(Đồ án hcmute) thiết kế thiết bị nắn thẳng cây trúc, mô hình thí nghiệm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ THIẾT BỊ NẮN THẲNG CÂY TRÚC, MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM GVHD: KS DƯƠNG BÌNH NAM SVTH: LÊ THÀNH DANH MSSV: 11143017 SVTH: CHU THẾ PHONG MSSV: 11143111 SVTH: BÙI NGỌC LINH MSSV: 11143081 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP, HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đềtài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ NẮN THẲNG CÂY TRÚC, MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM Giảngviênhướngdẫn : KS DƯƠNG BÌNH NAM Sinhviênthựchiện : LÊ THÀNH DANH 11143017 CHU THẾ PHONG 11143111 BÙI NGỌC LINH 11143081 Lớp: 111431 Khóa: 2011-1015 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an LỜI CAMKẾT Tên đề tài: “Thiết kế thiết bị nắn thẳng trúc, mơ hình thí nghiệm” Giảngviênhướngdẫn : KS DƯƠNG BÌNH NAM Sinhviênthựchiện - : LÊ THÀNH DANH 11143017 CHU THẾ PHONG 11143111 BÙI NGỌC LINH 11143081 Lớp: 111431 Khóa: 2011-1015 Số điện thoại liên lạc: 0966998913 – Danh – 0974686258 – Phong – 0978113573 - Linh - Email: danhck1206@gmail.com Lời cam kết: “Chúng xin cam đoan đồ án tốt nghiệp cơng trình chúng tơi nghiên cứu thực Chúng không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác có vi phạm nào, xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng năm 2016 Ký tên an LỜI NÓI ĐẦU Đồ án Tốt nghiệp môn học mang tính tổng hợp kiến thức học có liên quan tới công nghệ chế tạo máy để chế tạo máy nhằm bảo đảm yêu cầu kỹ thuật tính kinh tế sản xuất, phù hợp với điều kiện công nghệ tại, với thời gian phương pháp gia công tối ưu… Muốn đạt tất điều ta phải thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng hợp lý Trong q trình thực Đồ án người sinh viên phải nắm vững kiến thức phương pháp tạo phôi, phương pháp gia công, định vị, gá đặt, đo lường… biết cách lựa chọn phương pháp tối ưu, hợp lý Một quy trình cơng nghệ hợp lý áp dụng cơng nghệ, máy móc phù hợp với điều kiện nước, thời gian gia cơng ngắn, chi phí cho gia công thấp chi tiết đảm bảo kích thước dung sai với yêu cầu kỹ thuật đặt ra, có giá thành rẻ đáp ứng nhu cầu xã hội Các số liệu, thông số tra bảng tính tốn dựa vào tài liệu kinh nghiệm thầy hướng dẫn Tuy nhiên, trình đồ án trình độ lực cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót q trình tính tốn chọn số liệu Chúng em mong thầy góp ý, để chúng em bổ sung kiến thức hồn thiện Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Dương Bình Nam, thầy người trực tiếp hướng dẫn chúng em trình thực đồ án Nhờ hướng dẫn tận tình thầy mà chúng em tự nhận yếu kém, hạn chế thân không kiến thức chuyên môn mà thực tế sống Mặc dù đồ án Tốt nghiệp sinh viên tự làm theo chúng em mang đậm hình bóng người thầy Sinh viên thực Lê Thành Danh Chu Thế Phong Bùi Ngọc Linh an TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY NẮN THẲNG TRÚC – MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM Ngày nay, sản phẩm ứng dụng từ tre trúc sử dụng phổ biến sống người toàn giới Việt Nam có diện tích tre trúc đứng thứ giới, nhập tre trúc 120 quốc gia với trữ lượng hàng năm khoảng 5.2 triệu tấn, mang lại nguồn thu nhập cho khoảng triệu người Tre trúc sau thu hoạch cần phải qua chế biến, sấy, uốn thẳng để dễ dàng đóng gói, vận chuyển Quy trình chế biến, cơng đoạn nắn thẳng chiếm phần lớn thời gian, nhiên việc nắn thẳng trúc hầu hết thực phương pháp thủ cơng, suất, hiệu thấp Do đó, việc khí hóa tự động hóa cơng đoạn cần thiết Một số máy có thị trường phương pháp thủ công nhiều hạn chế: suất chưa cao, hiệu sau nắn chưa đạt đồng Vì vậy, tác giả chọn đề tài “THIẾT KẾ THIẾT BỊ NẮN THẲNG CÂY TRÚC, MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM” nhằm góp phần nâng cao suất, chất lượng sản phẩm đồng thời giảm thời gian công sức cho người lao động Trong nghiên cứu này, trúc sau thu hoạch xử lý qua nhiệt sau đưa vào nắn Hai bàn máy ép tạo momen uốn thẳng trúc chuyển động qua lại tạo momen xoắn uốn thẳng trúc nhờ truyền, tryền chuyển động từ động Trong tương lai, nhóm cố gắng cải tiến kỹ thuật để máy vào hoạt động sống, đạt hiệu quả, suất cao Đồng thời, nhóm đẩy mạnh việc thăm dị thị trường nhu cầu khách hàng để đưa sản phẩm vào ứng dụng đời sống Nhóm tin máy nắn thẳng trúc nhiều người quan tâm hi vọng đóng góp phần vào việc phát triển khoa học – kỹ thuật Việt Nam nói riêng giới nói chung Tp Hồ Chí Minh, ngày 13 tháng 12 năm 2015 Sinh viên thực Bùi Ngọc Linh – Chu Thế Phong – Lê Thành Danh an CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU I Tính cấp thiết đề tài - Ngày nay, sản phẩm ứng dụng từ tre trúc sử dụng phổ biến sống người tồn giới Việt Nam có diện tích tre trúc đứng thứ giới, xuất tre trúc 120 quốc gia với trữ lượng hàng năm khoảng 5.2 triệu tấn, mang lại nguồn thu nhập cho khoảng triệu người - Tre trúc sau thu hoạch cần phải qua chế biến, sấy, uốn thẳng để dễ dàng đóng gói, vận chuyển Quy trình chế biến, công đoạn nắn thẳng chiếm phần lớn thời gian, nhiên việc nắn thẳng trúc hầu hết thực phương pháp thủ công, suất, hiệu thấp Do đó, việc khí hóa tự động hóa cơng đoạn cần thiết Một số máy có thị trường phương pháp thủ cơng cịn nhiều hạn chế: suất chưa cao, hiệu sau nắn chưa đạt đồng - Vì vậy, chúng tơi chọn đề tài “THIẾT KẾ THIẾT BỊ NẮN THẲNG CÂY TRÚC, MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM” nhằm góp phần nâng cao suất, chất lượng sản phẩm đồng thời giảm thời gian công sức cho người lao động II Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn - Trong trình phát triển kinh tế thị trường với hòa nhập kinh tế khu vực quốc tế công nghiệp nặng chiếm vị trí quan trọng kinh tế xã hội Tự động hóa q trình sản xuất ngày sử dụng rộng rãi vào thành phần kinh tế Bên cạnh với ứng dụng tin học tạo cho q trình sản xuất phát triển hồn thiện máy móc đại có suất cao, chất