ĐỒ ÁN TỔNG HỢP - MÁY XAY THỊT

Để thực hiện được những công việc trên, chúng ta không ngừng học hỏi mà còn phải vận dụng sáng tạo những điều đã học vào thực tế một cách cóhiệu quả.. từ những nguyên liệu quen thuộc, ch

=

r

M

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì vậyviệc nghiên cứu và chế tạo các dây chuyền và thiết bị hiện đại là một việcrất cần thiết Việc nâng cao công nghệ nhằm giải phóng sức lao động vànâng cao năng suất, tạo điều kiện làm cho đất nước ngày càng giàu mạnh,nâng cao mức sống của người dân, đồng thời đuổi kịp với nền công nghiệphiện đại của thế giới

Để thực hiện được những công việc trên, chúng ta không ngừng học hỏi

mà còn phải vận dụng sáng tạo những điều đã học vào thực tế một cách cóhiệu quả Đồ án tốt nghiệp là bước khởi đầu cho các sinh viên làm quen vớiviệc thiết kế và tác phong của một người cán bộ kỹ thuật, tìm hiểu và đi sâuvới các máy móc thiết bị trong thực tiễn

Đây thực sự không phải là một công việc đơn giản vì là vấn đề mới mẻ

và chưa có kinh nghiệm trong quá trình thiết kế nên không tránh khỏinhững thiếu sót, rất mong sự góp ý và thông cảm của các thầy cô

Để hoàn thành được công việc thiết kế này, em xin chân thành cảm ơn

sự hướng dẫn tận tình của cô NGUYỄN THỊ TÂM, và sự giúp đỡ của cácthầy cô trong khoa

Đà Nẵng, ngày 14 tháng 06 năm 2014

Sinh viên thực hiện:

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY XAY THỊT

 Ở Việt Nam, việc chăm sóc cho gia đình gần như giao trọn cho ngườiphụ nữ Ngày trước các bà các, mẹ chủ yếu ở nhà để chăm lo cho giađình còn ngày nay, phụ nữ có thể ra ngoài xã hội làm nhiều việc khôngthua kém gì đàn ông mà việc tề gia nội trợ họ vẫn phải lo chu đáo

 Để giảm bớt vất vả cho người phụ nữ trong công việc nội trợ, giànhnhiều thời gian nghỉ ngơi bên chồng con nhiều hơn, đã có rất nhiều cácthiết bị gia dụng cho căn bếp xinh xắn ra đời như máy xay thịt, nồi cơmđiện, chảo chống dính lò nướng, nồi áp suất v.v

 Người vào bếp luôn có một tâm lý chung đó là rất hạnh phúc khi thấyngười thân của mình cảm thấy ngon miệng với mỗi món ăn mình nấu

ra Vì thế họ luôn tìm cách đổi món, thay đổi khẩu vị giúp các thànhviên cảm thấy ngon miệng Trong các dụng cụ nhà bếp, máy xay thịt có

vẻ đảm nhiệm được vai trò hỗ trợ việc thay đổi các món ăn khá tốt Chỉ

từ những nguyên liệu quen thuộc, chị em có thể thay đổi để cải thiệnbữa ăn.

 Việc các nhà hàng, khách sạn mọc lên ngày càng nhiều nhu cầu thưởngthức ẩm thực ngày càng tăng cao đòi hỏi việc chế biến một cách nhanhchóng hợp vệ sinh cũng như sự đa dạng của món ăn cả về hình thứccũng như hương vị Bên cạnh đó cuộc sống ngày càng tất bật thức ănnhanh và đồ hộp càng trở thành lựa chọn hàng đầu cho mọi người vìthế các nhà máy chế biến đồ ăn sẵn như xúc xích, thịt đóng hộp, dămbông….vv ngày càng phát triển mạnh nhu cầu sử dụng máy xay thịtcho việc chế biến thực phẩm ngày càng tăng cao

