Nghiên cứu thiết kế tính toán thiết bị chế biến nhờ phần mềm inventor

Luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, khóa luận, cao học, đề tài

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học nông nghiệp hà nội

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS đinh bá trụ

Lêi cam ®oan

T«i xin cam ®oan ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu cña riªng t«i C¸c sè liÖu, kÕt qu¶ nªu trong luËn v¨n lµ trung thùc vµ ch−a tõng ®−îc ai c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c

T«i xin cam ®oan r»ng c¸c th«ng tin trÝch dÉn trong luËn v¨n ®2 ®−îc chØ râ nguån gèc

T¸c gi¶ luËn v¨n

§Çu V¨n Th©u

Lời cám ơn

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn khoa học PGS,TS Đinh Bá Trụ đ2 tận tình hướng dẫn, nghiêm khắc chỉ bảo trong suốt quá trình làm luận văn, đ2 định hướng giải quyết các vấn đề khoa học cho luận văn Đồng thời chỉnh sửa cấu trúc luận văn, để luận văn hoàn thành đúng thời hạn

Tôi xin cản ơn trường ĐH Nông nghiệp Hà Nội, Viện sau Đại học, Khoa Cơ Điện, đ2 tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn, tôi xin bày tỏ lòng cám ơn thầy Chủ nhiệm bộ môn, cùng các thầy trong bộ môn cơ khí chế tạo, đ2 đóng góp chỉnh sửa trong quá trình báo cáo tiến độ để cho luận văn đi đúng hướng và đảm bảo tiến độ

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các đồng nghiệp, đ2 góp ý kiến xây dựng để luận văn có chất lượng cao

Tác giả luận văn

Đầu Văn Thâu

Mục lục

Lời cam đoan……… i

Lời cảm ơn……….ii

Mục lục……… iii

lời nói đầu i

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài 2

3 Mục tiêu của đề tài 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Nội dung nghiên cứu 2

Chương 1 Tổng quan thiết kế cơ khí CAD/CAE và thiết bị chế biến 4

1.1 Thiết kế cơ khí CAD/CAE 4

1.1.1 Thiết kế 4

1.1.2 Chi tiết và cơ cấu máy 5

1.1.3 Kỹ thuật thiết kế cơ khí 7

1.1.4 Thiết kế nhờ trợ giúp của máy tính CAD/CAE 10

1.2 Tổng quan về thiết bị chế biến - Máy thái cắt 18

1.2.1 Phân loại 18

1.2.2 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo máy thái cắt 19

1.2.3 Các dạng đĩa cắt 23

1.3 Một số dạng máy thái cắt 24

1.4 Tình hình sử dụng các máy chế biến ở Việt Nam và Thái Bình 26

kết luận chương 1………28

Chương 2 Tính toán thiết kế sơ bộ máy thái cắt 29

2.1 Thiết kế sơ bộ động học và động lực học 29

2.1.1 Chọn phương án thiết kế 29

2.1.3 Chọn các thông số của máy 36

2.2 Thiết kế sơ bộ máy thái cắt dạng đĩa cắt 38

2.2.1.Tính toán sơ bộ theo sơ đồ nguyên lý 38

2.2.2 Tính toán bộ truyền đai 39

2.2.3 Tính toán thiết kế trục dẫn 43

2.2.4 Tính toán, thiết kế dao thái 49

kết luận chương 2………51

CHƯƠNG 3 TíNH TOáN thiết kế bằng inventor-designaccelerator 52

3.1 Tính toán trục truyền động 53

3.1.1.Phương pháp tính: 53

3.2 tính toán kiểm nghiệm then 57

3.2.1 Khởi dựng 57

3.2.2.Tính toán và thiết kế then : Hình 3.4 57

3.3 Tính toán bộ truyền Đai- Puli 59

3.3.1.Khởi dựng 59

3.3.2.Tính toán và thiết kế bộ truyền đai 59

3.4 Tính toán ổ bi 67

3.4.1 Động học tương đương tải trọng đối xứng xuyên tâm 67

3.4.2 Động học tương đương tải trọng hướng tâm trục 68

3.4.3 Tĩnh học tương đương tải trọng đối xứng xuyên tâm 68

3.4.4 Tĩnh học tương đương tải trọng đối xứng trục 68

3.4.5 Tải trọng tổng hợp tương đương 68

3.4.6 Cơ sở đánh giá thời gian sử dụng 69

3.4.7 Điều chỉnh định mức đánh giá sử dụng 69

3.4.8 Điều chỉnh hiệu suất sử dụng 70

3.4.9 Nhân tố điều chỉnh hiệu quả sử dụng hợp lí, 70

3.4.10 Nhân tố điều chỉnh hiệu quả sử dụng hợp lí cho ổ lăn có đặc tính

riêng a2 70

3.4.11 Nhân tố hiệu quả sử dụng hợp lí quyết định bởi điều kiện 71

3.4.12 Sự cải biến nhân tố sử dụng SKF , 71

3.5 Tính toán kiểm nghiệm thiết kế ổ lăn 73

3.5.1.Yêu cầu kĩ thuật 73

3.5.2.Tính toán thông số ổ lăn 73

kết luận chương 3………75

Chương 4 mô hình 3d bằng inventorvà Mô phỏng kiểm nghiệm bền bằng inventor STRESS ANALYSIS 76

4.1 Xây dựng mô hình 3D máy và các chi tiết 76

4.1.1 Thiết kế mô hình 3D trục 76

4.1.2 Thiết kế mô hình 3D dao cắt 77

4.1.3 Thiết kế mô hình 3D cụm dao cắt 78

4.1.4 Thiết kế lắp ráp cụm Trục - Ổ lăn 79

4.2 Mô phỏng kiểm nghiệm dao thái cắt 80

4.3 Mô phỏng trường ứng suất, biến dạng, chuyển vị của cánh gạt vật liệu 83

4.3.1 Trường ứng suất 83

4.3.2 Trường biến dạng 84

4.3.3 Vùng nguy hiểm 84

4.4 Mô phỏng trường ứng suất biến, biến dạng, chuyển vị và vùng nguy hiểm của trục 85

4.4.1.Trường ứng suất 85

4.4.2.Trường chuyển dịch 86

4.4.3 Trường biến dạng 87

Kết luận và kiến nghị 89

lời nói đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài

Máy chế biến được dùng rất rộng r2i trong nhiều lĩnh vực của đời sống x2 hội Trong các nhà ăn, cần cơ giới hóa khâu chế biến, rất cần các thiết bị nhỏ gọn đa năng để chế biến rau củ quả Trong xử lý môi trường, giải quyết

xử lý rơm rạ sau vụ thu hoạch để tránh ô nhiễm, do bà con phải đốt, chúng cần

được chế biến để thành các sản phẩm hữu ích như làm các tấm ngăn, làm củi

đun Các rác hữu cơ sau khi thu gom cần được băn nhỏ, bèo tây bao phủ sông ngòi và ao hồ cần được xử lý làm thức ăn gia súc và làm phân bón Trong chăn nuôi lớn, các trang trại chăn nuôi trâu bò hoặc lợn cần chế biến các rau cỏ làm thức ăn, Thiết bị sử dụng thuộc dòng máy thái lát chế biến Chính vì vậy, việc tính toán thiết kế và chế tạo các máy chế biến phục vụ các lĩnh vực nêu trên là một việc rất cần thiết và nặng nề Việc chế biến nông sản sau thu hoạch

