PHẦN NỘI DUNG PHẦN NỘI DUNG Chương 1 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP Hiện nay các ngành khoa học kỹ thuật phát triển ngày càng lớn mạnh, sự phát triển của ngành này đến nay đã gần như đáp[.]
PHẦN NỘI DUNG Chương CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP Hiện ngành khoa học kỹ thuật phát triển ngày lớn mạnh, phát triển ngành đến gần đáp ứng nhu cầu kinh tế, với mục tiêu đưa khoa học kỹ thuật vào áp dụng tất lĩnh vực sản xuất nhằm nâng cao suất lao động, tăng lượng sản phẩm hạn chế tối bệnh nghề nghiệp cho người lao động Hòa xu người nghiên cứu đề xuất phương án thiết kế giải pháp thực việc chế tạo máy cắt băm chuối liên hợp phục vụ nhu cầu phát triển chăn nuôi cho nông trại chăn nuôi nhỏ lẻ Máy cắt, băm chuối liên hợp thiết kế gồm ba phận bản: - Bộ phận dẫn động - Bộ phận cắt - Bộ phận băm Tùy theo nhu cầu mục đích sử dụng, người dùng chọn hai chế độ sau: - Chế độ cắt không cần băm - Chế độ cắt kết hợp với băm Hình 2.1 Sơ đồ khối máy cắt, băm chuối liên hợp Để hoàn thành phương án tác giả tiến hành chế tạo hai phận tách biệt phận cắt phận băm, sau kết nối chúng lại với nhau, đồng thời thiết kế thêm cửa chặn để người dùng chọn cắt cắt + băm kết hợp Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý máy cắt, băm chuối liên hợp 1.1 Tính tốn thiết kế trục cắt trục băm 1.1.1 Tính tốn truyền động Bộ truyền động hệ thống gồm động kéo, trục mang lưỡi dao cắt trục mang lưỡi dao băm Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống truyền động trục cắt trục băm Momen tải trọng trục cắt: Mb = P L = 3600 (N.cm) (P = 120 N - lực cắt đứt sợi/cm ) (L = 20- 30cm – chiều dài đoạn lưỡi dao tham gia q trình cắt ) Số vịng quay trục cắt: nc = 1450.80 120 967 (vòng/phút) Momen tải trọng trục băm: Mb = P L = 2000 (N.cm) (P lực cắt theo sớ dọc sợi chuối) Số vòng quay trục băm : nb = 1450.80 580 (vịng/phút) 200 Chọn cơng suất động kéo - Công suất: Ndt = M dt n 9550 = 16 967 9550 = 1.62 (kW) Hiệu suất truyền Chọn: hiệu suất đai thang: hiệu suất ổ lăn: d = 0,94 ol = 0,995 = d.2ol = 0,94.0,9952.1 = 0,9306 - Công suất động cần chọn: Ndc Ndt = 1,62 0,93 = 1,74(kW) Vậy ta chọn động không đồng pha loại che kín có quạt gió Cơng suất: Ndc = 2,2 (kW) Số vòng quay: ndc = 1450 (vòng/phút) Momen hai trục nc 967v/ph nb 580(v/ph) T 9,55x106 x Nc1 9,55x106 n1 b T 9,55x106 x N2 n2 9,55x106 2,2 967 2,2 21,72.103(Nmm) 580 36,22.103(Nmm) 1.1.2 Xác định đường kính trục: a Trục cắt: Hình 2.4 Trục cắt bảng thử nghiệm độ bền Đường kính đoạn trục lấy theo đường kính trục sơ : Với đường kính trục puly = 20 mm Đường kính ngõng trục chỗ lắp với ổ lăn d 20 = 25 mm Đường kính đoạn trục lắp trục dao cắt d = 30 mm Kiểm nghiệm độ bền trục cắt: Theo điều kiện bền trục ta có: D 3 Mz 3,4cm với Mz = 360Nm, [τ] = 4,5 kN/cm Chọn trục có D = 30 (mm) thỏa điều kiện bền b.Trục băm: Hình 2.5 Trục băm bảng thử nghiệm độ bền Đường kính ngõng trục hai ổ lăn d = 25 mm Đường kính trục chỗ đoạn lắp dao băm d = 30mm Kiểm nghiệm độ bền trục băm: Theo điều kiện bền trục D 3 Mz 2,5 cm với Mz =144 Nm, [τ] = 4,5 kN/cm2 Chọn trục có D=30 (mm) thỏa điều kiện bền Sau tính tốn song trục cắt, băm chọn động kéo ta tiến hành gia công chế tạo chi tiết khác khung đỡ máy, thùng cắt, thùng băm, cửa nạp, thoát để lắp ghép hoàn thiện sản phẩm Từ sở tính tốn ban đầu sau tính truyền; tỉ số truyền; trục cắt; trục băm đảm bảo chi tiết đủ độ tin cậy tính thẩm mỹ cao, ta tiến hành lập nên vẽ thiết kế Sau có vẽ thiết kế ta tiến hành gia cơng chế tạo sản phẩm Hình 2.6 Bản vẽ thiết kế 1.2 Chế tạo phận khung đỡ Khung đỡ phận dùng để chịu toàn tải trọng máy cắt, yêu cầu phận bảo đảm độ bền tải trọng chống rung lắc, bên cạnh cịn phải bảo đảm tính thẩm mỹ cao, gọn, nhẹ, để thuận tiện cho việc vận chuyển Theo ước lượng người nghiên cứu tồn trọng lượng cần đỡ vào khoảng 50 kg, ta chọn loại thép làm khung đỡ thép V5, dày 5mm để gia công chế tạo Do điều kiện làm việc thực tế phần khung đỡ cần nâng đỡ ba phận gồm: động kéo; khung bao trục lưỡi cắt đồng thời cửa nạp phôi liệu; khung bao trục lưỡi băm đồng thời cửa sản phẩm Để bố trí phận hợp lý, gọn ta chọn hình dạng khung chân đế dạng chữ L Khung đỡ phận mang cố định phần mặt sau khung bao lưỡi cắt, đo gia cố thêm gân nhằm tăng độ cứng vững cho khung tăng độ cứng vững cho phần cố định khung bao lưỡi dao cắt, đồng thời khung đỡ nơi bắt cố định mặt đáy khung bao lưỡi băm Do đặc điểm khung bao lưỡi dao băm ống tròn nên phần đỡ chúng hai song song, khung bao đặt lên hai cố định cách hàn chấm Các chân tiếp đất khung đỡ gia cố giằng nhằm tăng độ cứng vững tính ổn định Đế bắt trục dao cắt; Đế bắt trục dao băm; Đế lắp động có rãnh căng đai Hình 2.7 Khung đỡ máy cắt, băm liên hợp 1.3 Chế tạo phận thùng chứa dao cắt (thùng cắt) Thùng cắt có cấu tạo gồm hai phần phần lưng cố định vào khung máy phần trước tháo rời mục đích để tháo lắp lưỡi dao cắt cần mài lại cần thiết - Phần lưng phần cố định hàn chặt vào khung máy có cấu tạo thép dày 3mm gia cơng trịn đường kính ngồi 70cm, tâm gia công lỗ Ø50mm để lắp trục lưỡi dao cắt, phía lắp thêm bát gia cơng định hình dùng làm cửa liệu Tồn mặt lưng hàn chặt vào khung máy Chu vi xung quanh mặt lưng hàn chặt niền có hình trịn vừa ơm với cạnh cạnh nó, niền gia cơng thép dày 3mm uốn trịn đường kính 70cm tương thích với mặt lưng, chiều ngang niền trịn dài 150mm, chiều ngang sẻ tạo nên khoảng hở với phần trước khoảng hở để chứa dao sản phẩm Mặt ngồi niền hàn nhiều bát có ta rơ ren để lắp phần trước - Phần trước thùng băm kế giống phần lưng vật liệu đường kính, mặt đáy hàn thêm thép dùng làm cửa thoát sản phẩm, cửa thoát vát cung trịn đường kính Ø300mm sau cho vừa ơm sát với nắp thùng băm nhằm ngăn không cho sản phẩm sau băm văng ngoài, xung quanh viền phần trước khoan nhiều lỗ Ø6.5mm cách điều dùng để lắp bulong liên kết với phần trước Trên mặt