1.2.1.1 Máy xay răng hai trục dạng sao.

Máy hoạt động theo nguyên lý cắt, xé nhờ các lưỡi dao bố trí theo hìnhsao trên hai trục song song nhau Nguyên liệu khi được đưa vào guồng cắtnhờ hai trục dao quay sẽ cuốn nguyên liệu vào giữa các thanh dao và xénhỏ, độ mịn của nguyên liệu ở đầu ra phụ thuộc vào thời gian xay cắtnguyên liệu vào độ hở của khe dao cắt.Trong quá trình cắt do ma sát giữanguyên liệu với dao lớn nên sinh ra nhiệt ảnh hưởng tới chất lượng cũngnhư yêu cầu nguyên liệu đầu ra

Hình 1: Kết cấu máy xay thịt dùng hai trục dao

1.2.2.2 Máy xay lưỡi kép trục xay đứng.

Lưỡi dao kép làm bằng thép không rỉ, đặt so le nhau có thể tháo rờiđược, mỗi lưỡi dao có 2 lưỡi cắt Trục được đặt thẳng đứng Thịt được đặtvào cối có đặt trục gắn dao cắt, dao cắt kép quay tròn làm cắt vụn thịt Kíchthước thịt tùy theo thời gian xay

Hình 2: Các bộ phận của máy 1.2.2 Dùng trục vít: Máy xay sử dụng trục vít.

Thịt khi cho vào máng sẽ rơi vào vít xoắn ép nát vì áp lực ép tạo ra docánh vít của trục ép dồn tới khuôn ép Vít xoắn trong buồng nén cùng với

vụn thịt Thịt sau khi được cắt vụn sẽ có kích thước như yêu cầu Quá trìnhnày diễn ra rất nhanh nên không ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ nguyênliệu

Hình 3: Máy xay thịt dùng trục vít ép.

 Lương thực, thực phẩm luôn luôn là một trong những vấn đề quan trọng nhất đặt ra trước nhân loại

 Để hoạt động sinh sống mỗi người chúng ta phải thu nhận các cấu tử dinh dưỡng cần thiết từ thức ăn, lương thực, thực phẩm (protein, lipid, vitamin, muối khoáng, các vi chất v.v)

 Chất lượng thực phẩm nói chung và chất lượng vệ sinh an toàn thựcphẩm nói riêng không những có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe conngười, nguồn động lực quyết định sự phát triển của nhân loại mà còn cóliên quan mật thiết đến sự phồn vinh của nền kinh tế và sự hưng thịnhcủa các hoạt động thương mại, văn hóa, đối với nền an ninh chính trị xãhội và sự trường tồn của giống nòi, của dân tộc, quốc gia

 Do đó chất lượng thực phẩm, đặc biệt là chất lượng vệ sinh an toànthực phẩm, là một trong những vấn đề được cộng đồng người tiêu dùnghết sức quan tâm

 Chính vì yêu cầu cao như vậy nên tất cả các loại máy móc thiết bị chếbiến lương, thực phẩm đều phải có những yêu cầu khắt khe không chỉ

về mặt kỹ thuật, thẩm mĩ, độ ổn định cứng vững mà còn về khả năng

vận hành êm ái, dễ dàng bảo quản vệ sinh, lau chùi, đặc biệt là phảiđảm bảo chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm.

 Máy xay thịt là một thiết bị quan trọng tham gia trực tiếp vào quá trìnhsản xuất và chế biến thức ăn Làm việc trong môi trường nhiều độ ẩmnên không tránh khỏi hiện tượng oxy hóa của vật liệu gây ra độc hại đốivới sản phẩm không đảm bảo chất lượng vệ sinh, an toàn thực phẩm vìthế ngoài việc tuân thủ những quy định trong an toàn vệ sinh thì chọnvật liệu chế tạo máy cũng rất quan trọng, nhất là những bộ phận liênquan trực tiếp tới nguyên liệu chế biến như phễu nguyên liệu, trục ép,dao cắt, khuôn ép

Để tránh những tác hại do quá trình oxy hóa gây ra, và đảm bảo giáthành cạnh tranh nhất cho máy ta chọn thép không gỉ 304 để chế tạo những

bộ phận liên quan trực tiếp tới nguyên liệu như phễu chứa, trục ép, dao cắt,khuôn ép