lượng tốt đạt độ xác cao Vì thiết bị máy móc ngày phổ biến đa dạng theo yêu cầu cách nhanh gọn, vận hành đơn giản, giảm bớt sức lao động cho người, giá hợp lý Vì việc thiết kế chế tạo máy nắn thẳng trúc việc cần thiết - Đề tài thực đầy đủ bước theo trình tự quy trình thiết kế chế tạo sản phẩm - Đồng thời đề tài đáp ứng số nhu cầu doanh nghiệp, sở sản xuất, thị trường doanh nghiệp sản xuất trúc - Hạn chế số lượng lao động, tăng suất an - Góp phần tạo điều kiện phát triển kinh tế nước nhà - Theo nghiên cứu máy có ưu điểm bật: + Năng suất cao + Giảm bớt số lượng lao động + Đảm bảo an toàn lao động + Nhanh gọn, vận hành đơn giản = >Giá thành hợp lý, giúp tăng lợi nhuận III Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu dạng tre trúc - Nghiên cứu vẽ chi tiết - Nghiên cứu vị trí kích thước chi tiết gia cơng - Nghiên cứu phương án gia công - Chọn phương án tối ưu - Tính tốn thơng số thiết kế - Thiết kế máy, khí, điều khiển thủy lực, khí nén Đối tượng phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu - Cây trúc - Máy nắn thẳng thép b Phạm vi nghiên cứu - Các tài liệu, sách, giáo trình có liên quan, tìm hiểu thực tế máy móc gia cơng, máy chun dụng, thủy lục khí nén, plc… Các phương pháp nghiên cứu cụ thể a Cơ sở phương pháp luận - Dựa vào nhu cầu sử dụng trúc nước - Dựa vào khả cơng nghệ chế tạo máy nắn thẳng trúc - Dựa vào nhu cầu sử dụng máy nắn thẳng trúc để tăng suất b Các phương pháp nghiên cứu cụ thể Để thực đề tài thực s ố phương pháp sau: an - Tiến hành thu thập tài liệu trúc, tre như: sách, tạp chí, video, internet… - Nghiên cứu tài liệu xử lý, chọn lọc cấu có trước - Tính tốn thiết kế máy - Xử lý số liệu sau thử nghiệm cải tiến - Đánh giá kết - Rút kinh nghiệm Kết cấu đồ án tốt nghiệp - Chương I: Giới Thiệu - Chương II: Tổng Quan - Chương III: Nội dung - Chương IV: Cơ Sở Lý Thuyết an CHƯƠNG II: TỔNG QUAN I Tổng quan khí năm Trước tìm hiểu vấn đề chương khái niệm tự động hóa phát triển giai đoạn mới, ta xem sơ lược tình hình ngành khí nước nhà phát triển tương lai để thấy rõ cần thiết phải có tự động hố nào? Việc áp dụng tự động hoá cho nhà máy, xí nghiệp việc lắp ráp chi tiết với cần thiết hay khơng? Có nhìn chung thế, ta nắm vững, hiểu rõ phát huy hết tác dụng áp dụng cách linh hoạt phù hợp với sản xuất nước nhà, bước cải tiến kỹ thuật, nâng cao chất lượng sản phẩm Tình hình ngành khí Việt Nam triển vọng tương lai Những nét hình thành a Bắt đầu từ năm 1956 có định hướng miền Bắc: - Nhà máy khí trung, qui mơ Hà Nội: Chế tạo máy cơng cụ - Nhà máy khí Cẩm Phả: Phục vụ khu mỏ Hòn Gai - Nhà máy khí xe lửa Gia Lâm Nhà máy tơ Trần Hưng Đạo, Hồ Bình, Diesel Sơng Cơng - Phục vụ giao thông vận tải sức kéo cho nơng lâm nghiệp - Các nhà máy đóng tàu Bạch Đằng, Phà Rừng - Một loạt nhà máy qui mơ 500tr/năm sản phẩm khí phục vụ cơng nghiệp địa phương chiến đấu chỗ - Một loạt nhà máy khí quốc phịng ngành Những đặc điểm: + Qui mơ nhỏ, nhà