Thiết kế máy bào vỏ mía

Nhận thấy là hiện nay trước nhu cầu dinh dưỡng ngày càng cao và an toàn, người tiêu dùng có xu hướng hướng đến những sản phầm từ thiên nhiên hơn, và thị trường nước giải khát có một thứ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY BÀO VỎ MÍA

Người hướng dẫn: TS TÀO QUANG BẢNG

Sinh viên thực hiện: HỒ HOÀNG MINH

Đà Nẵng, 2017

Hiện nay, một đất nước phát triển phải có những công nghệ và những sáng kiến mới, từ nông – lâm – ngư đến công nghiệp và dịch vụ để có thể đứng trước sự cạnh tranh gay gắt của toàn cầu hóa Nhưng trước hết, muốn làm đạt được điều đó phải đi từ những sáng kiến nhỏ, gần gũi với người dùng nhất Nhận thấy là hiện nay trước nhu cầu dinh dưỡng ngày càng cao và an toàn, người tiêu dùng có xu hướng hướng đến những sản phầm từ thiên nhiên hơn, và thị trường nước giải khát có một thứ nước uống không hề lỗi thời là nước mía nhưng trước khi thành nước mía thành phẩm vì mía có cấu tạo đặc biệt nên phải trải qua quá trình bào vỏ mía Nhu cầu cao cho nên thị trường đôi lúc không đáp ứng được nguồn nguyên liệu vì bây giờ mía thường được bào bẳng thủ công năng suất rất thấp và không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm Nhận thấy điều đó nên ý tưởng “thiết kế máy bào vỏ mía” ra đời, tuy chỉ là một sản phẩm đơn giản nhưng giải quyết được nhiều vấn đề một cách hiệu quả, giảm bớt công sức trong việc cạo mía và đảm bảo được vệ sinh an toàn thực phẩm, với năng suất bằng khoảng 20 lao động thủ công thì em tin đây sẽ là một sản phẩm rất cấp thiết và

đầu ra chắc chắn sẽ được thị trường chấp nhận

Họ tên sinh viên: Hồ Hoàng Minh Số thẻ sinh viên: 101120245

Lớp: 12C1C Khoa: Cơ khí Ngành: Cơ khí chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế máy bào vỏ mía

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Số lượng mía trong 1 chu kỳ làm việc : 1 cây mía

- Đường kính trung bình của mía 20-30mm

- Thân cao từ 1-2m, chia thành nhiều đốt rõ dài 70-100 mm

- Năng suất máy : 4-5 cây / phút

- Tuổi thọ: 5 năm

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài

Chương 2: Các phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán thiết kế máy

Chương 4: Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo trục I

Chương 5: Hướng dẫn sử dụng, sữa chữa bảo dưỡng và an toàn lao động

5 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

Bản vẽ các phương án chế tạo: 1 A0

Bản vẽ sơ đồ động: 1 A0

Bản vẽ toàn máy: 1 A0

Bản vẽ lắp toàn máy : 1 A0

Bản vẽ chế tạo một số chi tiết quan trọng: 1 A0

Bản vẽ qui trình công nghệ chế tạo trục I: 1 A0

6 Họ và tên người hướng dẫn: TS Tào Quang Bảng

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./2017

8 Ngày hoàn thành đồ án: 20/05/2017

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017

LỜI NÓI ĐẦU

Với sự phát triển mạnh mẽ của các dịch vụ ăn uống phục vụ nhu cầu dinh dưỡng của con người đã cho ra đời nhiều sản phẩm thực phẩm cao cấp cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể hay những thực phẩm chức năng cung cấp năng lượng hàng ngày được chế biết từ các nguồn nguyên liệu khác nhau lúa, mì, ngô, cà phê, sữa bò…và đặc biệt là mía đường Việc sử dụng mía trong chế biến thực phẩm ngày càng chiếm vai trò rất lớn bởi hàm lượng đường gluco chứa trong nó Chính vì mía có cấu tạo đặc biệt nên ta cần bào sạch trước khi tiến hành ép lấy nước Số lượng mía được đưa vào chế biên thực phẩm rất lớn nên việc cạo vỏ thủ công rất tốn thời gian và nhân công! Chính vì yêu tố này nên em đã phát sinh ý tưởng “tính toán và thiết kế máy bào

vỏ mía” để đáp ứng nhu cầu chung của thị trường

Phần nội dung của đề tài tập trung chủ yếu đưa ra các phương án thiết kế,từ đó lựa chọn, tính toán để đưa ra phương án thiết kế hợp lí, hiệu quả nhất, xây dựng bản vẽ chi tiết, bản vẽ chế tạo

Cùng với những kiến thức được học tập trong suốt thời gian qua cộng với sự chỉ dẫn nhiệt tình và bảo ban chu đáo của thầy ThS Tào Quang Bảng đã giúp em tiến hành thực hiện ý tưởng thiết kế này Tuy em đã cố gắng hết mình để thực hiện công việc song kiến thức còn có hạn và thiếu kinh nghiệm trong thực tế nên không thể tránh sai sót! Mong hội đồng phản biện, các thầy và các bạn đóng góp để em hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến nhà trường đã tạo môi trường

để em thực hiện đồ án, thầy ThS Tào Quang Bảng đã hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian em thực hiện đề tài, các thầy trong khoa Cơ Khí đã góp ý cho em hoàn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 09 tháng 05 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Hồ Hoàng Minh

CAM ĐOAN

Tên đề tài: THIẾT KẾ MÁY BÀO VỎ MÍA

Giáo viên hướng dẫn: TS Tào Quang Bảng

Sinh viên thực hiện: Hồ Hoàng Minh

Đà Nẵng, ngày 09 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Hồ Hoàng Minh