1.5. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.

cắt, việc chế tạo lưỡi cắt phức tạp, khó khăn trong việc lau chùi vệ sinhbảo quản máy

tiết chịu mài mòn ít, dễ vận hành thay thế vệ sinh lau chùi Bộ phận làmviệc nằm trong máng kín tránh các tác nhân bên ngoài

Kết luận: Chọn phương án 2: Máy xay dùng trục vít đặt trong buồng ép nằm

ngang

1.1 KẾT CẤU MÁY.

Sơ đồ kết cấu máy:

Hình 4: Sơ đồ kết cấu máy xay thịt dùng trục vít

 Trục vít thường dùng trong các máy vận chuyển vật liệu, các máy đùn

ép, máy xay thịt cá, máy sản xuất thức ăn chăn nuôi…vv Trên các trụcvít nguyên liệu dịch chuyển như một đai ốc chuyển động dọc theo mộtđinh ốc Trục vít ép gồm có một buồng dẫn một trục vít và một khuôn

ép, khi trục vít quay làm nguyên liệu chuyển động dọc theo buồng dẫnkhi tiếp xúc với khuôn ép thì nguyên liệu bị ép lại với áp lực cao và bịđùn ra các lỗ trên khuôn ép

 Năng suất của máy phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước của vít ép vàkhuôn ép tạo hình Nâng cao năng suất của máy bằng cách tăng diệntích tự do của khuôn ép tăng đường kính ngoài của guồng xoắn Nhưng

bị giới hạn bởi điều kiện bền của trục vít và yêu cầu về độ mịn củanguyên liệu

Hình 5: Trục vít.

1.2.2 Trục vít ép.

pmax - Áp suất lớn nhất ở đầu ra của vít ép: 60 kG/cm2;

p - Áp suất trên khuôn của máy ép: 50 kG/cm2;

D – Đường kính ngoài của vít ép: 75 mm;

d – Đường kính trong của vít ép: 25 mm

Dao cắt dùng để cắt ngắn các sợi thịt được đùn ra sau khuôn ép do đó cần

có độ sắc để tránh sự trượt trong quá trình cắt

Vật liệu: Thép không gỉ 304.

1.2.5 Buồng ép.

Hình 8: Buồng ép

• Buồng ép là bộ phận quan trọng của máy, nó phải chịu áp lực lớntruyền từ trục ép sang nên phải đảm bảo được độ bền độ cứng, đồngthời kết hợp với trục vít và khuôn ép để tạo thành không gian kín tạo ra

áp lực mạnh phá vỡ cấu trúc của nguyên liệu

• Đường kính của buồng ép lớn hơn đường kính của trục ép từ 1 - 2 mm,chiều dài buồng ép dài hơn phần có cánh vít của trục ép từ 5 – 10 mm

1.3.8 Động cơ.

Động cơ có nhiệm vụ cung cấp động năng cho máy Ta chọn động cơ điện

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC

γ - Khối lượng riêng của vật liệu (kg/m3)

Φ - Hệ số điền đầy đối với vật liệu Chọn Φ = 0,6 ÷ 0,7

t – Bước vít (m)

v0 – Vận tốc nguyên liệu chạy doc theo trục vít (m/s)

Với: v0 = (m/s)

Vậy: Q = 15.π.0,0752.80.0,05.1,2.0,7 = 0,89 (kg/h)

Công suất của động cơ điện:

(KW) (2.8[2])

Trong đó: Pct : Công suất cần thiết (KW)

η: Hiệu suất của các động cơ truyền động

Hiệu suất chung:

(2.9[2]) Trong đó:

n: Số cặp ổ lăn (n=3)

m: Số cặp bánh răng (m=2)

Tra theo bảng (2.3 [2])

= 0,97: Trị số hiệu suất của bộ truyền đai.

= 0,97: Trị số hiệu suất của bộ truyền bánh răng. = 0,995: Trị số hiệu suất của một cặp ổ lăn. = 0.99: Trị số hiệu suất khớp nối.