đang đặt ra các nhiệm vụ thuộc các lĩnh vực trên, mấu chốt cơ bản là cần phải cơ giới hóa toàn bộ các hoạt động nói trên Từ đó đặt ra nhiệm vụ thiết kế và chế tạo các thiết bị chế biến, với yêu cầu phù hợp điều kiện thiết kế và chế tạo tại các cơ sở sản xuất cơ khí Nhưng, với phương pháp thiết kế cũ, chậm và lạc hậu, luôn làm cho các cơ sở cơ khí vừa và nhỏ bị thua thiệt về giá thành và thời gian Một công nghệ mới Công nghệ thiết kế CAD/CAE và mô phỏng 3D, một công nghệ hiện đại, có thể giúp nhanh chóng đưa ra thiết kế với các tính toán độ bền chi tiết, mô phỏng hoạt động của thiết bị, từ đó khẳng định sự làm việc và tính linh hoạt của thiết bị trong thời gian ngắn gấp chục lần so với phương pháp cũ đồng thời có thể bỏ qua giai đoạn chế thử

Vì vậy việc nghiên cứu đưa ra áp dụng một phương pháp thiết kế hiện đại và thuận tiện đang rất cần cho các cán bộ kỹ thuật cơ khí Thiết kế tính toán bằng phần mềm cho phép tính đúng tính đủ và tối ưu được kết cầu

Từ đó tạo điều kiện cho chế tạo các thiết bị nhanh chóng và tin cậy, không qua chế thử

Đề tài "Nghiên cứu thiết kế tính toán thiết bị chế biến nhờ phần mềm INVENTOR", mong muốn đưa một công nghệ thiết kế mới vào sản xuất, Giải quyết tốt vấn đề chế biến nông sản sau thu hoạch

2 Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài

- Cơ sở khoa học: Đề tài nghiên cứu áp dụng nguyên lý thiết kế hiện đại thông qua tính toán thiết kế một thiết bị thái lát dùng trong chế biến thức ăn gia súc Tính toán độ bền của các chi tiết như; trục, dao thái, cần gạt, sử dụng

tính toán cao, tính công nghệ tốt và có khả năng tối ưu một số kết cấu điển hình, mà các phương pháp tính toán kinh điển khó khăn lắm mới đạt được

- Tính thực tiễn: Từ một thiết bị đơn giản phương pháp thiết kế mới, hữu hiệu và nhanh chóng được đưa vào sản xuất sẽ góp phần nâng cao năng lực thiết kế cho vùng sản xuất nông nghiệp, đồng thời, nắm được công nghệ này có ích cho việc đưa công nghệ cao vào đào tạo tại trường Cao đẳng và Đại học

3 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu ứng dụng một phương pháp tiên tiến vào thiết kế một thiết

bị, thông qua tính toán thiết kế một máy thái lát đơn giản Nhờ sử dụng phần

- Về thực nghiệm: Thực hiện chế tạo một mô hình thiết bị

5 Nội dung nghiên cứu

Chương 2 Tính toán thiết kế sơ bộ máy thái lát Thiết kế sơ bộ động học và động lực học, thiết kế sơ bộ kết cấu một số chi tiết theo nguyên lý chi tiết máy

Chương 3 Tính toán thiết kế bằng Inventor-Design Accelerator: Sử dụng phần mềm tính toán và xây dựng kết cấu các chi tiết chính, so sánh kết quả với tính truyền thống

Chương 4 Mô hình 3D bằng Inventor và mô phỏng kiểm nghiệm bền bằng INVENTOR- STRESS ANALYSIS Xây dựng mô hình 3D bằng Inventor và mô phỏng chuyển động, kiểm tra độ bền bằng Stress Analysis

Kết luận và kiến nghị

Chương 1

và thiết bị chế biến

Thiết kế thiết bị là một công việc phức tạp, đòi hỏi người thiết kế phải

có trình độ kiến thức chung và kiến thức chuyên ngành, phải có kỹ năng thiết

kế, nắm được các công cụ thiết kế, nhất là các công cụ hiện đại CAD/CAE Với bất kỳ một thiết bị dù đơn giản, người thiết kế cũng cẫn phải đảm bảo đầy

đủ các yêu cầu kỹ thuật để khi sản phẩm được chế tạo, luôn đáp ứng được các yêu cầu sử dụng

1.1 Thiết kế cơ khí CAD/CAE

1.1.1 Thiết kế

Thiết kế là hoạt động thiết lập, tính toán, vẽ ra nguyên lý, các kết cấu, các chi tiết của các cơ cấu, cụm cơ cấu, các máy móc, các công trình hay phần mềm thể hiện qua tài liệu thiết kế (bao gồm các bản vẽ, sơ đồ, bảng biểu, lưu

đồ) làm cơ sở cho kỹ sư công nghệ lập ra quy trình công nghệ chế tạo ra các sản phẩm phục vụ cho một ngành nào đó Để thiết kế, người thiết kế không những nắm chắc các quá trình và hiện tượng diễn ra trong hệ thống kỹ thuật chuyên ngành mà còn phải vận dụng các kiến thức tổng hợp về toán ứng dụng, vật lý kỹ thuật, về kiến thức thuộc lĩnh vực kỹ thuật cơ khí (vẽ kỹ thuật, cơ lý thuyết, nguyên lý chi tiết máy, sức bền vật liệu ) Trong thời đại công nghệ thông tin, người thiết kế cần nắm được kỹ thuât lập trình và sử dụng phần mềm thiết kế thành thạo

Các bản vẽ kỹ thuật để chế tạo là sản phẩm cuối cùng của khâu thiết kế Chúng phải thỏa m2n hai mục đích: Bao gồm đầy đủ tất cả các thông tin cần thiết để chế tạo và là một tiêu chí kiểm soát tuổi bền sản phẩm

với sự trợ giúp của bảng vẽ cơ khí Sự ra đời của máy tính với giao diện người

vẽ bằng các chương trình máy tính trợ giúp thiết kế CAD Nhiều chương trình CAD hiện nay cho phép tạo ra các mô hình ba chiều để có thể nhìn từ mọi góc