phần trước góc phần tư thứ tư gia cơng lỗ trị có đường kính Ø256mm lồng vào lỗ ống trụ có đường kính ngồi vừa ôm sát vào lỗ, đường kính Ø250mm, ống cửa nạp liệu cho máy Như sản phẩm người dùng nạp phơi liệu thân chuối có đường kính tối đa Ø250mm Đối với thân chuối có đường kính lớn 250mm, trước cho vào cắt ta phải tách bẹ chuối phía ngồi để đạt đường kính nhỏ 250mm cho vào máy cắt Các bẹ chuối vừa tách ta cho vào cắt lại bình thường thân nên khơng bỏ phí phơi liệu Mặt sau thùng cắt; Mặt trước thùng cắt; Mặt bích lắp dao cắt; Lỗ lắp bulong; Bát bắt bulong; Cửa thoát sản phẩm; Cửa nạp phơi liệu Hình 2.8 Thùng chứa dao cắt 1.4 Chế tạo trục mang lưỡi dao cắt (trục cắt) Trục mang lưỡi dao cắt làm việc điều kiện vừa quay vừa cắt nên tải trọng tác dụng lên chúng cao không đều, cắt vào phôi liệu tải trọng tăng cao, khơng cắt tải trọng giảm khơng, nên u cầu phải thiết kế trục sau cho chúng phải thẳng, có độ cứng vững cao, chịu momen xoắn tốt Sau tính tốn khả chịu tải thử nghiệm độ bền mục 1.1 người nghiên cứu chọn trục cắt thép trịn đường kính Ø30mm, có chiều dài tổng thể 400mm, tiện bậc hai đầu gắn bạc đạn P205, khoảng cách hai bạc đạn 200mm, đầu ngồi bên lắp puli có đường kính Ø120mm loại rãnh, dùng dây đai bảng B để dẫn động trục quay tròn, tốc độ quay theo tính tốn phần 967v/p, bên cịn lại trục gia cơng dạng hình trụ để lắp mặt bích bắt dao, phía ngồi phần trụ gia cơng trụ trịn Ø18mm chạy ren lắp hai đai ốc dùng để khóa mặt bích Tồn trục lắp cố định đế máy bốn bulong Puli Bạc đạn P205 Trục cắt Trục Đai ốc khóa Lỗ bắt dao Mặt bích Lỗ Hình 2.9 Trục mang lưỡi dao cắt 1.5 Chế tạo lưỡi dao cắt Lưỡi dao cắt phận làm việc nặng liên tục cắt phơi suốt q trình vận hành Tùy thuộc vào đường kính phơi mà hành trình cắt dao dài hay ngắn Do yêu cầu phơi phải cắt dứt khốt, mỏng, khơng bị dính sơ theo dao, điều địi hỏi hình dạng lưỡi cắt phải thiết kế sau cho có tác dụng vừa chặt vừa cứa có vết cắt ngọt, để đạt điều đòi hỏi vật liệu thiết kế dao phải loại thép tốt, có độ bền cao phải gia cơng thật sắc Bên cạnh hình dạng bề mặt làm việc dao quan trọng, dao phải thiết kế sau cho làm việc phần cứa nhiều phần chặt Nếu phần chặt nhiều lưỡi sẻ nhanh cùn sợi sơ chuối nằm vắt ngang, chặt nhiều sẻ làm thân chuối bị dập mạnh dẫn đến run giật khung chân đế làm máy vận hành không êm Trong đề tài người nghiên cứu chọn loại thép dùng làm lưỡi cưa gỗ để rèn làm dao, thép lưỡi cưa có chiều dày khoảng 1mm, chiều cao khoảng 100mm chiều dài tồn dao 400mm, chiều dài làm việc gần 300mm nên q trình làm việc ngồi việc chịu lực cắt thẳng đứng dao phải chịu lực ngang tác động từ mặt bên thân chuối ép vào, điều làm dao bị biến dạng ngang (cong dao) mũi dao cong vào bên theo chiều ép chuối gây nên tượng cọ dao vào thùng chứa tạo nên tiếng ồn lớn, làm mẻ dao chí làm gãy dao nguy hiểm Để khắc biến dạng ngang tăng độ cứng vững cho thân dao, người nghiên cứu chọn giải pháp gia cố