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án

Lời nói đầu……… i

Lời cam đoan……….… …ii

Mục lục……… iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ……… ….v

Danh sách các cụm từ viết tắt……….vi

Trang Chương 3: Tính toán thiết kế máy 2

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2

1.1 Mục đích đề tài: 2

1.2 Giới thiệu về mía 2

1.2.1 Giá trị dinh dưỡng của cây mía 2

1.2.2 Giá trị kinh tế của cây mía 3

1.3 Xác định nhu cầu khách hàng 6

1.4 Cơ sở lý thuyết 7

1.4.1 Lý thuyết các môn học 7

1.4.2 Lý thuyết về lực cắt khi bào: 9

Chương 2: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 10

2.1 Phương pháp bào vỏ mía 10

2.2 Các ý tưởng cụ thể 11

2.2.1 Phương án 1 11

2.2.2 Phương án 2 11

2.3 Đánh giá ý tưởng 11

2.3.1 Phương án 1 11

2.3.2 Phương án 2 13

2.4 Kết luận 14

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 15

3.1 Thông số ban đầu 15

3.2 Nguyên lý hoạt động của máy 15

3.3 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 16

3.3.1 Tính toán lực cắt 16

3.3.2 Chọn Động Cơ 17

3.4 Tỷ số truyền chung 18

3.5 Thiết kế bộ truyền 18

3.5.1 Bộ truyền đai 18

3.6 Bộ truyền xích 24

3.6.1 Biện luận 24

3.6.2 Chọn tỉ số truyền 25

3.6.3 Định bước xích 25

3.6.4 Định khoảng cách trục và số mắc xích 27

3.6.5 Tính các thông số của bánh xích 28

3.6.6 Tính lực tác dụng lên trục 30

3.7 Tính chọn trục và then 30

3.7.1 Tính đường kính sơ bộ của trục 30

3.7.2 Tính gần đúng trục 30

3.8 Chọn gối đỡ 36

3.9 Tính chọn các chi tiết khác 37

3.9.1 Chọn vỏ hộp 37

3.9.2 Chọn bánh xe 37

3.9.3 Chọn tay quay 37

3.9.4 Chọn lò xo 38

3.9.5 Chọn mặt bích 38

3.9.6 Chọn bulông, đai ốc 38

3.10 Các cơ cấu đặc biệt 38

3.10.2 Cơ cấu căng đai 39

3.11 Mạch điện 40

3.11.1 Chọn biến tần 40

3.11.2 Khái quát về máy biến tần 40

3.11.3 Hiệu quả sử dụng máy biến tần 42

Chương 4: THIẾT KẾ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO 43

CHI TIẾT TRỤC I 43

4.1 Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết 43

4.2 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm 43

4.3 Dạng sản xuất, chọn loại phôi 43

4.4 Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo chi tiết 44

4.4.1 Phân tích các đặc điểm về yêu cầu kỹ thuật bề mặt cần gia công 44

4.4.2 Trình tự các nguyên công gia công 44

4.4.3 Nội dung cụ thể của từng nguyên công 45

4.5 Tra lượng dư các bề mặt gia công 49

4.6 Tra chế độ cắt các nguyên công gia công 49

4.7 Tính toán thời gian cơ bản cho các nguyên công 57

Chương 5: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, SỬA CHỮA BÃO DƯỠNG 59

AN TOÀN LAO ĐỘNG 59

5.1 Hướng dẫn sử dụng: 59

5.1.1 Điều chỉnh vận hành máy: 59

5.1.2 Những điều cần biết khi vận hành máy 59

5.2 Bảo dưỡng: 59

5.3 Sửa chữa các khuyết tật, nguyên nhân và khắc phục: 59

5.3.1 Bánh cước không quay được 59

5.3.2 Máy không bào được vỏ 60

5.3.3 Mía bị bào đi quá nhiều 60

5.4 An toàn lao động 60

5.4.1 Các qui định về an toàn khi vận hành máy 60

5.4.2 An toàn về điện: 61

5.4.3 An toàn về cơ: 61

KẾT LUẬN 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 3.1 Phân phối tỷ số truyền 18

