận văn tốt nghiệp ngành nônglâm ngư, kĩ thuật, cơ khí, chủ đề MÁY CẤY LÚA. Phân tích, thiết kế hướng dẫn đầy đủ làm đồ án, luận văn tốt nghiệp ngành nônglâm ngư, kĩ thuật, cơ khí, chủ đề MÁY CẤY LÚA. Phân tích, thiết kế hướng dẫn đầy đủ làm đồ án, luận văn tốt nghiệp ngành nônglâm ngư, kĩ thuật, cơ khí, chủ đề MÁY CẤY LÚA.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ PHẬN CÔNG TÁC CHÍNH

4.1 Cơ cấu tay cấy:

4.1.1 Xác định kích thước động các khâu của cơ cấu:

-Chọn khâu ngắn nhất làm khâu quay toàn vòng(khâu dẫn),khâu kề khâu ngắn nhất làm giá

-Cho trước kích thước khâu dẫn AB = 50mm, kích thước và vị trí ban đầu của thanh truyền

như hình vẽ:

Hình 4.1 Kích thước các khâu

Ta đo được khoảng cánh từ F đến B là:188,5mm.Vậy không gian mà đầu tay cấy có khảnăng với tới là hình vành khăn có bán kính ngoài là (AB+BF)=238.5mm tâm đặt tại A,vàbán kính trong là (BF-AB)=138,5mm

-Chọn vị trí thấp nhất của dàn chứa mạ có tọa độ (210;65)

Theo yêu cầu thì mỗi lần tay cấy xé mạ thì tách được khoảng 1cm2.ta giả xử dàn chứa mạnghiêng góc 45 độ thì khi đó ta tìm được tọa độ thứ 2 của đầu tay cấy là (220;70),đây là tọa

độ tay cấy bắt đầu tách mạ

-Chọn tọa độ thứ 3 tại vị trí (140;0)

Vị trí của các điểm cơ bản được thể hiện trên hình vẽ sau:

Ta cần tổng hợp cơ cấu thông qua các kích thước và vị trí đã cho.Để dễ dàng ta sử dụngphương pháp họa đồ.

Phương pháp tổng hợp như sau:

Bước 1:Tại vị trí F1 vẽ đường tròn bán kính FB,(F1,FB) cắt (A,AB) tại B1.Khi đó AB1 là vịtrí khâu dẫn tại vị trí số 2

Bước 2:Vẽ (F1,FE) cắt (B1,BE) tại E1

Bước 3:Vẽ (F1,FC) cắt (E1,EC) tại C1

Bước 4:Nối C1B1E1F1 ta được thanh truyền ở vị trí số 2

Bước 5:Nối CC1,sau đó vẽ đường trung trực của CC1

Tương tự ta có thanh truyền C2B2E2F2 ở vị trí số 3,sau đó ta nối C1C2 rồi vẽ trung trực của

C1C2.Hai đường trung trực này cắt nhau tại D là điểm cần tìm

Cuối cùng ta nối DC và DA: Ta có DC=97,93~98mm và AD= 138,49 ~ 138,5 mm

Sau khi tổng hợp cơ cấu ta được các kích thước như sau :

Bằng phương pháp họa đồ ta vẽ được quỹ đạo đầu tay cấy F khi khâu dẫn AB quay được 1vòng như sau:

Hình 4.2 Quỹ đạo của đầu tay cấy

4.1.2 Phân tích động học cơ cấu chính:

Mục đích:

Mục đích việc phân tích động học cơ cấu là ta đi xác định họa đồ vận tốc và gia tốc của

8 vị trí khi máy hoạt động; từ đó ta xác định được phương, chiều, độ lớn của cơ cấuchính

Tìm vận tốc, gia tốc:

Ở đây chúng ta chỉ xét cho một vị trí,rồi sử dụng phần mềm WM2D để mô phỏng rồi sosánh kết quả.Nếu kết quả ở 2 phương pháp này giống nhau ta có thể sử dụng kết quả môphỏng Để rõ ràng, ta không xét tại vị trí biên số 1, mà ta sẽ xét tại vị trí số 2 ứng với bản

vẽ cơ cấu tổng hợp như ở chương 1

Hình vẽ cơ cấu chính tại vị trí 2 như sau:

Hình 4.3 Cơ cấu chính tại vị trí thứ 2

Tay quay AB quay với vận tốc 5 vòng/s

→ ⃗V C = ⃗V B + ⃗V CB (2.1)