độ Các chương trình CAD mô hình hóa vật thể đặc tiên tiến là một hệ thống thiết kế hiện thực ảo Những mô hình đặc như vậy có thể được dùng làm cơ sở cho các phân tích phần tử hữu hạn FEA và hoặc tính toán động lực dòng chảy CFD của thiết kế Cho đến ứng dụng gia công với trợ giúp máy tính CAM, những mô hình này cũng có thể được dùng trực tiếp bằng phần mềm để tạo 'lệnh' cho việc chế tạo ra các đối tượng được mô tả bởi các mô hình đó, thông qua các máy điều khiển số hóa bằng máy tính CNC, hoặc các tiến trình tự

động hóa mà không cần đến các bản vẽ trung gian

Có 3 dạng thiết kế:

- Thiết kế thích nghi hay thiết kế cải tiến Trên cơ sở thiết kế sản phẩm

đ2 có, tiến hành chỉnh sửa một sô bộ phận cho bền hơn, kinh tế hơn

- Thiết kế phát triển Trên cơ sở sản phẩm đ2 có, tạo một thiết kế mới,

đưa được các kỹ thuật mới, các công nghệ mới để sản phẩm có tính năng vượt trội về kỹ thuật cũng như về kinh tế

- Thiết kế mới Là sự sáng tạo ra sản phẩm mới, chưa từng có về tính năng về kết cấu và công dụng

Tùy theo dạng thiết kế có thể phân:

- Thiết kế hợp lý hóa, cải tiến

- Thiết kế theo kinh nghiệm

- Thiết kế công nghiệp

- Thiết kế tối ưu

1.1.2 Chi tiết và cơ cấu máy

1.1.2.1 Sản phẩm

Trong sản xuất cơ khí cũng như trong các lĩnh vực sản xuất khác, sản phẩm là một danh từ quy ước chỉ vật phẩm được tạo ra ở giai đoạn chế tạo cuối cùng của một cơ sở sản xuất (ví dụ như ở một tổ sản xuất hoặc phân xưởng của nhà máy) Sản phẩm không phải chỉ là máy móc hoàn chỉnh đem

sử dụng được mà còn có thể là cụm máy hay chỉ là chi tiết máy Ví dụ: Nhà máy sản xuất máy thái lát có sản phẩm là máy thái lát hoàn chỉnh, có thể sử dụng các sản phẩm tiêu chuẩn của các nhà máy khác như động cơ điện, ổ bi của các nhà máy chuyên sản xuất động cơ và nhà máy sản xuất ô bi

Chúng ta có thể chia máy thành 4 nhóm sản phẩm:

- Nhóm máy công tác Mỗi máy thực hiện một công việc nhất định, thay thế lao động thủ công của con người, máy hoạt động theo sư điều khiển của con người Ví dụ : máy cày, máy mài, ôtô, xe máy

- Nhóm máy tự động Bao gồm những máy công tác hoạt động theo chương trình có sẵn do con người điều chỉnh Ví dụ: Người máy, máy Tiện tự

điện biến cơ năng thành điện năng

1.1.2.2 Chi tiết máy

Là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh của máy, đặc trưng của nó là không thể tách ra được và đạt mọi yêu cầu kỹ thuật (Ví dụ, bánh răng, puli, trục, dao cắt) Có thể xếp tất cả các chi tiết máy vào hai nhóm: Chi tiết máy có công dụng chung (ví dụ: bu lông, bánh răng, trục) là các chi tiết máy dùng trong nhiều máy khác nhau Chi tiết máy có công dụng riêng chỉ được dùng trong một số máy nhất định (ví dụ: đĩa cắt, dao cắt )

Bộ phận máy

kết với nhau theo những nguyên lý máy nhất định

(liên kết động hay liên kết cố định)

Mỗi máy công tác thường có 3 bộ phận chính:

- Bộ phận công tác, là bộ phận thực hiện chức năng quy định của máy Đây

là bộ phận không thể thiếu được của một máy

- Bộ phận truyền dẫn, là bộ phận nối giữa bộ phận phát động và bộ phận công tác Ví dụ: Bộ truyền đai, bộ truyền xích , hộp giảm tốc

1.1.2.4 Cơ cấu máy

trong máy Ví dụ: cơ cấu truyền động, gồm các bánh răng hoặc cặp puli – dây

đai Một cơ cấu máy có thể là một bộ phận máy, nhưng các chi tiết trong một cơ cấu có thể nằm ở trong các cụm khác

1.1.3 Kỹ thuật thiết kế cơ khí

Kỹ thuật cơ khí là ngành ứng dụng các nguyên lý vật lý để tạo ra các loại máy móc và thiết bị hoặc các vật dụng hữu ích Cơ khí áp dụng các nguyên lý nhiệt động lực học, định luật bảo toàn khối lượng và năng lượng để phân tích các hệ vật lý tĩnh và động, phục vụ cho công tác thiết kế trong các lĩnh vực như ô tô, máy bay và các phương tiện giao thông khác, các hệ thống gia nhiệt và làm lạnh, đồ dùng gia đình, máy móc và thiết bị sản xuất, vũ khí

Kỹ thuật cơ khí hiện đại sử dụng kỹ thuật mô phỏng, thường tạo ra các giả lập mô phỏng hoạt động của các đối tượng Trong đó có mô phỏng quá trình chuyển động để xét quan hệ kết cấu và động lực học Mô phỏng phân tích để xét độ bền kết cấu Từ đó, đánh giá hiệu quả kinh tế, tuổi bền và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Các tính toán phân tích giúp người thiết kế đưa ra

được kết cấu mang tính tối ưu về mọi mặt và khẳng định chất lượng sản phẩm thiết kế

Các chuyên ngành cơ bản của cơ khí bao gồm: động học, tĩnh học, sức bền vật liệu, truyền nhiệt, động lực dòng chảy, cơ học vật rắn, điều khiển học, khí động học, thủy lực, động học và các ứng dụng nhiệt động lực học, kỹ thuật

điện và hóa học

* Các yêu cầu khi thiết kế máy cơ khí;

Máy được thiết kế ra phải thoả m2n các yêu cầu về kĩ thuật mà trước hết

là năng suất, độ tin cậy và tuổi thọ giá thành và khối lượng Ngoài ra, tuỳ từng trường hợp cụ thể, còn có các yêu cầu như: khuôn khổ kích thước nhỏ gọn, chuyển động ổn định, làm việc không ồn, thao tác sử dụng dễ dàng, hình thức

đẹp v.v Thiết kế máy nhằm thoả m2n các yêu cầu trên là một công việc phức tạp, mà nội dung chủ yếu gồm các vấn đề sau:

- Chọn vật liệu chế tạo chi thiết máy

việc, tính toán kinh tế

phận

* Các bước thiết kế một máy

Trước khi bắt đầu thiết kế một máy, ta phải năm vững nhiệm vụ thiết

kế, cần biết các số liệu sau đây:

chính xác?

giờ?