Bảng 3.2 Thông số cơ bản của xích 26

………

Hình 1.1 Các loại mía thường gặp 2

Hình 1.2 Nước mía ép 3

Hình 1.3 Đường - sản phẩm chính từ mía 4

Hình 1.4 Tấm panel trần nhà được sản xuất từ bã mía 4

Hình 1.5 Thức ăn chăn nuôi làm từ bã mía 5

Hình 2.1 Sơ đồ nguồn gốc của lực cắt 9

Hình 2.1 Các loại bánh mài, bàn mài 10

Hình 2.2 Bộ dao bào mía đơn giản trên thị trường 11

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý phương án 1 12

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lí phương án 2 13

Hình 3.1 Tiết diện phoi cắt 16

Hình 3.2 Động cơ điện 18

Hình 3.3 Bộ truyền đai 19

Hình 3.4 Tiết diện cắt ngang của dây đai 19

Hình 3.5 Các kích thước chủ yếu của bánh đai 22

Hình 3.6 Bánh đai chủ động 23

Hình 3.7 Bánh đai bị động 24

Hình 3.8 Cấu tạo xích ống con lăn 25

Hình 3.9 Bánh xích 29

Hình 3.10 Bánh căng xích 29

Hình 3.11 Sơ đồ động máy đánh vỏ mía 31

Hình 3.12 Các lực tác dụng lên trục I 31

Hình 3.13 Biểu đồ momen trục I 33

Hình 3.14 Trục I 35

Hình 3.15 Kích thước vỏ hộp 37

Hình 3.16 Cơ cấu căng xích bằng 2 lò xo 39

Hình 3.17 Cơ cấu căng đai tự động 39

Hình 3.18 Sơ đồ mạch điện 40

Hình 4.1 Trục I 43

Hình 4.2 Bản vẽ lồng phôi 44

Hình 4.3 Sơ đồ gá đặt nguyên công 1 45

Hình 4.4 Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 45

Hình 4.5 Sơ đồ gá đặt nguyên công 3 46

Hình 4.6 Sơ đồ gá đặt nguyên công 4 46

Hình 4.7 Sơ đồ gá đặt nguyên công 5 47

Hình 4.8 Sơ đồ gá đặt nguyên công 6 47

Hình 4.9 Sơ đồ gá đặt nguyên công 7 48

Hình 4.10 Sơ đồ gá đặt nguyên công 8 48

CTM: Chi tiết máy

TKCTM: Thiết kế chi tiết máy

QTCN: Qui trình công nghệ

MỞ ĐẦU

Là một nước nông nghiệp, Việt Nam sở hữu gần 80% lực lượng nhân công trẻ Hiện nay, nông nghiệp đang trên đà thay đổi nhờ vào khoa học kỹ thuật, sản xuất ngày càng được hiện đại hóa, cùng với sự phát triển không ngừng của ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, việc phục vụ cho nhu cầu dinh dưỡng ngày càng tăng ở trong và ngoài nước Sự phát triển đó tạo nên sức thu hút cho các doanh nghiệp lớn trong nước và quốc tế Các mặt hàng nông sản phát triển theo hướng xuất khẩu như cafe, hạt điều, lúa…và hứa hẹn nhanh chóng đạt được giá trị cao Những yêu cầu của ngành này, về cả thiết bị lẫn chuyên môn, đều rất quan trọng Các sản phẩm từ mía đường có rất nhiều triển vọng, nhờ vào nhu cầu sử dụng nước mía và đường trong nước ngày càng tăng Là loại đồ uống giải khát phổ biến từ xưa đến nay, giúp giải nhiệt trong ngày hè, sản xuất đường mía hàng năm khoảng 30 triệu tấn/ năm (năm 2005) Chất lượng cuộc sống ngày một cải thiện và sự phát triển của xã hội cũng tăng cao tạo nhiều điều kiện cho phát triển các loại máy móc phục vụ ngành mía đường cũng như giải khát Vấn đề còn tồn tại là việc chế tạo nước mía vẫn còn mất vệ sinh và tốn thời gian cho việc bào sạch vỏ mía Trước hiện trạng này, việc tìm hiểu và chế tạo loại máy móc phục vụ cho nhu cầu bào sạch vỏ mía để đảm bảo vệ sinh là hết sức cần thiết

Mía là một loại thực phẩm tốt cho cơ thể, nước mía giúp thanh nhiệt, giải khát, ngoài ra mía còn có công dụng ức chế các khối u ác tính Vì thế nhu cầu sử dụng nước mía tăng cao Nước mía được tiêu thụ rộng rãi ở mọi nơi với mọi người dân

Trước khi ép lấy nước thì mía được cạo vỏ và rửa sạch Tuy nhiên hiên nay, việc bào mía hầu hết bằng thủ công hoặc mài bằng dụng cụ mài, các phương pháp này gây tốn thời gian, năng xuất không cao và không đảm bảo vệ sinh do bụi vỏ mía khi mài

Để giải quyết được vấn đề này em quyết định nghiên cứu tính toán và thiết kế máy bào vỏ mía với mong muốn đáp ứng được nhu cầu trên

Chỉ tiêu đặt ra của máy là năng xuất cao, dễ sữ dụng, giá thành hợp lý và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

Đồ án “thiết kế máy bào vỏ mía” này gồm các chương:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài

Chương 2: Các phương án thiết kế

Chương 3: Tính toán thiết kế máy

Chương 4: Thiết kế qui trình công nghệ chế tạo trục I

Chương 5: Hướng dẫn sử dụng, sữa chữa bảo dưỡng và an toàn lao động

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Mục đích đề tài:

Nhu cầu thị trường về các nước mía ngày càng cao nhưng đa số các cơ sở sản xuất

đều bào vỏ mía bằng thủ công Bào vỏ mía bằng thủ công rất mất thời gian, năng suất thấp, nguồn lao động hạn chế

Nhận thấy nhu cầu này nên em đưa ra ý tưởng “Thiết kế máy bào vỏ mía” để giảm

thời gian sản xuất, doanh nghiệp có thể tăng sản lượng và nâng cao lợi nhuận, góp

phần phát triển kinh tế cho đất nước

 Mục tiêu: Thiết kế máy vận hành an toàn và đạt hiệu quả về kinh tế.

 Ý nghĩa về mặt khoa học: Thiết kế máy thành công giúp người lao động bớt

mệt nhọc trong công việc

 Ý nghĩa về mặt thực tiễn: Nâng cao năng suất cho các cơ sở cung cấp mía cho

thị trường bằng việc giảm đi thời gian bào vỏ mía

1.2 Giới thiệu về mía

1.2.1 Giá trị dinh dưỡng của cây mía

Mía là một loại thực phẩm tốt cho cơ thể, nước mía giúp thanh nhiệt, giải khát, ngoài ra mía còn có công dụng ức chế các khối u ác tính

Các giống mía được lai tạo đa dạng hơn ngày càng cho nhiều năng suất hơn

Hình 1.1 Các loại mía thường gặp

Thân mía có màu vàng, đỏ hồng hoặc đỏ tím Tuỳ theo từng giống mà giống mía có nhiều hình dạng khác nhau như: hình trụ, hình trống, hình ống chỉ… Thân đơn độc, không có cành nhánh, trừ một số trường hợp bị sâu bệnh

1.2.2 Giá trị kinh tế của cây mía

Mía là cây công nghiệp lấy đường quan trọng của ngành công nghiệp đường Đường là một loại thực phẩm cần có trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày của nhiều quốc gia trên thế giới, cũng như là loại nguyên liệu quan trọng của nhiều ngành sản xuất công nghiệp nhẹ và hàng tiêu dùng như bánh kẹo

Về mặt kinh tế chúng ta nhận thấy trong thân mía chứa khoảng 80-90% nước dịch, trong dịch đó chứa khoảng 16-18% đường Vào thời kì mía chin già người ta thu hoạch mía rồi đem ép lấy nước Từ nước dịch mía được chế lọc và cô đặc thành đường Có hai phương pháp chế biến bằng thủ công thì có các dạng đường đen, mật, đường hoa mai Nếu chế biến qua các nhà máy sau khi lọc và bằng phương pháp ly tâm, sẽ được các loại đường kết tinh, tinh khiết

Hình 1.2 Nước mía ép

Hình 1.3 Đường - sản phẩm chính từ mía Ngoài sản phẩm chính là đường những phụ phẩm chính của cây mía bao gồm:

49% là nước, 48% là xơ (trong đó chứa 45-55% cenlulose) 2,5% là chất hoà tan (đường) Bã mía có thể dùng làm nguyên liệu đốt lò, hoặc làm bột giấy, ép thành ván dùng trong kiến trúc, cao hơn là làm ra Furfural là nguyên liệu cho ngành sợi tổng hợp Trong tương lai khi mà rừng ngày càng giảm nguồn nguyên liệu làm bột giấy, làm sợi từ cây rừng giảm đi thì mía là nguyên liệu quan trọng để thay thế

Hình 1.4 Tấm panel trần nhà được sản xuất từ bã mía

Hình 1.5 Thức ăn chăn nuôi làm từ bã mía

20% nước, đường saccaro 35%, đường khử 20%, tro 15%, protein 5%, sáp 1%, bột 4% trọng lượng riêng Từ mật gỉ cho lên men chưng cất rượu, sản xuất men các loại Một tấn mật gỉ cho một tấn men khô hoặc các loại axit axetic, hoặc có thể sản xuất được 300 lít tinh dầu và 3800 l rượu Từ một tấn mía tốt người ta có thể sản xuất ra 35-50 lít cồn 96, một ha với kỹ thuật sản xuất hiện đại của thế kỷ 21 có thể sản xuất 7000-8000 lít cồn để làm nhiên liệu Vì vậy khi mà nguồn nhiên liệu lỏng ngày càng cạn kiệt thì người ta đã nghĩ đến việc thay thế năng lượng của thế

kỷ 21 là lấy từ mía

sau khi chế biến đường Trong bùn lọc chứa 0,5% N, 3% Protein thô và một lượng lớn chất hữu cơ Từ bùn lọc có thể rút ra sáp mía để sản xuất nhựa xêrin làm sơn,

xi đánh giầy, vv Sau khi lấy sáp bùn lọc dùng làm phân bón rất tốt

Theo ước tính giá trị các sản phẩm phụ phẩm còn cao hơn 2-3 lần sản phẩm chính là đường

Mía còn là loại cây có tác dụng bảo vệ đất rất tốt Mía thường trồng từ tháng 10 đến tháng 2 hàng năm là lúc lượng mưa rất thấp Đến mùa mưa, mía được 4-5 tháng tuổi,

bộ lá đã giao nhau thành thảm lá xanh dày, diện tích lá gấp 4-5 lần diện tích đất làm cho mưa không thể rơi trực tiếp xuống mặt đất có tác dụng tránh xói mòn đất cho các vùng đồi trung du Hơn nữa mía là cây rễ chum và phát triển mạnh trong tầng đất từ 0-60cm Một ha mía tốt có thể có 13-15 tấn rễ, sau khi thu hoạch bộ rễ để lại trong đất cùng với bộ lá là chất hữu cơ quý làm tăng độ phì của đất

1.3 Xác định nhu cầu khách hàng

Các sản phẩm từ ngành thực phẩm cũng yêu cầu gắt gao về vệ sinh, các cơ sở sản xuất mía phân phối số lượng lớn mía cho các quán cũng phải đáp ứng được yêu cầu này Hiện nay các cơ sở này đa số làm sạch vỏ mía bằng thủ công hoặc mài bằng dụng cụ mài, các phương pháp này gây tốn thời gian và không đảm bảo vệ sinh do bụi

vỏ mía khi mài

Từ đây ta xác định được đối tượng khách hàng của sản phẩm là:

+ Các cơ sở sản xuất mía

+ Vì sản phẩm sau khi được thiết kế xong cần phải gia công chế tạo nên các cơ

sở gia công cũng là một trong những đối tượng khách hàng của sản phẩm

+ Khi một thiết kế nào đó đã được thành phẩm thì yếu tố phân phối rất quan trọng chính vì đó mà người dịch vụ hay chính là các nhà phân phối, bảo trì sản phẩm cũng được cho là một đối tượng của sản phẩm

Xác định yêu cầu của khách hàng:

Sau khi định hướng được các đối tượng khách hàng là ai, ta tiến hành tham khảo ý kiến từng đối tượng về điều mà họ mong muốn đạt được ở sản phẩm Chính vì sản phẩm sẽ phục vụ công việc của họ 1 cách có hiệu quả nhất và tất nhiên là có lợi cho chính từng đối tượng khách hàng, chính vì thế mà các yêu cầu đặt ra của từng đối tượng khách hàng sẽ khác đi

+ Nhóm người tiêu dùng: vì họ là người trực tiếp sử dụng và điều hành hoạt động sản phẩm nên điều mong muốn mà sản phẩm phải đạt được là:

 Thực hiện đúng chức năng, hiệu quả

 Không gây ra tiếng ồn quá lớn

Chi phí tương đối

+ Nhóm người gia công: họ là người đứng ra tiến hành gia công, chế tạo và lắp ráp các chi tiết của máy nên mong muốn của họ về sản phẩm là:

 Dễ dàng chế tạo và lắp ráp

 Sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn

 Sử dụng được nguồn lực có sẵn (thiết bị, máy móc, phương pháp…)

+ Nhóm người phân phối và bảo trì: là người tiến hành quảng cáo, phân phối sản phẩm nên họ mong muốn:

 Hấp dẫn, dễ tiếp thị và quảng cáo

 Dễ đóng gói và vận chuyển

 Mong muốn sản phẩm thỏa nhu cầu của người tiêu dùng

 Dễ bảo trì

 Chi phí chế tạo thấp, vốn đầu tư nhỏ

Thông qua nhu cầu khách hàng ta tiến hành sàn lọc và chốt lại các tiêu chí đặt

- Sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn

- Sử dụng cơ cấu đơn giản (để tiện cho viêc bảo trì và sửa chữa)

Trong kỹ thuật người ta sử dụng mô hình 3D hoặc bản vẽ kỹ thuật 2D, để thể hiện những ý tưởng của mình về chi tiết máy, cơ cấu máy… Từ đó mô hình 3D hoặc bản vẽ 2D trở thành công cụ giao tiếp trong kỹ thuật Bản vẽ 2D được xem như bản vẽ trừu tượng những người có kiến thức chuyên môn mới có thể đọc và hiểu được Mô hình 3D thể hiện một cách cụ thể những ý tưởng nhưng không thể hiện một cách đầy đủ kết cấu Vì vậy cần kết hợp cả bản vẽ 2D và mô hình 3D thì mới truyền tải được tất cả

những thông tin ý tưởng của chúng ta cho người khác

1.4.1 Lý thuyết các môn học

 Kiến thức môn chi tiết máy

Chi tiết máy là môn học được sắp xếp trong chương trình đào tạo cho ngành cơ tin

kỹ thuật: Tài liệu tham khảo là Hệ thống dẫn động cơ khí của Trịnh Chất – Lê Văn

Uyển Kiến thức sử dụng trong đồ án là lý thuyết về tính toán chọn động cơ: Một số

công thức liên quan

+ Công thức tính mômen cản

M  J  (2.1)

Với: M : mômen cản

J : momen quán tính

 : gia tốc góc của chi tiết quay

+ Công thức tính công suất động cơ:

Ncắt: công suất để cắt

k=2 : hệ số an toàn

(2.2)

 Kiến thức về môn sức bền vật liệu:

Tài liệu tham khảo là sách: Sức bền vật liệu của Lê Thanh Phong, Đại Học Sư Phạm

Kỹ Thuật 2007 Một số công thức sử dụng:

+ Ứng suất trong bài toán thanh chiệu kéo nén đúng tâm:

z z

N A

M y I

 

(2.4) Trong đó: M x( N mm): Là mô mem uốn

y (mm): Tọa độ điểm cần tính ứng suất

I mm x( 4): Mômen quán tính đối với trục x

+ Ứng suất tiếp do lực cắt gây ra:

ax ax

.

S Mô men tỉnh của diện tích cắt đối với trục X

+ Thuyết bền sử dụng là thuyết bền ứng suất tiếp:

1.4.2 Lý thuyết về lực cắt khi bào:

Trong quá trình cắt bào, để cắt được lớp vỏ bên ngoài của hạt sen và thắng được lực

ma sát thì cần phải tạo ra lực cắt Lực sinh ra trong quá trình cắt là động lực cần thiết nhằm thực hiện biến dạng và ma sát

Hình 2.1 Sơ đồ nguồn gốc của lực cắt

Trong đó: Fd: Lực làm cho biến dạng dẻo

Fdh: Lực làm cho biến dạng đàn hồi

Fbd: Lực biến dạng

Fms: Lực ma sát

F : Lực cắt

Với: F = Fbd + Fms

Chương 2: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Phương pháp bào vỏ mía

Việc bào được vỏ mía là 1 chức năng chính của máy nên ý tưởng đưa ra phải sát với chức năng, thực hiện được thao tác một cách hoàn hảo để nâng cao năng suất cho máy

Ý tưởng 1: như ban đầu ta đã tìm hiểu về kết cấu của mía ta biết rằng vỏ mía cứng và cấu tạo nhiều lớp nên ta có thể dùng bàn chà để bào sạch lớp vỏ mía cứng bên ngoài

Hình 2.1 Các loại bánh mài, bàn mài

Ý tưởng 2: từ phương pháp thủ công là bào vỏ mía bằng dao bào, ta có thể cạo sạch phần vỏ mía cứng bên ngoài