⃗

V B ⊥AB và VB =1,57 (m/s)

⃗V CB ⊥ BC và VCB = ω2.lBCĐiểm C và D cùng thuộc khâu DC

Ta có VD = 0 do đó:

⃗

V C ⊥ DC và VC = ω3.lDC Do ω3 chưa biết nên VC là một ẩn số của bài toán

Phương trình (2.1) có 2 ẩn số có thể giải bằng phương pháp họa đồ

Chọn tỉ lệ xích họa đồ vận tốc

μ V = 0,05 = Gí atr ịth ự c c ủ a v ậ n t ố c đ ộ d à ibi ể u diễ n = V B

pb [mm s m ]Suy ra pb = 1,570,05 = 31,4 (mm)

Chọn một điểm p bất kì làm gốc.Từ p vẽ ⃗pb biểu diễn ⃗V B.Qua b vẽ đường thẳng

∆⊥BC.Tiếp theo,từ p vẽ đường thẳng ∆’ ⊥CD.Đường thẳng ∆ và ∆’ giao nhau tại điểmc.Suy ra: ⃗pc biểu diễn ⃗V C và ⃗bc biểu diễn ⃗V CB

Hình vẽ 4.4 là họa đồ vận tốc của cơ cấu tại vị trí 2.Điểm p là gốc họa đồ

Lượt đồ động cơ cấu

Hình 4.4 Họa đồ vận tốc của cơ cấu tại vị trí 2

Đo độ dài đoạn pc đo trên họa đồ là : pc = 12,23 mm.Vậy vận tốc thực của điểm C là: VC =

+ Xác định vận tốc ⃗V E của điểm E trên khâu 2 :

Do 2 điểm B và E cùng thuộc một khâu (khâu 2)

Đo trên họa đồ vận tốc ta được đoạn pe = 60,24 mm

+Xác định vận tốc ⃗V F của điểm F trên khâu 2:

Do 2 điểm B và F cùng thuộc một khâu (khâu 2)

→⃗V F = ⃗V B + ⃗V FB (2.5) ⃗F EB ⊥ BF và VFB = ω2.lBF

Điểm C và điểm F cùng thuộc khâu 2

→⃗V F = ⃗V C + ⃗V FC (2.6)

⃗V FC⊥CF và VFC = ω2.lCF

Đo trên họa đồ ta đuợc pf =73,08 mm

b.Xác định gia tốc các điểm C,E,F trên cơ cấu:

+Xác định gia tốc của điểm C

Điểm B và C cùng thuộc khâu 2 :

a CB t = ε2.lBC và ⃗a CB t ⊥ BC (ε2 chưa biết)

Mặt khác do khâu 3 quay quanh tâm D

→ ⃗a C = ⃗a CD n + ⃗a CD t

(2.8) ⃗a CD n hướng từ C về D và a CD n =ω32.lCD = 6,232.0,098 = 3,80 (m/s2)

Chọn một điểm π bất kì làm gốc,từ π vẽ ⃗π b' biểu diễn ⃗a B.Từ b’ vẽ ⃗b ' n CB chiềuhướng từ C về B biểu diễn ⃗a CB n Quan nCB vẽ đường thẳng x⊥CB.Tiếp theo từ π vẽ

⃗π n CD hướng từ C về D thể hiện ⃗a CD n Từ nCD vẽ đường thẳng y⊥CD.Hai đường thẳng x

và y giao nhau tại c’.Suy ra ⃗π c ' biểu diễn ⃗a C ⃗n CB c ' biểu diễn ⃗a CB t , ⃗n CD c ' biểu diễn

Đo trên họa đồ gia tốc ta được: n CB c ' = 23,18 (mm)

aC = 28,47 (m/s2

)+Xác định gia tốc điểm E :

Hai điểm B và E cùng thuộc khâu 2:

Hai điểm C và E cùng thuộc khâu 2 :

Hai điểm B và F cùng thuộc khâu 2:

c.Mô phỏng cơ cấu tại vị trí 2 bằng WM2D:

Vị trí số 2 của cơ cấu :

Hình 4.5 Mô phỏng vị trí số 1 của cơ cấu

Vị trí số 2 ta dễ dàng tính toán được tương ứng ở thời gian t=0,0125s

Các thông số cần tính được thể hiện trên hình.