* Các công việc thiết kế được tiến hành theo 7 bước:

1 Xác định nguyên tắc làm việc và chế độ làm việc của máy Nên tham khảo các máy hiện có để chọn nguyên tắc hoạt động thích hợp

nhiệm vụ thiết kế

3 Xác định tải trọng tác dụng lên máy, bộ phận máy và từng chi tiết máy Đây là bước quan trọng

4 Tính toán thiết kế các chi tiết máy Xác định hình dạng, kích thước,

vẽ được kết cấu của từng chi tiết máy

* Các bước thiết kế một chi tiết máy

Để thực hiện bước thứ 4 trong quy trình thiết kế máy, chúng ta phải lần lượt tính toán thiết kế từng chi tiết máy Trước khi thực hiện cần phải biết số liệu liên quan đến chi tiết máy

và đặc tính của nó

tính bằng tuổi thọ của máy

- Các yêu cầu về vật liệu, khối lượng, kích thước

* Thiết kế một chi tiết máy thường phải qua 7 bước

1 Lập sơ đồ tính toán chi tiết máy- sơ đồ hoá

2 Đặt tải trọng lên sơ đồ tính toán chi tiết máy

3 Chọn vật liệu chế tạo chi tiết máy

4 Tính toán các kích thước chính của chi tiết máy theo điều kiện bền hoặc điều kiện cứng

6 Kiểm nghiệm chi tiết máy theo độ bền, độ cứng, tính chịu nhiệt, tính chịu dao động Nếu không đảm bảo thì phải tăng kích thước, nếu quá dư thì phải giảm kích thước của máy

7 Lập bản vẽ chế tạo chi tiết máy Trên đó thể hiện đầy đủ hình dạng, kích thước, dung sai, chất lượng bề mặt, vật liệu, phương pháp nhiệt luyện, các yêu cầu kỹ thuật về gia công, lắp ráp

1.1.4 Thiết kế nhờ trợ giúp của máy tính CAD/CAE

Với sự hỗ trợ của máy tính, nhiều phần công việc đ2 được hoàn thành một cách nhanh chóng và chính xác, giúp giảm thời gian và chi phí trong phát triển sản phẩm và trong chế tạo Thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (Computer-Aided Design- CAD), chế tạo có sự hỗ trợ của máy tính (Computer-Aided Manufacturing - CAM) và phân tích, tính toán kỹ thuật

có sự hỗ trợ của máy tính (Computer-Aided Engineering- CAE) là những công nghệ được sử dụng cho mục đích này trong suốt chu kỳ sản xuất sản phẩm CAD và CAE được ứng dụng vào giai đoạn thiết kế sản phẩm còn CAM được ứng dụng vào giai đoạn chế tạo, bắt đầu từ việc lập quy trình chế tạo và kết thúc bằng các sản phẩm thực

1.1.4.1 CAD

CAD là công nghệ liên quan đến việc sử dụng hệ thống máy tính để giúp đỡ việc tạo, sửa đổi, phân tích và tối ưu hóa bản vẽ thiết kế Các chương trình máy tính có tính năng đồ họa với các chức năng kỹ thuật thuận tiện đều

được phân loại như là phần mềm CAD Nói cách khác, các công cụ CAD có nhiều cấp độ khác nhau tùy theo ứng dụng Có thể chúng chỉ có những công

cụ để vẽ hình học nhằm tạo ra hình dạng vật thể, hoặc có thêm các công cụ phân tích dung sai, tính toán một số đại lượng vật lý và mô hình hóa phần tử hữu hạn…ở mức độ cao là các phần mềm CAD với các chương trình ứng dụng nâng cao cho phân tích và tối ưu hóa

Vai trò cơ bản nhất của CAD là để xác định hình học của thiết kế như hình dáng hình học của các chi tiết cơ khí, các kết cấu kiến trúc, mạch điện tử, mặt bằng nhà cửa trong xây dựng… Các ứng dụng điển hình của CAD là tạo bản vẽ kỹ thuật với đầy đủ các thông tin kỹ thuật của sản phẩm và mô hình hình học 3D của sản phẩm Hơn nữa, mô hình CAD này sẽ được dùng cho các ứng dụng CAE và CAM sau này Đây là lợi ích lớn nhất của CAD vì có thể tiết kiệm thời gian một cách đáng kể và giảm được các sai số gây ra do phải xây dựng lại hình học của thiết kế

Một quá trình CAD tiêu biểu được thực hiện theo các bước sau:

CAM là công nghệ liên quan với việc sử dụng hệ thống máy tính để lập

kế hoạch, quản lý và điều khiển các quá trình chế tạo

Một trong những lĩnh vực hoàn thiện nhất của CAM là điều khiển chương trình số (Numerical Control – NC) Đây là kỹ thuật sử dụng các chỉ dẫn đ2 được lập trình để điều khiển các máy công cụ như máy mài, máy tiện, máy phay, máy dập… Máy tính có thể sản sinh ra một lượng đáng kể các chỉ dẫn NC dựa trên các dữ liệu hình học từ cơ sở dữ liệu CAD cộng với những thông tin bổ sung được cung cấp bởi người vận hành Một chức năng quan trọng khác của CAM là lập trình robot Các robot này có thể vận hành trong một tế bào gia công, chọn và định vị dao và chi tiết gia công cho các máy NC Những robot này cũng có thể thực hiện các nhiệm vụ đơn lẻ như hàn, lắp ráp hoặc vận chuyển thiết bị hoặc chi tiết trong phân xưởng

Lập quy trình chế tạo cũng là một mục đích của CAM Quy trình chế tạo bao gồm các nguyên công chi tiết của các bước sản xuất từ ban đầu đến kết thúc, từ máy này đến máy khác trong phân xưởng Mặc dù việc lập quy trình chế tạo hoàn toàn tự động là điều gần như không thể nhưng quy trình công nghệ chế tạo cho một chi tiết có thể được tạo ra nếu tồn tại một quy trình chế tạo của một chi tiết tương tự Cho mục đích này, công nghệ nhóm đ2 được phát triển để tổ chức các chi tiết tương tự nhau thành một họ Các chi tiết được phân thành cùng một họ nếu chúng có những đối tượng gia công giống nhau như các r2nh, các túi rỗng, các mép vát, các lỗ,…Vì thế để dò tự động sự giống nhau giữa các chi tiết, cơ sở dữ liệu CAD phải chứa các thông tin về những đối tượng như thế Nhiệm vụ này được thực hiện nhờ công nghệ nhận dạng đối tượng Thêm vào đó, máy tính có thể được sử dụng để xác định khi nào đặt hàng nguyên liệu và mua sắm chi tiết và số lượng hàng hóa cần phải