Khi P (KW)

Tra bảng P1.3[2] ta chọn đông cơ có các thông số như sau:

Ký hiệu Công suất

Kw

Vận tốcquay(vg/ph)

Trong đó: nt: Số vòng quay của trục vít

nđc: Số vòng quay của động cơ

Vậy: u =

Mặt khác: u = uh.uđ = uc.un.uđ

Trong đó: uh: Tỷ số truyền hộp giảm tốc

uđ: Tỷ số truyền đai

un: Tỷ số truyền cấp nhanh.

Chọn : uh = 9 = uc.un = 3.3

Suy ra : uđ = 2

2.3 TÍNH CÔNG SUẤT CHO CÁC TRUC:

 Công suất trên trục công tác: P=0,89 (KW)

Công suất trên trục III của hộp giảm tốc:

2.5 TÍNH MOMEN XOẮN TRÊN MỖI TRỤC:

Mômen trên trục thứ i được tính theo công thức:

 Mômen xoắn trên trục động cơ:

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

3.1 CHỌN LOẠI ĐAI PHÙ HỢP VỚI KHẢ NĂNG LÀM VIỆC:

Do chế độ làm việc yêu cầu đối với bộ truyền đai là làm việc ổn địnhtrong một khoảng thời gian dài nên đai phải có độ bền cao thêm vào đó vẫnphải bảo đảm yêu cầu về kinh tế là là giá thành phải tối thiểu nhất Cho nên talựa chọn loại đai thang được làm bằng vải và cao su

3.2 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ TRUYỀN ĐAI:

.

= 98,3 ÷ 121 (mm)

Theo dãy tiêu chuẩn ta sẽ chọn được d = 100 (mm)

Khi đó vận tốc đai được xác định bởi công thức như sau:

Trong đó: u là tỉ số chuyền của bộ chuyền đai ⇒ u = ung = 2

ε là hệ số trượt đối với đai vải cao su thì ε = 0,01

d1 là đường kính của bánh đai nhỏ sau khi chuẩn hoá ⇒

h là chiều cao của tiết diện đai

Chọn sơ bộ: a =300 (mm)

4.4 [2]

Theo bảng (4.13[2]) chọn chiều dài đai tiêu chuẩn: L=1250 (mm)

Kiểm tra số vòng chạy của đai trong 1 giây:

3.2.6 Bảng thông số bộ truyền đai:

4.1 XÁC ĐỊNH TÁC TRỌNG TÁC DỤNG LÊN VÍT

Vít tải có bề mặt xoắn ốc theo toàn bộ chiều dài, đồng thời bước củađường xoắn ốc thường là một đại lượng không đổi Chỉ ở trong một vài vít ép

có tăng thể tích khoan xoắn ở lỗ nạp

Để thể hiện tải trọng tác dụng, ta xét sự làm việc của vít ép hai ổ tựa cóbước của đường xoắn ốc không đổi Năng suất của máy ép và áp suất ép lớnnhất đã biết Giả thiết rằng sự phân bố áp suất theo chiều dài vít ép có thể coinhư biến đổi theo qui luật tăng đều từ 0 đến áp suất làm việc, áp suất nàyđược xác định bằng các số liệu thực nghiệm

Vít ép có chiều dài từ 4t đến 6t, trong đó t là bước của đường xoắn ốc

Ta có các ký hiệu sau:

pmax - áp suất pháp tuyến lớn nhất trên bề mặt vít;

pN - áp suất pháp tuyến thay đổi theo chiều dài guồng xoắn;

px - áp suất chiều trục;

pr - áp suất vuông góc với bán kính, ngược với chiều quay;

py - áp suất thành phần theo trục y;

pz - áp suất thành phần theo trục z;

q - cường độ của tải trọng liên tục ;

β - góc nâng của đường vít;

l

x y

z

pmax

pN = pmax.x/l

mx - cường độ của mômen xoắn liên tục;

my - cường độ của mômen liên tục đối với trục y;

mz - cường độ của mômen liên tục đối với trục z;

m - số đường xoắn của vít;