Hình 4.6 Mô phỏng vị trí 2 của cơ cấu

VF(m/s)

Gia tốc aC

(m/s2)

aE(m/s2)

aF(m/s2)

VF(m/s)

Bảng 4.4(gia tốc)

Gia tốc aC

(m/s2)

aE(m/s2)

aF(m/s2)

*Tính moment trên khâu dẫn:

a.Sử dụng WM2D xác định moment lực quán tính và vị trí trọng tâm của mỗi khâu:

Sau khi tổng hợp cơ cấu ta có được kích thước động của các khâu.Từ đó ta thiết kế sơ bộcác khâu rồi sử dụng WM2D để tính moment quán tính của từng khâu.Ta được kết quả sau:+Khâu dẫn (1): -khối lượng :m1= 0,1 kg

-Moment quán tính :JS1 = 46,323 Kg.mm2-Vị trí trọng tâm so với trục quay : lS1= 21mm+Thanh truyền(2) : -Khối lượng : m2 = 1 kg

-Moment quán tính :JS2 = 7094,455 Kg.mm2-Vị trí trọng tâm so với trục quay :lS2 = 22,5 mm+Khâu nối giá(3) : -Khối lượng :m3 = 0,3 kg

-Moment quán tính :JS3 = 399,738 Kg.mm2-Vị trí trọng tâm so với trục quay :lS3 = 46,77 mm

Hình 4.7 Mô phỏng thanh truyền

Hình 4.8 Mô phỏng khâu nối giá

b.Đặt lực cản kỹ thuật tại vị trí tay cấy bắt đầu tách mạ :

+Lực cản kỹ thuật là lực cần khắc phục để thực hiện quy trình công nghệ của máy,lực nàyđược đặt lên một khâu bị dẫn của cơ cấu.Trong trường hợp này là phản lực của thảm mạ tácdụng lên nĩa cấy gắn trên thanh truyền trong quá trình tách mạ

Do hạn chế về quá trình thực nghiệm,ta có thể chọn lực cắt khoảng : PC=20N, có phương vàchiều như hình vẽ

Hình 4.9 Đặt lực vào khâu nối giá

c.Tính moment cân bằng trên khâu dẫn :

Đặt một moment cân bằng Mcb lên khâu dẫn

Áp dụng nguyên lý di chuyển khả dĩ : ‘tổng công suất tức thời của một hệ lực cân bằng bằng

0 ’

Ta có : ∑⃗P i⃗V i +∑⃗M i⃗ω i + ⃗M cb ⃗ ω1 = 0

 M cb= - ω1

1[∑⃗P i⃗V i +∑⃗M i⃗ω i]Trong đó ⃗P i ,⃗ M i là ngoại lực và moment ngoại lực tác động lên khâu thứ i (kể cả lực vàmoment lực quán tính) ;⃗V i là vận tốc tại điểm đặt lực ⃗P i ;⃗ω i là vận tốc góc khâu thứ i có đặtMoment ⃗M i

Vị trí tay cấy bắt đầu tách mạ ngẫu nhiên trùng với vị trí số 2 trong phần phân tích vận tốcgia tốc.Ta có bảng vận tốc,gia tốc liên quan sau.

1[−P C V F cos ⁡¿)+P S 2 V S 2 cos⁡¿) - P S 3 V S 3 cos ⁡¿) - M S 2 ω2+M S 3 ω3]

= 31,46−1 [-20.3,76.cos(15°) + 10.2.cos(43°) - 3.0,29.cos(66°) -0,0071.181,37.12,18 –0,00039.284,9.(-6.01)]

= 2,33 N.m = 2330 N.mm

Công suất trên khâu dẫn của 1 tay cấy là:

P = M cb n

9,55.106Với n = 5 (v/s)~300 (v/p)

 P = 2330.300

9,55.106 =0,073 KW = 73WVậy công suất để dẫn động toàn bộ 6 tay cấy là:

Ptổng= 73.6 = 438 W ~ 0,57 HP

4.1.3 Thiết kế cơ cấu cam đẩy:

4.1.3.1 Phối hợp chuyển động của tay cấy:

Hình 4.10 Các vị trí chuyển động của tay cấy

Khi tay cấy hoạt động gồm các giai đoạn sau:

c Sơ đồ phối hợp chuyển động giữa thanh đẩy và góc quay của khâu dẫn của tay cấy:

Hình 4.11 Sơ đồ phối hợp chuyển động giữa thanh đẩy và góc quay của khâu dẫn tay cấy