- Pha lập trình gia công chi tiết cần có công cụ lập trình NC

- Pha kiểm tra cần phần mềm kiểm tra

- Pha lắp ráp cần công cụ về lập trình và mô phỏng robot

Trên thế giới hiện có rất nhiều phần mềm CAM đơn lẻ hoặc dạng tích hợp CAD/CAM Giá thành của các gói phần mềm này cũng khác biệt nhiều tùy thuộc tính năng của chúng Các phần mềm CAM, CAD/CAM phổ biến ở Việt Nam hiện nay là Master CAM, DelCAM Solid CAM, Pro/Engineer, Catia, Unigraphics, Cimatron, VISI-Series,…

1.1.4.3 CAE

CAE là công nghệ liên quan đến việc sử dụng hệ thống máy tính để phân tích đối tượng hình học CAD, cho phép người thiết kế mô phỏng và nghiên cứu cách ứng xử của sản phẩm từ đó có thể tinh chỉnh và tối ưu hóa sản phẩm Các công cụ CAE tương đối đa dạng, đáp ứng được cho nhiều nhu cầu phân tích sản phẩm Ví dụ, các chương trình chuyển động học có thể được

sử dụng để xác định các hành trình chuyển động và tốc độ các khâu trong cơ cấu máy Các chương trình phân tích động học dịch chuyển lớn có thể được dùng để xác định các tải và các dịch chuyển trong một hệ thống lắp ráp phức tạp như trong ô tô

Trong CAE người ta sử dụng 3 công cụ giải tích chính là phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM), phuơng pháp sai phân hữu hạn (Finite Difference Method - FDM) và phương pháp phần tử biên (Boundary Element Method- BEM)

1.1.4.4 Các giai đoạn thiết kế CAD/CAE

Một quá trình thiết kế tổng hợp với sự có mặt CAD và CAE cho một đối tượng sản phẩm cụ thể bao gồm các bước sau

- Thu thập và xử lý thông tin:

Thu thập các thông tin liên quan đến điều kiện thiết kế sản phẩm rồi xử

lý, sàng lọc các thông tin, điều kiện ràng liên quan đến sản phẩm thiết kế để tìm ra hướng giải pháp và mục tiêu thiết kế

- Đưa ra ý tưởng thiết kế:

Đưa ra ý tưởng gần với cấu tạo của sản phẩm nhất Thời điểm này người thiết kế chỉ cần vẽ khái quát ý tưởng trên giấy

- Chỉnh lý ý tưởng thiết kế:

Lập bảng phân tích và cho điểm về các yếu tố cấu thành sản phẩm thiết kế trong các ý tưởng thiết kế như tính năng, phẩm chất, giá thành, tính công nghệ trong kết cấu Sau đó lọc ra ý tưởng nào điểm cao nhất thì xử lý trước, cái nào

và đặt ra các mục tiêu về thị trường Sản phẩm của bước lên kế hoạch là bản

"nhiệm vụ – phương án thiết kế" Bản "nhiệm vụ – phương án thiết kế này cần chỉ rõ thị trường mục tiêu của sản phẩm là gì, mục đích sản xuất cần đạt được

là gì, các giả định cơ bản để bắt đầu, xác định các sức ép và sự ràng buộc có thể có

Bước 1 Thiết kế nguyên lý- Thiết kế sơ bộ:

Bước các nhà thiết kế tiến hành xác định nhu cầu của thị trường mục tiêu cho sản phẩm Nhiều mẫu sản phẩm khác nhau được đề xuất, phân tích,

đánh giá Sau đó, một hoặc vài mẫu sản phẩm tốt nhất sẽ được chọn để phát

chúng ta biết về hình dáng, chức năng, đặc tính của sản phẩm và mẫu sản phẩm thường đi kèm với các thông số kỹ thuật, bảng phân tích các sản phẩm cạnh tranh cũng như bảng cân đối về mặt kinh tế của dự án Bước 2 Thiết kế kỹ thuật hay Thiết kế Hệ thống:

Bước thiết kế hệ thống CAD bao gồm việc xác định tổng thể kết cấu của sản phẩm và phân tác sản phẩm thành những tổ hợp hay cụm chi tiết nhỏ hơn với mô hình 3D Trong bước này, đội ngũ người thiết kế cần chỉ ra sơ đồ lắp ghép sản phẩm Kết quả của bước này cần có: Sơ đồ hình học của sản phẩm 3D và 2D, các thông số chức năng của mỗi cụm chi tiết và sơ đồ khái quát về quy trình lắp ghép thành phẩm

Bước 3 Thiết kế chi tiết:

Bước thiết kế chi tiết bao gồm các thông số đầy đủ về mặt hình học, vật liệu, dung sai của các chi tiết đặc biệt trong sản phẩm và xác định bản kê đầy

đủ các chi tiết tiêu chuẩn cần mua từ các nhà cung cấp Bước này cũng vạch ra

kế hoạch sản xuất và chỉ ra các công cụ cần thiết để gia công từng chi tiết của sản phẩm trên dây chuyền sản xuất Phân tích kỹ thuật chi tiết bảo đảm yêu cầu kỹ thuật, độ bền chi tiết Kết quả cuối cùng mà bước Thiết kế chi tiết cần

có bộ tài liệu kỹ thuật của sản phẩm, bao gồm:

- Các bản vẽ mô tả các chi tiết trong sản phẩm về mặt hình học kèm theo chỉ định các công cụ gia công

- Thông số kỹ thuật của các chi tiết tiêu chuẩn cần mua

- Quy trình gia công, chế tạo và lắp ghép các chi tiết thành sản phẩm

Có hai yếu tố mấu chốt cần được chỉ ra trong bước Thiết kế chi tiết này là: chi phí sản xuất và khả năng hoạt động bền vững của sản phẩm

Bước 4 Thử nghiệm và Tinh chỉnh: Bước Thử nghiệm và tinh chỉnh bao hàm việc xây dựng và thử nghiệm các mẫu thử khác nhau trước khi đưa vào sản xuất chính thức việc thử nghiệm qua thử nghiệm mô phỏng và sản xuất thử

- Mẫu A: Mẫu có các chi tiết giống như sẩn phẩm cuối về mặt hình học, vật liệu nhưng quy trình chế tạo có thể khác sản phẩm cuối Mẫu A được kiểm

tra để xác định xem sản phẩm có thể hoạt động tốt và có thể đáp ứng các nhu cầu khách hàng hay không

- Mẫu B: Mẫu B có các chi tiết giống như sản phẩm cuối về hình học, vật liệu và các chi tiết của mẫu B được sản xuất trên dây chuyền giống như sản phẩm cuối Tuy nhiên, việc lắp ráp mẫu B vẫn có thể khác với sản phẩm cuối (có nghĩa là sau mẫu B, dây chuyền lắp ráp vẫn có thể được điều chỉnh, còn dây chuyền sản xuất cung ứng chi tiết thì không) Thêm vào đó, mẫu B sẽ