2.2.2 Phương án 2

Mía được đưa qua bộ bánh cước, các dây mài tiếp xúc bề mặt vỏ mía nhờ lực

ma sát sẽ làm vỏ mía được mài sạch

2.3 Đánh giá ý tưởng

2.3.1 Phương án 1

 Nguồn cung cấp động năng

Việc sử dụng động cơ điện phục vụ việc cung cấp động năng hoàn toàn hợp lý bởi nó có các ưu điểm sau:

Đơn giản, gọn nhẹ

Có nhiều công suất cho ta lựa chọn

Cụ thể phương án 1 sẽ như sau:

Động cơ cung cấp động năng cho rulo

Dao bào kẹp chặt vào cây mía để thực hiện thao tác cạo vỏ

Rulo chuyển động ngược chiều đưa cây mía được cạo sạch ra ngoài

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý phương án 1

1 Khung dao 2 Rulo 3 Đĩa xích của rulo

4 Xích 5 Đĩa xích phụ 6 Trục mở dao

7 Thanh đẩy 8 Thanh truyền cần đạp 9 Cần đạp

10 Thanh truyền ngắn 11 Lò xo 12 Thanh lắc ngắn

13 Thanh lắc dài 14 Thanh truyền dao 15 Lưỡi dao

- Bộ dao chế tạo phức tạp, phải mài dao thường xuyên

- Không bào hết được toàn bộ tiết diện của cây mía bởi vì bộ dao khó bao quát hết được

- Khó bào được những cây mía có độ cong lớn

- Thao tác không thuận lợi: khi lần đầu tiên nếu bào mía không sạch phải qua bên phía đối diện lấy mía về lại rồi mới thực hiện bào tiếp được

- Cần them bộ phận giảm tốc vì thế tang them giá thành

Ưu điểm:

- Các chi tiết dễ gia công

- Đảm bảo vệ sinh khi bào mía

- Có thể lắp thêm dao để tăng năng xuất làm việc

- Rulo cuốn mía vào nên có thể coi là tự động

2.3.2 Phương án 2

 Nguồn cung cấp năng lượng

Cũng như phương án 1 thì phương án 2 vẫn dùng động cơ điện 3 pha để có thể thay đổi tần số khi cần thiết tùy vào từng loại mía cứng hay mềm

Cụ thể phương án này sẽ như sau: động cơ cung cấp động năng cho bánh đai làm quay trục 1 rồi truyền động qua trục 2 nhờ bộ truyền xích, để xích luôn căng ta dùng cơ cấu tăng xích, rồi cuối cùng sẽ truyền chuyển động quay cho cặp bánh cước, 2 bánh cước quay ngược chiều nhau để khi bào mía có thể đẩy mía chuyển động khứ hồi

dễ dàng, và để dây đay luôn căng ta dùng cơ cấu tăng đai

1

3

13

12 8

9

i d =2

i x =1

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lí phương án 2

 Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

- Làm sạch vỏ nhanh chóng, năng suất cao

- Có thể bào những loại mía cong

- Đơn gản, dễ chế tạo, bánh cước được sản xuất hàng loạt nên dễ thay thế khi mòn

- Thao tác thuận lợi vì có thể khứ hồi chuyển động của mía

- Người vận hành phải thao tác nhiều hơn

- Khó bào sạch được những chỗ mắc mía, do những chỗ này đường kính nhỏ hơn đường kính thân mía

2.4 Kết luận

Qua phân tích ưu nhược điểm của 2 phương án trên ta thấy cả 2 phương án đều

có khả năng làm sạch vỏ mía Tuy phương án 1 có phần tự động hơn nhưng nhược điểm quá nhiều không giải quyết được vấn đề quan trọng là năng suất , trong 1 phút chỉ bào được 1 cây mía dài 2m, vận hành cũng không thuận tiện Những vấn đề

phương án 1 không giải quyết thì đối với phương án 2 đó là lợi thế chỉ có một điều là phương án 2 khó có thể tự động được, nếu tự động thì giá thành cao không phù hợp với người tiêu dùng hiện nay Vì thế, em quyết định chọn phương án 1 và tiến hành tính toán thiết kế

1 3

13

12 8

11 - Động cơ 12 – Lò xo kéo

13 - Vít me – đai ốc

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BÀO VỎ MÍA

3.1 Thông số ban đầu

- Kích thước của máy: 500500946mm

- Số lượng mía trong 1 chu kỳ làm việc : 1 cây mía

- Đường kính trung bình của mía 20-30mm

- Thân cao từ 1-2m, chia thành nhiều đốt rõ dài 70-100 mm

- Năng suất máy : 4-5 cây / phút

- Tuổi thọ: 5 năm

3.2 Nguyên lý hoạt động của máy

Khi đóng công tắc thì động cơ điện quay kéo theo trục I quay thông qua bộ truyền đai, trục I dẫn truyền tới trục II thông qua bộ truyền xích với tỉ số truyền 1:1 Khi đó hai trục sẽ quay ngược chiều nhau Bộ truyền xích giữa hai trục này được bánh xích trung gian tăng xích tự động nhờ bộ lò xo kéo Nhờ đó mà khoảng cách hai trục được điều chình một cách linh hoạt thông qua bộ trục vít tay quay mà không bị khống chế khoảng cách điều chỉnh cho đến khi bộ bánh cước quá mòn Đối với trục I được lắp ghép thêm một bánh đà nhằm tạo ra momen quán tính giúp bộ bánh cước có thể quay với vận tốc ổn định khi lực cắt biến thiên đột ngột Bộ tăng đai tự động có khá nhiều ưu điểm Dù nó không mang tính công nghệ song nó giải quyết được những vấn

