thiết kế máy xé điếu

Nhiệm vụ của chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân, việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng

Mở đầuChế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò quyết dịnh trong sự

nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Nhiệm vụ của chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí cho mọi lĩnh vực của ngành kinh tế quốc dân, việc phát triển ngành công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nước ta

Phát triển ngành chế tạo máy phải được tiến hành đồng thời với việc phát triểnnguồn nhân lực và đầu tư các trang bị hiện đại Việc phát triển nguồn nhân lực lànhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi

kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải có kiến thức cơ bảntương đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyếtnhững vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo

kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục

vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện

lực v v

Để giúp cho sinh viên nắm vững được các kiến thức cơ bản của môn học và giúp cho tong sinh viên làm quen với nhiệm vụ thiết kế cụ thể trong chương trình đào tạo , thiết kế đồ án tốt nghiệp và đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là không thể thiếu được đối với sinh viên chuyên ngành công nghệ chế tạo máy, đó cũng là nhiệm vụ thường ngày của một kỹ sư công nghệ trước khi ra trường

Sau một thời gian tìm hiểu,trong thời gian thực tập tại nhà máy thuốc lá Thăng Long với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô giáo hướng dẫn đến nay em đã cơ bản nắm bắt được nội dung chính của đề tài tốt nghiệp, thiết kế chế tạo hoàn máy, thiết

kế quy trình công nghệ gia công một vài chi tiết điển hình, trên cơ những gì tham khảo được cải tiến hoàn thiện những kết cấu, những bộ phận máy phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam Để làm được điều đó ngoài sự nỗ lực của bản thân là sự

chỉ bảo nhiệt tình của thầy hướng dẫn, thầy duyệt đồ án và các chú ở phòng kỹ

thuật cơ điện nhà máy thuốc lá Thăng Long đã nhiệt tính giúp đỡ em hoàn thành tập đồ án này Trong quá trình thiết kế và tính toán mặc dù đã rất nỗ lực cố gằng tuy nhiên không thể tránh khỏi những sai do trình độ còn hạn chế, thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy để lần thiết kế sau này và trong thực tế sau này được hoàn thiện hơn

1

PHẦN I : THIẾT KẾ MÁY XÉ ĐIẾU

CHƯƠNG 1KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH XÉ ĐIẾU

1 : Mục đích việc thiết kế máy xé điếu

Trong giai đoạn hiện nay khi nước ta đang hướng tới để trở thành nước công

nghiệp phát triển Thì việc đầu tư vào công nghệ để có một nền sản xuất ở trình độ cao ,năng suất cao là hết sức cần thiết Hơn nữa trong nền kinh tế thị trường cạnh tranh là một điều tất yếu Các doanh nghiệp muốn sản phẩm của mình có thể

chiếm lĩnh được thị trường ,thì cần tăng hiệu quả sản xuất và giảm thiểu giá đầu vào , tận dụng nguồn phế liệu Nhất là khi nguồn nguyên liệu đang dần khan hiếm Xuất phát từ yêu cầu thực tế tại các nhà máy sản xuất thuốc lá Việc xuất hiện những phế phẩm ở các nhà máy này là không thể tránh khỏi Với một nhà máy sản xuất thuốc lá lớn thì lượng phế phẩm này là không nhỏ Qua quá trình tìm hiểu tại nhà máy thuốc lá Thăng Long em thấy làm sao có thể tận dụng được nguồn phế liệu này mà chất lượng của các sản phẩm sản xuất từ phế phẩm không bị giảm sút Nhất là với các loại thuốc chất lượng cao thì sợi thuốc rất đắt tiền Các phế phẩm dùng để tái sản xuất là các điếu thuốc bị lỗi Với các phương pháp thu hồi sợi thuốc thông thường sẽ làm giảm chất lượng sợi thuốc do làm nát sợi thuốc Do đó yêu cầu đặt ra là làm sao có thể tách được sợi thuốc khỏi vỏ giấy mà không làm vụn sợi thuốc