được kiểm nghiệm bởi chính khách hàng - người dùng - ở trong môi trường của họ

Mục đích của mẫu B là trả lời câu hỏi về khả năng hoạt động cũng như

độ tin cậy của sản phẩm ở môi trường thực và đưa ra các điều chỉnh cần thiết

về khâu gia công để ra sản phẩm hoàn thiện cuối cùng

Nhờ kỹ thuật mô phỏng có thể giảm thiểu việc chế tạo thử và thử nghiệm hiện trường sản phẩm sản xuất

Bước 5 Sản xuất thử (loạt 0):

Sản phẩm được tạo ra bằng quy trình chế tạo đ2 dự kiến Mục đích của bước này là để huấn luyện cho đội ngũ sản xuất và phát hiện ra các vấn đề cuối cùng còn sót lại trong quy trình chế tạo sản phẩm Sản phẩm xuất ra từ quá trình này đôi khi được đưa đến cho một số khách hàng quen và tất cả đều

được kiểm tra, đánh giá cẩn thận đề phát hiện bất kỳ khuyết tật nào Sự chuyển đổi từ sang sản xuất hàng loạt diễn ra một cách từ từ Trong quá trình chuyển đổi này, sản phẩm có thể được công bố & phân phối trên diện rộng

Để tính toán phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng rộng r2i nhất CAE được áp dụng trong các lĩnh vực sau:

- Phân tích ứng suất trên các chi tiết và trên các láp ráp bằng cách sử dụng FEM

- Phân tích dòng chảy và truyền nhiệt (CFD)

Phân tích, tính toán kỹ thuật với CAE với 3 pha như sau:

* Tiền xử lý: Dùng bộ tiền xử lý để soạn những thông số cần thiết để giải tích, định nghĩa các phần tử hữu hạn trong model và các thông số vùng biên, các thông số môi trường

* Hậu xử lý: Phân tích kết quả, các hình ảnh hoặc các trị số do kết quả

đưa ra từ bộ hậu xử lý

Một số phần mềm CAE chuyên dụng cho một số ứng dụng:

Amps, Mpact, CATIA Analysis, MSC.SIMDESIGNER, NX, ADVC

ANSYS, CATIA Analysis, Amps, Abaqus

Nastran, CATIA Analysis, NX

ABAQUS, RADIOSS, Amps

STRAEM, PHOENICS, Pam-Flow, DYNAFLOW, ANSYS CFX, NX

JMAG-Studio, Pam-Cem, ANSYS

Virtual.Lab Motion, LMS DADS, FunctionBay RecurDyn, NX

Trong các phần mềm kể trên thì ANSYS, CATIA, MAGMASOFT, Moldflow, Procast tương đối quen thuộc với các kỹ sư Việt Nam

Hiện nay, các Trường Đại học kỹ thuật đang dạy phần mềm INVENTOR, đây là phần mềm có rất nhiều tiện ích cho các kỹ sư cơ khí Luận văn sử dụng các mô đun cơ bản như sau:

Mô đun dựng hình 3D

Mô đun Design Accelerator để tính toán chi tiết máy

Mô đun mô phỏng: Motion và Analysis

1.2 Tổng quan về thiết bị chế biến - Máy thái cắt

1.2.1 Phân loại

Máy thái cắt là dạng thiết bị biến các nguyên liệu thành các sản phẩm cho con người sử dụng và trong chăn nuôi, có thể có nhiều cách phân loại khác nhau

1.2.1.1 Phân loại theo đối tượng thái cắt

Máy thái cắt trong nông nghiệp phục vụ chăn nuôi gia súc: Máy thái cắt

cỏ và các thân cây dùng làm thức ăn cho trâu bò

Máy thái cắt rau củ quả, bèo phục vụ chế biến thức ăn tại các nhà ăn,

nhà hàng

Máy thái cắt trong công nghiệp

chế biến gỗ, chế biến phế liệu, chế biến

rơm rạ

1.2.1.2.Phân loại theo dạng dụng cụ cắt

(hình1.1)

Máy thái kiểu đĩa

Máy thái kiểu trống

1.2.1.3 Phân loại theo vị trí trục quay

Máy thái kiểu trục ngang

Máy thái kiểu trục đứng

1.2.1.4 Phân loại theo phương pháp đặt

dao: (hình 1.2)

Dao chuyển động: dao lắp trên đĩa

quay, Dao lắp trên trống quay

Dao đặt cố định

Hình 1.2

1.2.2 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo máy thái cắt

1.2.2.1 Bộ phận thái rau, cỏ, rơm nguyên lý làm việc là thái bằng một lưỡi

dao chuyển động (quay) và một lưỡi dao cố định (tấm kê), đồng thời vật thái

được được nén và đưa vào dao thái Như vậy, về nguyên lý cấu tạo, máy thái

rau cỏ rơm thường gồm (hình 1-3a) bộ phận thái có một số dao (thường

chuyển động quay) và một tấm kê 2; dao được lắp vào đĩa hay cánh 3 hoặc

lắp vào trống 6; bộ phận cung cấp gồm 2 trục cuốn 4 kết hợp với dây chuyền cung cấp 5 để nén và đưa vào bộ phận thái Ngoài ra, máy có thể trang bị dây chuyền thu đoạn thái, lát thái, bộ phận động lực, bộ truyền động, khung

a) b) c)

Hình 1-3 Sơ đồ các bộ phận thái rau cỏ rơm a-sơ đồ máy thái rau cỏ;

b- bộ phận đĩa dao; c- bộ phận trống dao

Việc điều chỉnh độ dài đoạn thái được thực hiện bằng 2 cách: hoặc thay

đối số dao lắp ở trống hay hay đĩa dao hoặc thay đổi tỷ số truyền cho bộ phận cung cấp (cho hai trục cuốn và dây chuyền) Muốn có độ dài đoạn thái ngắn hơn ta có thể tăng tỷ số truyền (thay đổi các cặp bánh răng truyền động) cho

bộ phận cung cấp quay chậm hơn hoặc có thể lắp tăng số dao, và ngược lại…Ngoài ra còn phải giải quyết vấn đè đièu chỉnh khe hở giữa lưỡi dao và tấm kê (khoảng 0.5-1 mm) để thái được gọn, dễ Dao thái rau cỏ rơm có cạnh sắc dạng lưỡi thẳng hoặc cong (hình 1-3b) theo cung tròn hoặc dạng xoắn (hình 1-3c)

1.2.2.2 Bộ phận thái củ quả thường theo nguyên lý làm việc của “bào gỗ”, nghĩa là lưỡi dao lắp ở khe thủng của thân đĩa (hay trống) sẽ cắt, nạo vật thái