4.1.3.2 Trình tự thiết kế:

a Xđ các biểu đồ

d( )d





 ,   ( )bằng cách tích phân đồ thị

2 2

dd

d( )d

d( )d

Chia  ra 4 phần bằng nhau tương ứng :

Xác định các đoạn thẳng cách đầu cần theo công thức:

Hình 4.13 Vị trí cam

d.Xác định biên dạng cam lý thuyết:

Vẽ đường tròn (O2;O2O4),chia làm 16 phần bằng nhau tại các O4i

Trên đồ thị β(φ),chia đều φ ra 16 phần bằng nhau.Từ các điểm chia gióng lên đồ thị β(φ) tađược các βi(mm) → βi°= βi(mm).μβ.Vẽ các βi lên góc lắc được các Ci.Dựng các đường tròn(O2;O2Ci).Dựng các đường tròn (O4i;O4Ci) cắt đường tròn tâm O2 tương ứng tại C’i Nối cácC’I bằng đường cong suông ta được biên dạng cam

Các góc i tương ứng với n phần bằng nhau là:

Hình 4.14 Vị trí tâm cam

4.2 Bộ phận cung cấp mạ:

4.2.1 Bộ truyền vít xoắn tự đảo chiều:

Bộ truyền vít xoắn tự đảo chiều gồm có hai chiều xoắn ngược nhau trên cùng mộttrục vít, có nhiệm vụ dịch chuyển dàn mạ qua lại theo chu kỳ 200mm tạo điều kiện cho taycấy làm việc đều đặn mà không sót mạ

a Chọn vật liệu:

- Sử dụng ren hình vuông có hiệu quả cao hơn ren hình thang và răng cưa vì góc α = 0,nhưng có độ bền thấp hơn ren hình thang, tính công nghệ kém (không thể gia cônglần cuối bằng phay hoặc mài), khi mòn tạo thành khe hở dọc trục khó khắc phục Chỉtiêu chủ yếu về khả năng truyền động vit-đai ốc là độ chịu mòn, độ bền và độ ổnđịnh

- Vít : thép tôi

- Đai ốc : Gang giảm ma sát

Vậy σ td ≤[σ b] thõa điều kiện.

 Kiểm tra độ ổn định của vít khi λ ≤ λ gh

Trong đó độ dẻo của thanh λ= l

i

⇒Không cần thiết phải tính toán kiểm tra độ ổn định của vít.

 Lực làm việc Plv để kéo tải trọng dàn mạ được xác định lực cần cho quay vít tác dụngvào đường kính trung bình của ren

Plv =Q tg(β +ρ) (chỉ tác dụng tại vị trí mà nó tiếp xúc)Trong đó : Q tg(β +ρ) :lực cần thiết để để nâng tải trọng và thắng ma sát trongren

4.2.2 Tính toán và lựa chọn thông số bánh cóc:

Chuyển động của bánh cóc kết hợp với chuyển động của vít xoắn hai chiều, sau mỗivòng quay của nó thì trục tang băng tải sẽ quay làm cho thảm mạ dịch chuyển xuống mộtđoạn là 10mm cung cấp mạ đều đặn cho tay cấy

a Chọn đường kính tang băng tải sơ bộ :

-Băng tải trong máy cấy đuợc dùng để dịch chuyển dàn mạ đi xuống khi dàn mạ đi đến cuốihành trình 200 mm

-Ta chọn tang băng tải có đường kính là :d = 44 mm và chiều dày băng tải là :l = 3 mm

Hình 4.15 Bánh cóc

b Tính, chọn thông số bánh cóc và tính chính xác đường kính tang :

-Bánh cóc được gắn trên trục của tang chủ động.Khi bánh cóc quay thì tang chủ động quaylàm di chuyển thảm mạ đi xuống

Thông số đặc trưng của bánh cóc là góc quay.Ta chọn loại bánh cóc ăn khớp trong để thiếtkế

Theo yêu cầu,khi dàn chứa mạ dịch chuyển đến cuối hành trình 200 mm thì thảm mạ dịchchuyển xuống một đoạn là 10mm,đồng nghĩa với băng tải bị cuốn 10mm

 Góc quay cần thiết của tang là :φ = 1025 = 0,4 (rad) = 22,9°

Vì bánh cóc gắn cố định trên trục tang nên góc quay của tang cũng là góc quay của bánhcóc