2 Nhiệm vụ của máy xé điếu (thu hồi lại sợi thuốc)

• Máy xé điếu có nhiệm vụ cắt điếu thuốc lá để thu hồi sợi thuốc

• Sản phẩm của máy là tách rời được sợi thuốc ra khỏi vỏ giấy

• Sợi thuốc và vỏ được lấy ra riêng biệt

• Các sợi thuốc sau khi lấy ra phải được đảm bảo không bị nát vụn

3 Công nghệ xé điếu

Xuất phát từ yêu cầu của sản phẩm là cắt để tách rời sợi thuốc mà không làm vụnsợi thuốc cho nên công nghệ xé điếu được thực hiện bằng cách cắt dọc điếu thuốcnhư hình vẽ

tiến qua dao cắt đang chuyển động tròn Nhờ đó điếu thuốc phế phẩm được cắt dọc theo chiều dài của điếu

CHƯƠNG 2THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC

I Sơ đồ động toàn máy, Sơ đồ các cụ máy

Sơ đồ động máy xé điếu

Để có thể thực hiện được công nghệ xé điếu như đã nêu ở trên ,máy gồm có cáccụm sau đây Dựa vào sơ đồ kết cấu của một số loại máy xé điếu tương tự hiện có

do cộng hòa liên bang Đức chế tạo ta có thể đưa ra được sơ đồ kết cấu của máy cầnthiết kế gồm các cụm máy sau

Cụm 1 : Là cụm mang điếu thuốc có nhiệm vụ thực hiện chuyển động sao cho điếu thuốc tiếp tuyến với lưỡi cắt Cụm máy này gồm 2 cụm nhỏ là

• Cụm mâm quay mang điếu thuốc chuyển động(cụm mâm quay)

• Cụm dẫn hướng cho điếu thuốc

M©m quay 2 B¨ng dÉn ®iÕu

Sơ đồ cụm bàn dao khi đang cắt

Sơ đồ cụm bàn dao khi mở

Cụm máy 3: là Cụm gạt điếu thực hiện nhiệm vụ chỉ cho từng điếu một được lầnlượt vào cắt

Chæi g¹t

Cụm máy 4 :LàCụm băng rung có tác dụng sàng sợi thuốc

Cụm máy 4 :Cụm băng tải có nhiệm vụ cung cấp điếu thuốc cho cụm 1 lượngthuốc do băng tải cung cấp cho mâm quay phải vừa đủ không được nhiều quágây nghẽn quá trình cắt và cũng không nên quá ít gây lãng phí công suất máy

này ,mỗi cụm ta dùng một động cơ khác nhau , việc sử dụng mỗi cụm máy này mộtđộng cơ tuy tốn nhiều động cơ nhưng tùy theo số vòng quay và momen xoắn trên mỗi cụm mà ta chọn được loại động cơ hợp lý sao cho sử dụng hết tốc độ tối đa củađộng cơ Tuy các cụm máy này không yêu cầu có một mối liên hệ chính xác về số vòng quay và momen xoắn nhưng công suất làm việc của tất cả các cụm này thì liên hệ với nhau theo quan hệ tỷ lệ thuận Nghĩa là khi mâm quay nhanh mang nhiếu điếu thuốc đến cắt thì dao phải cắt nhanh , khi đó thì băng rung cũng như

băng tải phải hoạt động nhanh hơn Vì thế tất cả các động cơ này được điều khiển tốc độ chung băng một biến tần điện để thay đổi trực tiếp tốc độ động cơ

II Tính toán động học các cụm máy

1 Tính toán động học của cụm máy 1

A Cụm mâm quay

1.1 Chọn động cơ

1.1.1 Xác định số vòng quay của mâm quay

Để có thể thực hiện được công nghệ xé điếu như dã nêu ở trên thì ta cần phải tính được số vòng quay của mâm quay sao cho khi mâm quay thì dưới tác dụng của lực

ly tâm điếu thuốc sẽ chuyển động từ dưới đáy mâm lên được vành mâm Để điếu thuốc có thể lên được vành mâm thì lực ly tâm phải thắng trọng lực của điếu thuốc

và lực ma sát giữa điếu thuốc và mâm quay

Ta có sơ đồ phân tích lực như sau

N

Fms G

n > 273 vòng /ph Lấy n= 360 vòng /Phút (theo máy tham khảo)