đang tựa vào mặt thân lắp dao đó thành những mảnh lát (dày mỏng tùy theo khoảng cách từ lưỡi dao đến mặt thân lắp dao), lát thái sẽ trượt lên mặt dao, chui qua khe thủng mà thoát ra phía mặt kia của thân lắp dao Như vậy, về nguyên lý cấu tạo, máy thái củ quả thường có (hình 1- 4a)

- Bộ phận thái gồm một số dao 1 lắp vào đĩa 2 ở những khe thủng của đĩa hoặc lắp vào trống 4 cũng có những khe thủng (để lát thái chui qua): - bộ phận cấp liệu là một thùng đựng củ 3 mà thành tiếp giáp với đĩa (hay trống) có một khoảng diện tích hở để củ quả tiếp xúc với mặt đĩa và sẽ được lưỡi dao nạo thành lát; - bộ phận động lực và truyền động hay bộ phận quay tay đạp chân; - khung, đế máy

a) b) c)

Hình 1- 4 Sơ đồ cấu tạo các bộ phận thái củ quả a- Sơ đồ máy thái củ quả;

b- bộ phận đĩa dao thái củ quả; c- trống dao thái củ quả

- Bộ phận thái củ quả còn có kiểu ly tâm (hình 1-5) theo nguyên lý là củ quả xoay theo mâm 1, do lực li tâm sẽ văng ra, tựa sát vào thành thùng chứa

củ 3, gặp các lưỡi dao 2 lắp ở khe thủng của thành thùng, sẽ được nạo thành nát, lọt ngoài thành thùng

Kiểu ly tâm này nói chung có nhược điểm là thái lát kém đều, mức tiêu thụ năng lượng riêng cao hơn Nhưng thường có thể phối hợp với bộ phận rửa

củ quả kiểu ly tâm (hình1-5), dể thái ngay sau khi rử rất tiện lợi

Hình 1-5 Sơ đồ bộ phận thái cắt

1.2.2.3 Bộ phận băm rau củ

+ Theo nguyên lý băm ướt “băm bèo dưới nước” (hình 1-6a), nghĩa là rau,

củ bỏ vào thùng đựng nước, còn các dao băm lắp vào một trục quay (kiểu lưỡi phay) băm vào khối rau củ vừa được băm nhỏ vừa chuyển động xoay tròn cùng với nước trong thùng và càng dễ được băm nhỏ hơn

Hình 1-6 Sơ đồ máy băm rau của- băm rau củ nước;

b- băm rau củ khô

Về nguyên lý cấu tạo, máy băm rau củ này thường có: bộ phận băm gồm một số dao 1 lắp thành nhiều hàng trên trục quay 2 được truyền động, có hai gối đỡ trên mặt thùng 3 chứa nước và rau củ: cửa 5 xả rau củ đ2 băm (xả cả nước); mô 6 để tăng tính chất đệm cho dao băm tốt hơn; nắp 7 dể che chắn bộ phận băm; bộ phận động lực và truyền động

+ Theo nguyên lý băm khô: được sử dụng rộng r2i hơn để băm rau củ quả cho lợn và gia cầm Bộ phận băm khô thường có (hình 1- 6b); bộ dao quay 1,

bộ dao cố định 2 (làm nhiệm vụ các tầm kê), thùng chứa 3; bộ phận động lực

và truyền động; bộ phận cấp liệu (dây chuyền)

1.2.2.4 Máy thái thân lá kiểu trống

Máy kiểu trống có dao lắp trên tang trống quay (hình 1-7) Thân lá cây

được cung cấp vào nhờ băng tải, và trống cuốn Trống nén và trống cuốn luôn

ép chặt thân là cây và đưa vào để dao cắt theo từng đoạn Sản phẩm được thổi

+ Chọn loại dao (trong bộ dao đi kèm)

+ Điều chỉnh tốc độ băng tải và tốc độ của dao chém bằng những thao tác đơn giản(sẽ được hướng dẫn cụ thể trong thực tế)

* Máy thái lát đa năng trong nhà bếp (hình 1.10)

1.4 Tình hình sử dụng các máy chế biến ở Việt Nam và Thái Bình

Hiện nay tại Việt Nam và tại Thái Bình đ2 sử dụng một số máy chế biến thức ăn gia súc Các máy được sản xuất đơn chiếc và theo một số mẫu của nước ngoài

Đặc trưng kỹ thuật máy cắt có: MTC-2

Tại Thái Bình, có một số cơ sở và doanh nghiệp nhỏ đ2 sản xuất máy phục vụ cho nông nghiệp Trong đó có một số dạng máy thái cắt của Công ty Thiên Thuận và một số xưởng cơ khí nhỏ, đ2 đáp ứng phần nào việc chế biến các sản phẩn Nông nghiệp của bà con nông dân

Kết luận chương 1 Thiết kế máy nói chung đang đứng trước một thử thách mới là phải rút ngắn thời gian thiết kế, giảm giá thành chế thử nhanh chóng cung cấp sản phẩm ra thị trường với giá thành hợp lý Công nghệ CAD/CAE có thể đáp ứng

được các yêu cầu thiết kế hiện đại Việc thiết kế được tiến hành theo một số bước, các bước này chủ yếu sử dụng máy tính điện tử và phần mềm công nghiệp Đây là một hướng hiện đại cần được nghiên cứu và phát triển

Máy thái cắt được sử dụng rộng r2i trong chăn nuôi và sinh hoạt, máy

có kết cấu đơn giản, nhưng có đủ các bộ phân đặc trưng của một máy

Máy thái cắt được chọn để chứng minh một phương pháp thiết kế hiện

đại, phương pháp cần được áp dụng rộng r2i trong thời gian tương lai

- Thiết kế 1 kiểu máy thái cắt đa năng

- Đối tượng: Máy thái cắt rau – củ – quả

- Quy mô: Thiết kế cho một seri máy cùng một kiểu, nhưng xây dựng phương pháp tính toán thiết kế cho cả chủng loại máy; trước mắt thiết kế 1 máy loại nhỏ làm điển hình, sau này làm cơ sở tính toán thiết kế cho một loạt máy cỡ lớn hơn, sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau;

- Làm nền móng cho chế tạo hệ máy chế biến kiểu thái cắt tại Thái Bình 2.1.1.2 Đặc điểm vật liệu thái cắt

Vật liệu thái cắt có thể theo tính chất của chúng:

- Vật liệu mềm và dễ cắt dạng củ, quả

- Vật liệu mềm dễ cắt dạng rau tươi, bèo, thân cây ngô, cỏ voi

- Vật liệu mềm dai như rơm, rạ

2.1.1.3 Kiểu máy thái cắt vạn năng

Máy thái cắt Máy thái được dùng để thái các loại vật liệu mềm, cây,

củ, quả để sử dụng trong nhiều trường hợp khác nhau, trong chế biến thức ăn cho người, cho gia súc