Trên hình 4.1 cho biết sơ đồ tính toán sự thay đổi áp suất pháp tuyến theochiều dài vít ép, nghĩa là chấp nhận rằng áp suất thay đổi theo định luật tuyếntính theo toàn bộ chiều dài

Hình 4.1: Sơ đồ tính toán sự thay đổi áp suất pháp tuyến

theo chiều dài vít ép

Khi nghiên cứu, ta dùng hệ đường xoắn ốc trái của hệ trục toạ độ vuônggóc, ban đầu thì tọa độ trùng với trọng tâm đầu mút trái của vít ép Trục xtrùng với trục vít ép (hình 4.2)

R2 R1

z

y

t

pN prpx

prpN

px

z pr

pz py

Trên bề mặt của vít ép, ta tách ra một phân tố diện tích vô cùng nhỏ dF

α cos β

1 d dr r

dF =

(4.3) Cần phải chia cho cosβ, bởi vì đại lượng r.dα.dr là hình chiếu của bề mặtvít trên mặt phẳng vuông góc với trục vít ép

Trong những giới hạn của góc dα, lực chiều trục

= ∫1

1 cos

R

R N

dN

β β

α

(4.4)

dN x p N R R dα

2

2 2

2

1 −

=

(4.5) Trong trường hợp sự chuyển động của các điểm theo đường vít, thì sựchuyển dịch một góc bằng 2π tương ứng với sự dịch chuyển theo trục bằngbước t, còn sự chuyển dịch một góc α tương ứng với sự chuyển dịch theo trụcbằng x, do đó:

t

R R p dx

dN

q x N x

π 2 2

2 2

= ∫1

2

R

R x

dM

(4.9)Thay (4 - 6) vào ( 4 - 12) và giá trị cánh tay đòn của mômen y = r.sinα, ta có:

α α α

3

sin

3 2

3 1 2

R R p dx

dM

m z N z

π

sin

2 3

3 2

Tương tự như vậy, cường độ của mômen uốn liên tục đối với trục y:

R R p dx

dM

m y y N π 2 π

cos

2 3

3 2

Ta phân tích áp lực pr và tìm tải trọng gây ra nó trên vít ép

Trên hình 4.3, thấy rằng lực prdF tạo ra mômen xoắn, trong giới hạn của góc

dα thì đại lượng đó bằng:

α β

3

cos

1

3 2

3 1

Cường độ của mômen xoắn liên tục:

R R tg p dx

dM

m x N x

π

3

3 2

α β β

2

cos cos sin

R R tg p dx

dQ

q y N y

π π

2

2 2

t t x

R R tg p dx

dQ

q z N z

π π

2 12 − 22

E = +

(4.18)trong đó : v - độ võng của dầm;

M - mômen uốn ở tiết diện x do lực dọc;

M1 - mômen uốn ở tiết diện x do lực ngang;

J - mômen quán tính của tiết diện vít ép;

Mômen do lực dọc phụ thuộc vào độ võng v, định luật biến đổi của nó tachưa biết

E = +

(4.19)trong đó: Q = dM/dx - Lực ngang do tải trọng dọc;

Q1 = dM1/dx - Lực ngang do tải trọng ngang;

Theo hình 4.3, cho biết tải trọng dọc tác dụng lên vít ép có hai điểm tựa

Từ sơ đồ ta thấy rằng:

dx

dv x k dx

dv S Q

! 2

, tg = k kx x

dx

dv x k dx

dv S dx

v d J

E + − =

Trong đó: S - phản lực trên điểm tựa trái;

k - hệ số tỷ lệ đối với tải trọng chiều trục liên tục;

Hình 4.3: Sự phụ thuộc của lực ngang vào tải trọng dọc.