đề trong quá trình chạy máy sau một khoảng thời gian đai sẽ mòn và dản đai dẫn đến trượt đai Cơ cấu này sẽ không phải tăng đai thường xuyên chi đến khi đai hư hỏng hoàn toàn Bộ tăng đai hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng trọng lượng chính của động cơ và lực đàn hồi của lò xo luôn có xu hướng kéo đai xuống Lúc này đế lắp

q là diện tích tiết diện phoi cắt (tiết diện của vỏ mía sau khi bào)

Hình 3.1 Tiết diện phoi cắt

Ta có R là bán kính cây mía ở đây ta lấy trung bình bằng 12.5 mm, muốn mía sạch phải bào đi 1mm

Vậy q = 2 2 2 2 2

75 ) 5 , 11 5 , 12 ( )



Từ đó ta tính được lực cắt F:

F = p.q = 23,8 x 75 =1785 N

Công suất đông cơ: Pđc =Pcắt /η

Công suất khi cắt:

  m = 981,7 0.35 = 343,6g

Dựa theo năng suất đề ra là 70kg/h, ta có

70kg sẽ có số lượng phôi tương ứng là : 200 ( )

6 , 343

8

s m



3.3.2 Chọn Động Cơ

Hiệu suất của bộ truyền đai: d  0 , 94

Hiệu suất của bộ truyền xích: x  0 , 95

Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn: 0  0,995

79 , 0

Để được tốc độ quay của bánh cước như ta mong muốn là 710 vg/ph Qua các tỉ

số truyền mà ta chọn trươc là = 1/2 và = 1 thì từ đó ta chọn động cơ sao cho phù hợp Nếu ta chọn động cơ có số vòng quay lớn thì tỉ số truyền động chung tăng, dẫn đến việc tăng khuôn khổ, kích thước của máy và giá thành của thiết bị (trừ động cơ ) cũng tăng Nhưng động cơ có số vòng quay lớn thì giá thành hạ hơn và ngược lại nếu chọn số vòng quay thấp, tỉ số vòng truyền động chung nhỏ do đó khuôn khổ, kích thước của máy và giá thành hạ vì vậy phải tính toán cụ thể để chọn động cơ điện có số vòng quay sao cho giá thành của hệ thống dẫn động (kể cả động cơ điện) là thấp nhất

Ta chọn động cơ 1 pha với tốc độ 1450 v/ph và công suất đạt được là 1,5 kW thì phù hợp nhưng với động cơ 1 pha thì khối lượng động cơ lớn, giá thành đắt, chiếm nhiều không gian vì vậy không phù hợp

Nếu chọn động cơ 3 pha với tốc độ 1450v/ph và công suất 1,5kw thì phù hợp Khối lượng động cơ nhỏ, giá thành thấp và chiếm ít vị trí hơn so với động cơ điện 1 pha tương tự Và ở đây ta buộc phải sử dụng động cơ 3 pha vì mục đích cuối cùng của nhà thiết kế là sử dụng biến tần để thay đổi tốc độ động cơ Để tốc độ bánh cước phù hợp với từng loại mía, mía cứng thì động cơ quay tốc độ cao, mía mềm động cơ quay

(3.3)

iđ-: tỷ số truyền động của bộ truyền đai

ix: tỷ số truyền động của bộ truyền xích

Hình 3.3 Bộ truyền đai

Giả thuyết vận tốc của đai v > 5(m/s)

Vì đường kính bánh đai lớn, và hạn chế sự trượt đai nên ta chọn loại đai thang bản B Để đảm bảo công suất truyền của động cơ và đạt được tốc độ của các trục như mong muốn ta chọn 2 dây đai để tránh tình trạng trượt đai

3.5.1.1 Tiết diện đai

Kích thước tiết diện đai a x h(mm) bảng 5.11/92 sách thiết kế chi tiết máy:

22 x 13,5

Diện tích tiết diện F= 230 (mm2) bảng 5.11/92 sách thiết kế chi tiết máy

r ao

D1 =200 (mm)

Nhưng do trong điều kiện thực tế là kết cấu máy nhỏ gọn và chọn chi phi thiết

kế máy là thấp nhất, vì vậy ta chọn bánh đai sao cho phù hợp Nếu chọn D chủ động = 200mm thì bánh đai bị động là D2 = 400 mm Nếu chon như vậy thì vị trí chiếm chổ của bộ truyền rất lớn và giá thành của bộ bánh đai rất cao Vì vậy theo thực tế ta chon trước đường kinh bánh đai dẫn là D1 = 100mm để giảm bớt diện tích máy và giá thành sẽ thấp hơn

Kiểm nghiệm vận tốc của đai:

7 , 4 ( )

1000 60

1420 100 14 , 3 1000 60

100 ).

02 0 1 ( ).

1

2

1 2

ph

v n

% 100

2

2 2



lt

tt lt t

n

n n n

Vậy ta thấy n2t thực tế chênh lệch không nhiều so với lúc tính toán và nằm trong giới hạn cho phép là từ 3%  5%

3.5.1.4 Chọn sơ bộ khoảng cách trục A

Theo công thức 5-19/trang 94 sổ tay thiết kế chế tạo máy - khoảng cách trục A phải thoả điều kiện :

0,55.(D1 + D1) + h  A  2.(D1 + D1)

Tra bảng 5-11/trang 92 sổ tay thiết kế chi tiết máy chọn:

h: chiều cao của tiết diện đai = 13,5 (mm)

3.5.1.5 Tính chính xác chiều dài đai L theo khoảng cách trục A

Theo công thức 5-1/trang 83 sổ tay thiết kế chi tiết máy ta có:

) ( 4 , 961 240

4

) 100 200 ( ) 100 200 (

2

14 , 3 240

2

4

) (

) (

2 2

2

2 1 2 1 2

mm L

A

D D D D A

Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 phút theo công thức 5-20/trang

94 sổ tay thiết kế chi tiết máy ta có:

42 , 1 1000

Kiệm nghiệm ta thấy u  umax = 10

3.5.1.6 Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn

Theo công thức 5_2/trang 83 sổ tay thiết kế chi tiết máy ta có:

) ( 69 , 259

8

) 100 200 (

8 ) 100 200 (

14 , 3 1000 2 ) 100 200 (

14 , 3 1000

2

8

) (

8 ) (

2 ) (

2

2 2

2 1 2 2

1 2 1

2

mm A

A

D D D

D L D

D L

Ta thấy khoảng cách trục A thoả mãn điều kiện công thức 5.19

Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai

0 1 2 0 1

57 180

57 180

A

D D A

D D

0 2

0 0

0 1

7 , 185 57

1000

100 200 180

3 , 174 57

1000

100 200 180

N Z

F C C C

P Z

V t p

V t p

1000

.

= 1,69N/mm2 Các hệ số :

Tra bảng 5-6/trang 89 sổ tay thiết kế chế tạo máy chọn:

091 , 1 1000

145 , 0 230 04 , 1 95 , 0 9 , 0 69 , 1

10 5

Z Z

Chon Z = 2 để giảm bớt tải trọng tác dụng lên dây đai trong quá trình làm việc

và hạn chế sự giản đai do cơ cấu căng đai tự động gây nên

3.5.1.9 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai

 Bánh đai chủ động

*/ Bề rộng bánh đai

B1 = (Z - 1)t + 2S

Hình 3.5 Các kích thước chủ yếu của bánh đai

Tra bảng 10 – 3/ trang 257 sổ tay thiết kế chi tiết máy chọn:

t = 26 mm

h0 = 6 mm

e = 21 mm

S = 17 mm B1 = (2 – 1).26 +2.17 = 60 mm

Dn

ao s

e

t



Dt ho

Ø 80

7

R a2, 5

*/ Đường kính bánh đai:

Dn2 = D2 + 2.h0

Mà theo thực tế chúng ta chon buly đã có sẳn đường kính ngoài nên đường kính vòng ngoài đã có Dn2 = 200 (mm) vậy đường kính vòng chia sẽ bằng:

 D2 = Dn2 – 2.h0 = 200 – 2.6 = 188 mm

Đường kính vòng chân của buly là:

Dt2 = Dn2 – 2.e = 200 – 2.21 = 158 mm

Ø200 Ø103

Hình 3.7 Bánh đai bị động

3.5.1.10 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

*/ Lực căng đai ban đầu đối với mỗi đai theo công thức 5-25/trang 96 sổ tay thiết kế chi tiết máy ta có:

= 3244,76 (N)

3.6 Bộ truyền xích

3.6.1 chọn loại xích

Vì vận tốc làm việc của xích dưới 10  15 m/s, chọn loại xích ống con lăn vì nó

rẻ hơn xích răng vả lại không yêu cầu làm việc êm

Ở đây ta chọn Zdẫn = 15 răng

Số răng đĩa bị dẫn là:

Theo công thức 65/trang 105 sách thiết kế chi tiết máy

15151

d k k k k k k

k  0 .

Trong đó:

N k k k

N t  z. n. (công thức 6-7/trang 106 sách thiết kế chi tiết máy) Trong đó : N là công suất danh nghĩa (đv: Kw)

01  ta chọn được xích ống con lăn

có bước xích t19,05 mm (theo điều kiện thực tế), diện tích bản lề  2

8 ,

105 mm

công suất cho phép là  N 14,1kW Với loại xích này theo bảng 6-1/trang 103 sổ tay thiết kế chi tiết máy ta tra được các kích thước chủ yếu của xích và tải trọng trong phá hỏng Q=25000(N), khối lượng 1 mét xích là q = 1,52 kg

Kiểm nghiệm số vòng quay theo điều kiện 6-9/trang 107sổ tay thiết kế chi tiết máy:

Với bước xích t19,05 mm

Số răng đĩa dẫn Z115 răng

Số vòng quay giới hạn của đĩa dẫn có thể lên đến 950v/ph

Như vậy điều kiện 6-9/trang 107 sách thiết kế chi tiết máy được thỏa mãn:

ph v

n01 710

Số dãy xích theo công thức 6-10/trang 107 sách thiết kế chi tiết máy:

1 , 14

35 , 4

Vậy ta chọn x1 nhưng trong thực tế ta thấy để hạn chế tiếng ồn và do sự điều chỉnh của hai đầu trục không đều khi ta quay hai tay vít nên làm cho xích mau mòn Nếu ta chọn xích một dãy thì xích sẽ mau bị phá hủy hơn vì vậy để nâng cao tuổi thọ

và thời gian làm việc của máy ta chọn số dãy xích là 2

Khoảng cách trục là quá lớn so với thực tế nhưng do đường kính của bánh cước

là 200mm vì vậy khoảng cách giữa hai trục phải lớn hơn hoặc bằng 200mm vì ta sử dụng trục II chuyển động lên xuống để điều chỉnh khe hở giữa các bánh cước vì vậy khoảng cách trục phải thõa mãn điều kiện:

mm g

Z g k

t D

D c c

72 , 129 50 30 2

2 72 , 99

72 , 99 15

180 cot 53 , 0 05 , 19

180 cot

min

2 1

Z g k

t

18

180cot53,0.05,19

180cot