máy có qui mô vừa, phục vụ nhu cầu thiết trước mắt nước + Sản xuất sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật không cao +Công nghệ tổ chức khép kín từ tạo phơi đến lắp ráp thành phẩm Công nghệ thiết bị lạc hậu, 30 năm đổi - Nhân lực: + Thợ bậc cao, từ bậc trở lên: khoảng ngàn tuổi bình qn 40, có hạn chế an + Đáng kể có 10 ngàn từ kỹ sư trở lên: Nhưng chưa phát huy tốt tiềm Tổng tài sản cố định toàn ngành khoảng 300 triệu USD nhỏ bé b Hiện trạng ngành khí thành phố Hồ Chí Minh: - Đặc điểm chung: + Tiếp nhận từ ngành khí non yếu làm dịch vụ sửa chữa sản xuất số phụ tùng đơn giản + Từ sau năm 1975 chưa có nhà máy khí đầu tư thiết bị – công nghệ đồng với hướng sản xuất rõ rệt ban đầu + Vốn đầu tư thấp, thiết bị đầu tư lẻ tẻ lại cố tạo khả khép kín cơng nghệ nên lại non yếu lực sản xuất trình độ cơng nghệ + Một vài năm gần số xí nghiệp cố đổi công nghệ - thiết bị chật vật cũ + Năng lực sản xuất + Máy động lực phụ tùng nông ngư nghiệp + Phụ tùng đơn giản cho làm đất + Thiết bị chế biến nông lâm sản, thực vật + Lắp ráp ô tô xe máy + Đóng xà lang tàu nhỏ ven biển + Thiết bị điện: động cơ, máy biến + Cơ khí tiêu dùng: xe đạp, quạt điện, phụ tùng x e gắn máy + Giá trị tổng sản lượng 1996, 200 tỷ đồng + Năng suất lao động trung bình 40triệu /người /năm - Qui mô nhân lực: + Nhỏ, chủ yếu sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ + Tổng tài sản cố định: 70tỷ bé + Tổng số công nhân sản xuất 3000 Trong có 13000 cơng nhân bậc trở lên + Trên 400 cán kỹ thuật có trình độ kỹ sư trở lên, có hội đào tạo lại thường xuyên theo phát triển khoa học – công nghệ - Về khoa học công nghệ: + Trong bối cảnh chung nước: lạc hậu khoảng 50 năm an Trong đó: Fa1 , Fa2 lần lượtt lực l dọc trục trục vít bánh vít Ft1 , Ft2 lần lượtt lực l vịng trục vít bánh vít Fr1 , Fr2 lần lượtt lực l hướng tâm trục vít bánh vít d2 Đường ng kính vịng chia bánh vít, d2 = 300 mm T2 Momen xoắnn trục tr bánh vít, T2 = 472725 Nmm α ∶Là Là góc profin mặt m cắt dọc trục vít, α = 20 γ : Là góc vít γ = 11,18 φ : Góc ma sát φ φ = 3,15F Dấu + trụcc vít làm chủ ch động Ta có Fa1 = Ft2 = _ = ; Fa1 = Ft2 = Ft1 = Fa2 = Fa1.tg(γ tg( + φ) = Fr1 = Fr2 ]> Fly11 = 18855,1 N 70 an Fly10 = - 7255,1N Vẽ biểu đồ momen Hình 7.16 biểu đồ moment Các tiết diệnn nguy hiểm hi trục vị trí 2, vị trí lắp vịng lăn, có kích thước trụcc đ kiểm tra vị trí có lực tác dụng lớ ớn Moment uốn tổng Mj moment uốnn tương tươ đương Mtđj tiết diệnn j chiều chi dài trục: Mj = VMoˆ + M‰ˆ (Nmm) Mtđ = VMˆ + 0,75 75Tˆ (Nmm) Tính tiết diện 2: Mx2 = 203000 N My2 = 147210 N T = 93643 Nmm 71 an = > M2 = √147210 + 203000 = 250758 Nmm Mtd = i250758 + 0,75.93643 = 260407 Nmm Tính đường kính tiết diện theo cơng thức: \ Š09 d2 = V , \ 1*1?? =V [d] = 34,5 mm , [*#] [10.17/194[2]] So sánh với d chọn thỏa mãn c Tính tốn kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Với thép 45 có σb = 600 Mpa σ-1 = 0,436 σb = 0,436.600 = 261,6 Mpa τ-1 = 0,56 σ-1 = 0,56.261,6 = 151,7 Mpa Theo bảng [10.6/196[2] ψσ = 0,05 ; ψτ = Các trục điều quay, ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng đó: σai = σmax j = Š‹ Œ‹ , σmj = Vì trục quay theo chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động đó: ‡•]Ž ‹ τmj = τaj = 2* _‹ = [10.23/196[2]] ŒL‹ Xét trục có tiết diện nguy hiểm, tiết diện lắp bánh đai, tiết diện lắp ổ bi Tính lại tiết diện tai ta có: σa1 = * τmj = τa1 = Sσj = Sτj = Vậy Sj = = 270,8 ‡•]Ž ‹ _‹ = ŒL‹ d > J• ;‹ d‹ x X• d•‹ ‡ > J• ;‹ ‡‹ x X• d•‹ !•‹ !•‹ V!•‹ x !•‹ = = = = 12,2 * ,* , , ,T*.#, T #T ,? x , , T ,1 #T i ,T* x #, T , x ,? = 1,56 = 3,15 = 1,76 ≥ 1,5 thỏa mãn Vậy Sj = 1,76 ≥ 1,5 thỏa mãn 72 an d Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Để đề phòng khả biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải đột ngột cần kiểm tra độ bền tĩnh Cơng thức kiểm nghiệm có dạng: σtđ = √σ + 3τ ≤ [σ] [10.27/200[2]] Trong σ = Š•]Ž , ;\ = * , # \ = 60,7 Với Mmax moment lớn 260407 đường kính d = 30 mm τ= ‡•]Ž , ;\ = 2#* # = , # \ 10,9 [σ] = 0,8.σch = 0,8.320 = 256N/mm2 (với σch C45 320) σtđ = i60,7 + 3.10,9 = 63,5 ≤ σch nên thỏa điều kiện bền tĩnh Kiểm nghiệm trục độ cứng Khi độ võng F lớn làm cho lưỡi dao xa tạo vết cắt đồng thời tạo góc xoay θ làm kẹt lăn ổ Do điều kiện đảm bảo độ bền cứng là: f ≤ [f] θ ≤ [θ] [10.1/201[2]] Với [f] độ võng cho phép 0,1 trục có lắp bánh [θ] góc xoay cho phép, [θ] = 0,005 rad ổ bo đỡ 11 Tính toán mối ghép then a Mối ghép then buly trục Tra bảng [9.1a/173/[2]] ta có thơng số ban đầu: Đường kính trục: 30mm Bề rộng then 8mm Chiều cao then 7mm Chiều sâu rãnh then 4mm Chế độ lắp cố định 73 an Chiều dài then 40mm Với tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép độ bền dập độ bền cắt σd = τc = _ ;.E0 (ZA+> ) _ ;.E0 r ≤ [σd] [9.1/173[2]] ≤ [τc] [9.2/173[2]] Trong đó: d đường kính trục: 35mm T moment xoắn trục: 172809 Nmm l, b, h, t kích thước then [σd] ứng suất dập cho phép tra bảng [9.5/178[2]] : [σd] = 150 MPa [τc] ứng suất cho phép chịu va đập nhẹ: [τc] = 100 Mpa Thế giá trị vào công thức ta được: σd = ? T .(1A ) = 115,2 ≤ [σd] = > thỏa điều kiện bền dập τc = ? T .? = 43,2 ≤ [τc] = > thỏa điều kiện cắt = 115,2 ≤ [σd] = > thỏa điều kiện bền dập 12 Chọn ổ lăn - Tính toán ổ lăn cho trục đẩy bàn máy trục gắn trục vít Khi lực dọc trục nhỏ khơng tồn ta dùng ổ đỡ dãy để kết cấu đơn giản nhiên trình làm việc xuất dịch chuyển dọc trục Vì ta dùng ổ đũa Chọn sơ Dựa vào kích thước ban đầu d =30 ta chọn ổ đũa kích cỡ trung bình có số liệu 74 an Dường kính d =30 Dường kính ngồi D = 62 Bề rộng ổ B = 20 Góc ơm œ = •ž, Ÿ ¡ Khả tải động C =34,9 Khả tải tĩnh CD = 27,5 Chọn ổ theo khả tải động Khả tải động ổ tính theo cơng thức Cd =Q √¢ £ [11.1/213[2]] Trong Q tải động quy ước tính Q = ( X.V.Fr+ Y.Fa ).Kt Kd [11.3/213[2]] Fr : Lực hướng tâm V : Hệ số kể đến vòng quay Vòng quay V = Kt : Hệ số kể đến nh hng ca nhit Ô