Kiểu máy: Máy lát đĩa, đĩa đặt đứng và nằm

Cấp vật liệu bằng phễu

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý

Nguyên lý cơ bản của máy thái cắt là Động cơ chuyển động truyền cho

bộ truyền đai để điều chỉnh tốc độ, puli bị động được gắn trên trục chính lắp dao kiểu đĩa Khi dao quay, sẽ cắt vật liệu Sản phẩm cắt được đưa xuống dưới

và được đẩy ra ngoài Để có thể cắt được, vật thái lát được giữ nhờ cơ cấu ép

từ trên xuống và dao thái lát có cạnh mỏng sắc đi vào vật liệu, tách vật liệu thành nhiều khối hoặc thành các đoạn khác nhau

Đặt lưỡi dao trên bề mặt đĩa sao cho cạnh sắc không nằm theo phương bán kính của đĩa để tăng khả năng kẹp đối với vật thái và tạo độ trượt của lưỡi dao Tấm kê là thanh hoặc tấm thép đặt cố định, sử dụng giữ kẹp vật cắt Có thể thiết kế góc mài của tấm kê 75-850-.

Bộ phận kẹp giữ vật liệu Đối với vật liệu là thức ăn thân lá mềm, nếu không giữ chặt chúng sẽ bị kéo và không bị cắt đứt khi dao tác động lên vật

Có thể có nhiều các kẹp Tấm ép kẹp cố định hoặc di động tùy theo vật liệu thái, để đấy vật liệu vào có thể dùng cơ cấu cuốn

- Bộ phận đẩy vật liệu ra cũng tùy dạng vật liệu cắt: dùng máng ống dẫn hoặc dùng cơ cấu phun thổi

- Bộ phận đưa vật liệu vào: Các máy công suất lớn, thường đưa bằng băng chuyền

2.1.2 Chọn kiểu máy

Đối với máy thái cắt rau củ quả dùng cho nhiều mục tiêu có 2 dạng cơ bản: Máy trục nằm ngang và máy trục đứng

Kiểu máy trục nằm ngang

Nguyên lý hoạt động: Khi nguyên liệu đưa vào máy đến vị trí tựa vào mặt đĩa, khi dao quay sẽ thái sản phẩm thành miếng có chiều dày nhất định

Hình 2.2 Máy thái cắt củ quả kiểu trục ngang

a Cấp vật liệu kiểu ngang; b Cấp vật liệu kiểu máng nghiêng

Máy có dạng trục đặt nằm, đĩa cắt đặt đứng như (hình 2.2) Đĩa quay nhờ hệ thống truyền động Trên đĩa cắt có lắp nhiều dao Giữa các dao là các r2nh trống để đưa sản phẩm cắt vào Sau khi cắt sản phẩm được dẫn ra qua máng Củ quả là vật liệu ít bị biến dạng, không như các cây cỏ, nên chỉ cần cơ cấu đẩy vật liệu vào không cần cơ cấu ép đỡ kẹp vật liệu Do dùng cho thái củ quả nên, không dùng máy thái kiểu trống, kiểu lưỡi dao cong, không cần bộ phận giữ chặt

Đĩa dao là tấm thép dạng tròn, trên được lắp 2 hoặc 4 dao Lưỡi dao có thể dạng thẳng Phễu nạp liệu bằng thép dạng ống để dễ giữ củ quả Đặt nằm ngang hay đặt nghiêng để vật liệu dễ trôi vào

Khung bệ máyđặc kết cấu bằng khung thép

Kiểu máy trục đứng

Hình 2.3 Nguyên lý máy trục đứng

Máy trục đứng có kết cầu chung nh− máy trục nằm, có động cơ tạo nguồn lực, qua bộ phận truyền động để điều khiển tốc độ cắt, trục gá dao cắt

đ−ợc đặt đứng, có nghĩa đĩa cắt sẽ nằm ngang

Hình 2.4 Sơ đồ phân bố lực khi cắt kẹp 1-Tấm kê, 2-l−ỡi dao, 3- Vật thái

Kết cấu máy có một số đặc điểm:

Để có thể thái được vật liệu phải được giữ hoặc kẹp, như (hình 2-4)

tấm kẹp lên vật liệu Lực này phải nhỏ hơn hoặc bằng tổng hợp lực ma sát giữa lưỡi dao, tấm kê với vật liệu TA và TB

Đối với máy thái kiểu đĩa: χ = 40-500,

Máy kiểu trống: : χ = 24-300

Khi cắt không trượt, lưỡi dao chỉ tác động lực và đi sâu vào vật, cắt không trượt sảy ra khi cắt vật liệu như thân cây cỏ voi hoặc thân cây ngô, cắt củ sắn mang đặc trưng chặt;

Khi cắt có trượt, là trong quá trình cắt lưỡi dao vừa đi sâu vào vật liệu vừa trượt trên mặt cắt, thường sảy ra đối với vật liệu mềm, còn gọi là thái, như cắt khoai, cắt bèo

Như vật, việc chọn kiểu máy trục đứng hay nằm ngang không ảnh hưởng lớn đến thiết kế Những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao

Để cắt thái vật liệu được thành đoạn (hay lát) bảo đảm chất lượng, giảm

được năng lượng cắt thái, ta cần xét đến một số yếu tố chính thức thuộc phạm

vi dao thái và vật thái ảnh hưởng đến quá trình cắt thái:

- áp suất riêng q (N/cm) của cạnh sắc lưỡi dao trên vật thái, đây là yếu tố chủ yếu trực tiếp bảo đảm quá trình cắt đứt vật thái, ta cần xét đến một số yếu

tố chính thuộc phạm vi dao thái và vật thái Nếu gọi lực cắt cần thiết là Q(N)

Hình 2-5 Sơ đồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao

a, lưỡi dao nén ép và các đứt; b- lưỡi dao có góc mài ó ở một phía

Nếu cắt thái, chặt bổ (không tr−ợt) :

+ Đối với cỏ q = 40 - 80 N/cm

+ Đối với củ quả q = 20 - 40 N/cm

Khi cắt thái các vật đàn hồi, áp suất riêng gây ra hai giai đoạn : đầu tiên là l−ỡi dao nên ép vật thái một đoạn, rồi đến cắt đứt vật thái (hình 2-5)

Trong quá trình l−ỡi dao đi vào vật thái còn phải khắc phục các lực ma sát T1 ,

do áp lực cản của vật thái tác động vào mặt bên của dao và T2 do vật thái dịch chuyển bị ép tác động vào mặt vát của cạnh sắc l−ỡi dao

Nếu gọi Pt là lực cần thái thì: Q= Pt + T1 + T2cos σ

(σ- góc mái của l−ỡi dao)

- Các yếu tố chính thuộc về dao thái

Độ sắc s (mm) của cạnh sắc l−ỡi dao: chính là chiều dày s của nó (hình 2-6)