1.1.2 Xác định công suất trên trục động cơ

Với hệ thống mâm quay của cụm 1 ta chọn sơ bộ các kích thước của mâm như sau Đường kính vành ngoài của mâm D=780mm

Đường kính vành đáy của mâm d=400mm

Chièu dày trung bình của mâm l =10 mm

Mô men quán tính của thùng quay đối với tâm mâm quay là

2

1 J J

JΣ = + = 394 + 1056 = 1450 kgm2

Chọn n = 360v/p →ω = n 0 , 37 , 8rad/s

30

360 14 , 3

π

→ Mô men xoắn quanh tâm mâm quay là: T J 38 , 35Nm

8 , 37

, 0

35 , 38

N R

v F

Để đảm bảo hệ thông làm việc không bị quá tải, khi khối lượng thuốc đưa vào mâmquá nhiều Ta chọn công suất thực tế của thùng quay là Pct = 2 (kw)

Từ đó ta chọn được động cơ như sau

Kiểu động cơ Công suất

1.2 Đồ thị vòng quay

Tỷ số truyền từ động cơ lên mâm quay là

i = 1440/360 = 4

Để truyền động từ động cơ lên trục quay của mâm quay với tỷ số truyền

i = 4 Ta chỉ cần dùng bộ truyền đai là đủ ,và để đơn gian về kết cấu

B Cụm dẫn điếu

1 Tính toán vận tốc của bánh dẫn điếu

Trước khi vẽ đồ thị vòng quay cho cụm dẫn điếu ta cần tính được số vòng quay của băng dẫn điếu Để có thể dẫn được điếu thì vận tốc dài của băng này phải bằng vận tốc theo hướng tiếp tuyến tại điểm ngoài cùng trên vành mâm

Dao c¾t §iÕu thuèc phÕ phÈm

Hay V1=V2

Ta có V1=n1.R1

V2= n2.R2

Trong đó n1 : số vòng quay của bánh băng dẫn trong 1 phút

n2 : số vòng quay của mâm trong 1 phút

theo tính toán ở mâm ta có n2=480(vòng/ph)

Phương ỏn 2

Trục 2

i1=2,78

Trục 1 Trục động cơ

Với tỷ số truyền i2=2,78 ta dung cặp bánh răng với số răng( theo bảng bộ bánh răng tiêu chuẩn)

Nguyên lý hoạt động của cụm sang rung là nhờ 1 cần gắn trên ổ ,ổ này được gắn trên một trục lệch tâm Khi trục quay ổ này sẽ chuyển động song phẳng quanh tâm

của 2 gối đỡ Chuyển động này sẽ được truyền lên sàng 1 thanh dẫn Sàng được gắn trên các nhíp đàn hồi và nhờ đó tạo nên hiên tượng rung trên sàng ,để thực hiệnsàng thu hồi sợi thuốc.

Có 2 yếu tố quan trọng của cụm này là

1 Độ lệch tâm của trục lệch tâm

2 Tốc độ vòng quay của trục lệch tâm này

Theo máy tham khảo chọn

Độ lệch tâm e =5 mm

Tốc độ vòng quay của trục lệch tâm là

n=360 (Vg/Ph) chuyển động của trục này được truyền từ động cơ tới qua bộ

F = 900 N Tốc độ băng tải bé nhưng cần mômen khá lớn do đó ta dùng hộp giảm tốc đồng trục để truyền động từ động cơ tới băng tải

, 0

337 ,

=

π 100

3 , 0 60000

Để bố trí gọn về không gian ta dùng hộp giảm tốc đồng trục Tuy nhiên hộp giảm tốc đồng trục rất khó phân tỷ số truyền để dùng hết khả năng tải của cấp nhanh (đảm bảo đồng trục), để tối ưu ta chọn tỷ số truyền cấp nhanh bằng tỷ số truyền cấpchậm :

CHƯƠNG 3THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC

I Tính toán bộ truyền đai

Tính bộ truyền đai cụm mâm quay

Trong cụm mâm quay này có 2 bộ truyền đai Ta chỉ tính toán cho bộ truyền đai từđộng cơ lên mâm quay Theo tính toán tốc độ và mô men cần thiết ở trên ta chọn động cơ trục chính như sau