Có thể giải phương trình vi phân bằng cách gần đúng liên tục Giải phươngtrình đó theo cách giải gần đúng thứ hai cho ta phương trình tổng quát củamômen uốn dưới dạng mômen sau đây:

5 2 4 2 3 2 2 3 2 1 2

M dx

v d

EJ = − γ + ψ − ψ + ψ

(4.22)trong đó: γ2 = S/EJ; ψ2 = k/EJ;

Mn/n! - mômen bậc n do tải trọng ngang

Mômen bậc n do tải trọng ngang được xác định theo lý thuyết của mômenbậc cao

Khi uốn ngang, dọc phương trình của mômen uốn trong biểu thức thường

có dạng

3 2 2

2 2

2

.

) ( )

( )

( J d v B A f x γ B A f x ψ B A f x γ x E Jθ ψ x E Jθ

E =  −  −  −  +  −  − +

x

Trong đó : (4.23)

3 2

3 1 max R R a

p

B= −

β

tg a R R p

2 2

2 2

2 1 max −

1

! 2 )

2 2

a

ax a

x x

f = + −

);

cos 1 ( sin

cos

1

! 2

! 4 3 )

2 4

a

x ax a

x ax a

x x x

f = + − + −

θ0 - góc quay ban đầu; α = 2π/t;

Biểu thức đối với mômen uốn trong các mặt phẳng xy và xz cũng tương

A a

B dx

v d J

Sơ đồ chịu tải của vít ép trên hình 4.4 là các mômen xoắn và tải trọng dọccũng như là biểu đồ mômen xoắn và lực dọc

Từ biểu đồ của mômen xoắn đối với tiết diện nguy hiểm có thể viết:

a R R l p l m

M x x

2 2

2

2

3 1

2 2

2

2

2 1 max

=

(4.26) Ứng suất tương đương theo lý thuyết ứng suất tiếp lớn nhất được xác địnhtheo công thức:

σtd = σ2 +4τ2

Các ứng suất σ và τ tương ứng bằng: σ = S/F;

τ = Mx/Wc;

Trong đó: F - Diện tích tiết diện vít ép

Wc - Mômen cực trở lực của tiết diện vít ép

Thay các giá trị ứng suất ta có :

2 2

W

M F

S

σ

(4.27)

Hình 4.4: Biểu đồ lực dọc và mômen xoắn.

Khi thiết kế máy ép vít thì mômen xoắn và lực chiều trục chưa biết, chỉbiết pmax Có thể lập công thức tính toán để xác định ứng suất khi tỷ lệ R1/R2

đã xác định Trong các máy ép thì tỷ số các bán kính vít ép dao động tronggiới hạn từ 1,7 đến 2,25 theo đó lấy tỷ số lớn để dễ tăng năng suất

Với vít ép, tỷ số Mx đối với lực chiều trục S được xác định theo công thức(XVI-80)[1]:

tgβ

R R

R R R R S

M x

2 1

2 2 2 1

2 1

3

2

+

+ +

=

2 ( )

) (

3

2 2

2 1

2 1

2 1

R R R tg

R R M

+ +

2

2 2

2 2 2 1

2 1

2 1

2

4 )

( 2

) (

+

=

R R

R R R R tg

R R

M x

td

π π

β σ

(4.29) Đặt giá trị Mx ở công thức (3.25) vào công thức (3.29) ta có:

2

2 2

2 2 2 1

2 1

2 1

3 2

3 1 max

) (

16 )

( 2

) (

3 2

3 2

.

R R

R R R R tg

R R t

R R tg l p

π β

+

−

=

(4.30) Chiều dài làm việc của vít ép l = m.t, trong đó m là số vòng xoắn của vít ép

Có thể lập đồ thị sự biến đổi của σtđ phụ thuộc vào góc nâng đường vít,vào các tỷ lệ R1/R2 khác nhau, vào áp suất ép làm việc pmax đã cho và số vòngxoắn đã chọn m

Đưa ra các công thức đối với σtđ khi áp suất ép làm việc pmax N/m2 (kG/cm2 )

và m= 4

β

max 2

1 /R 3 , 0 ; 34 , 6 p 0 , 15 16tg

R = td = +

max 2

1 /R 1 , 75 ; 5 , 75 p 0 , 5 16tg

R = td = +