Chọn động cơ K90L2 Theobảng P1-1(thiết kế hệ dẫn động cơ khí)

-Vận tốc đai

v=

60000

1 dc n d

π

=

60000

1440 90 π

=13,43 m/s-Đường kính bánh đai lớn theo công thức 4.2

d2=d1uđ(1-ε) =90.4.(1-0,01) =359,6 mmChọn d2=360 mm

d

t d

4 Chiều dài đai:

Theo công thức 4.4

l= 2a + 0,5π(d1+d2) +

a

d d

) 90 360

1028 mm

-Tính ứng suất có ích cho phép theo công thức 4.10:

Chọn ứng suất căng ban đầu σ0=1,8 MPa cho bộ truyền ngang,đai vải cao su.Theo bảng 4.9 tra theo σ0 có k1=2,5 k2=10

=2,17 MPa Theo bảng 4.10 với α=161° :Cα=0,94

Với đai vải cao su kv=0,04, tính theo công thức:

Cv=1-kv(0,01v2-1) =1- 0,04.(0,01.13,432-1)=0,97 Theo bảng 4.12 bộ truyền ngang, truyền động thường C0=1

[σF]= [σF]0 Cα.Cv.C0

=2,17.0,94.0,97.1 =1,98 MPa

- Theo công thức 4.8 chiều rộng đai:

-Theo bảng 21.16 với b=20mm có

Chiều rộng bánh đai B=25mmChiều cao phần lồi h=1mmSai lệch giới hạn ±1

7.Lực căng ban đầu: theo công thức 4.12

F0=σ0.δ.b =1,8.3.20 =108 N8.Lực tác dụng lên trục: theo công thức 4.13

II Tính toán bộ truyền bánh răng

1 Tính bộ truyền cặp bánh răng dẫn điếu

Ta có các số liệu

tỷ số truyền i1=2,78

Tốc độ động cơ n1=1440

1.1 Chọn vật liệu

Theo bảng 6.1 chọn vật liệu

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện, HB260,σb=850 MPa,σc=580 MPa

Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện,HB240,σb=750 MPa,σc=450 MPa

-Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương thử về uốn theo công thức 6.8:

-Theo bảng 6.2: SH=1,1 SF=1,75

-Tính ứng suất tiếp xúc cho phép theo công thức 6.1 [σH]=

H

o H

S

1 lim

S

2 lim

σ

KHL2=5501,1 1=500 MPa

→ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]=500 MPa

-Tính ứng suất uốn cho phép theo công thức 6.2: [σF]=

F

o F

S

1 lim

S

2 lim

σ

KFC2KFL2=1432,75.1.1=246,9 MPa-Tính ứng suất cho phép khi quá tải theo công thức 6.13 và 6.14:

[σH]max1=2,8.σch1=2,8.580=1624 MPa[σH]max2=2,8.σch2=2,8.450=1260 MPa

[σF]max1=0,8.σch1=0,8.580=464 MPa[σF]max2=0,8.σch2=0,8.450=360 MPa

aw=Ka(u+1)3

2

2

] [

.

ba H

H

u

K T

ψ σ

β

=49,5.(2,78+1)3

2 3 , 63 0 , 45 500

03 , 1 89219

=79,4 mmChọn aw=80 mm

-Số răng báng nhỏ theo công thức 6.31:

Z1=m(2u a+w1)

=2.(22,78.80+1) =21,2Chọn Z1=22 răng

-Số răng bánh lớn theo công thức 6.20:

Z2=u.Z1

=22.2,78 =61,16Chọn Z2=62 răng

π =0,31 m/s

1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo công thức 6.33: σH=ZMZHZε 21

2 ( 1 ) 2

w

H

ud b

u K T

ω

+ ≤ [σH]-Tra bảng 6.5 : ZM=274

-Hệ số biến dạng bề mặt tiếp xúc

Góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở βb=0

-Theo công thức 6.34: ZH=

) 2 sin(

cos 2

0 cos 2

4 −

=0,87-Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6.39: KH=KH αKH βKHv

Trong đó:

KH β=1,03 theo bảng 6.7

Vận tốc vòng v=0,31 m/s tra bảng 6.13 chọn cấp chính xác động học 9 Với bánh răng thẳng KH α=1

Tra bảng P2.3 chọn KHv=1,05

- Do đó

σH=ZMZHZε 21

2 ( 1 ) 2

w

H

ud b

u K T

ω

+

60 67 , 3 63

) 1 67 , 3 (

05 , 1 03 , 1 1 89219

=436,56 MPa-Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép theo công thức 6.1:

[σH]=

H

o H

σH=436,56 MPa<[σH]’ Vậy bánh răng đảm bảo đủ bền tiếp xúc

1 6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Theo điều kiện 6.43 và 6.44:

F

F F

=1-0=1

-Số răng tương đương

ZV1=Z1=30 ZV2=Z2=110Tra bảng 6.18 có YF1=3,8 YF2=3,6

Vì da1<da2<400 mm → KxF=1

Do đó

[σF]′1=[σF]1.1.1,032.1 =267,4.1,032 =276 MPa[σF]′2=[σF]2.1.1,032.1 =246,9.1,032 =254,8 MPa

→ σF1<[σF]′1 σF2<[σF]′2

→Điều kiện bền uốn thoả mãn

1.7 Kiểm nghiệm về quá tải

σHmax=σH K qt =458,86 1 , 7 =598,3 MPa<[σH]max2=1260 MPa<[σH]max1

Điều kiện quá tải được thoả mãn theo 6.48 và 6.49

1.8 Kiểm tra điều kiện bôi trơn

2 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC2.1 Tính toán bộ truyền cấp chậm bánh trụ răng nghiêng

mH : Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc mH = 6

NHO : Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

NHO = 30.H2 , 4

HB

HHB : độ rắn Brinen

7 4

, 2 3

i

c : Số lần ăn khớp trong một vòng quay

Ti , ni , ti : Lần lượt là mômen xoắn, số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ

i của bánh răng j đang xét

8

3.)8,0(8

4142000

555,315.1.60

4142000

123,70.1.60

1

560 = (MPa) ; [σH]4= 481,8

1,1

1

Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng nên trị số [σH] được lấy theo giátrị trung bình của [σH3] và [σH4] :

[ ] [ ] [ ]σH =( σH 3 + σH 4)/2=495,4(MPa)

- ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải của mỗi bánh răng

Bánh 3 : [σH3]Max = 2,8 σch3 = 2,8 580 = 1624 (MPa)

Bánh 4 : [σH4]Max = 2,8 σch4 = 2,8 450 = 1260 (MPa)

Vậy ta chọn [σH]max = 1260 (MPa)

- ứng suất uốn cho phép :

SF : Hệ số an toàn khi tính về uốn Bảng 6.2, ta có SF = 1,75

KFC : hệ số xét đến ảnh hưởng của đặt tải Với tải trọng một phía => KFC = 1

NFO : Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

NFO = 4.106 đối với tất cả các loại thép

NEE : Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

[σF3]Max = 0,8 σch3 = 0,8 580 = 464 (MPa)

[σF4]Max = 0,8 σch4 = 0,8 450 = 360 (MPa)2.1.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục :

[σH] : ứng suất tiếp xúc cho phép, [σH]=495,4 (MPa)

Thay các giá trị trên vào công thức tính sơ bộ khoảng cách trục :

aw2 = 43 (4,5 + 1).3

2

86343,585.1,13

143495,4 4,5.0,4 ≈ (mm)Chọn aw2 = 155 (mm)

2.1.4 Các thông số ăn khớp:

Mô đun pháp m = ( 0,01 ÷ 0,02 ) aω2 = 1,1 ÷ 2,1 (mm)

Theo dãy tiêu chuẩn ta chọn m = 1,5 (mm)

Chọn sơ bộ góc nghiêng của răng: β = 10 o => cosβ = 0,9848

2.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Để bánh răng đảm bảo về độ bền tiếp xúc thì ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làmviệc σH phải thoả mãn điều kiện sau : σH ≤ [σH]

σH = ZM ZH Zε 2

3

3

.

) 1 (

2

ϖ

d u b

u K T

m w

m

H +

Trong đó :