thêm cho sống dao Tức nẹp vào sống dao thép có độ dày 5mm, gia cơng định hình cho phù hợp với hình dạng lưỡi cắt dao có chiều dài tương đương sau hàn chặt vào thân dao, cách bề mặt làm việc dao khoảng 20mm, điều không làm ảnh hưởng đến độ sắc dao, đồng thời gia tăng thêm độ vững tính ổn định Do lưỡi dao cắt lắp chặt vào mặt bích toàn chi tiết lắp chặt vào trục dao nên lưỡi dao cắt quay tốc độ với trục dao tương ứng 967 v/p Hình 2.10 Hình dạng lưỡi dao cắt 1.6 Chế tạo trục mang lưỡi dao băm Trục băm trục tròn dài, hai đầu gia công bậc để lắp hai bạc đạn đỡ, đầu mang puli để dẫn động trục quay, thân trục băm hàn chặt nhiều bát, Trên bát có khoan hai lỗ Ø6mm dùng để lắp lưỡi dao băm Các bát thiết kế sau cho có độ nghiêng định so với trục, mục đích việc sau lắp dao dao có độ nghiêng theo bát, giúp dao băm có hai tác dụng vừa băm vừa lùa để đưa thành phẩm ngồi Sau tính tốn kiểm tran độ bền mục 1.1 người nghiên cứu chọn trục băm thép trịn đường kính Ø30mm, dài 100cm, hai đầu tiện bậc Ø25mm lắp bạc đạn P205, phía ngồi bạc đạn lắp puli Ø180mm loại rãnh, dùng dây đai bảng B, tốc độ quay trục tinh dự tính vào khoảng 580 v/p, thân trục băm lắp lưỡi băm dẫn động quay tròn, nên quay lưỡi băm sẻ băm vào khoanh chuối làm chúng nhuyễn đẩy ngồi cửa Tất trục băm, lưỡi băm quay hai bạc đạn cố định vào khung máy bốn bulong Hình 2.11 Trục băm máy cắt, băm chuối liên hợp 1.7 Chế tạo thùng mang lưỡi dao băm (thùng băm) Thùng mang lưỡi dao băm thiết kế ống trụ rỗng có đường kính Ø300mm, làm thép có độ dày 3mm, sau gia cơng uốn nguội, đầu ống bít chặt đầu nạp liệu sau cắt, đầu lại bít nửa phía để chặn sản phẩm văng tung tóe, nửa phía dùng làm cửa thoát thành phẩm sau băm Thùng băm lắp vào khung cho có động nghiêng hướng sản phẩm góc định nhằm hạn chế khả nước chuối ứ động làm rỉ sét thùng băm Thùng băm gồm hai ghép lại với nhau, phần cố định hàn chặt vào khung máy, phần di động quay 180 hai lề mục đích mở để vệ sinh thùng băm hay mài lại lưỡi dao băm mà không cần phải tháo nhiều chi tiết Sau mở vệ sinh chi tiết nắp thùng băm đậy lại khớp với vấu giữ cố định với đế thùng bulong 6mm Do yêu cầu làm việc máy sử dụng hai chế độ cắt khơng băm cắt có băm nên người nghiên cứu thiết kế thêm đầu cửa nạp liệu thùng băm cửa thoát máng chặn Khi cắt không cần băm người vận hành cần tháo bulong 6mm mở nắp đậy phía hơng máy đồng thời lắp máng xuyên qua hết phần cửa nạp thùng băm chặn Khi sản phẩm từ thùng cắt không qua thùng băm (bị chặn bỡi máng chặn) mà đẩy ngồi thơng qua cửa Khi cắt có băm ta rút miếng chặn ra, đậy nắp hơng vào khóa chặt lại bulong, cơng việc đơn giản dễ thực Hình 2.12 Thùng mang lưỡi dao băm 1.8 Chế tạo lưỡi dao băm (lưỡi băm) Thân chuối sau cắt mỏng sẻ rơi theo trọng lực qua cửa thoát vào thùng băm, khoanh chuối sẻ nhiều lưỡi băm băm nhuyễn trước chúng bị đẩy ngồi cửa Trong đề tài người nghiên cứu chọn vật liệu làm lưỡi dao băm thép dùng làm lưỡi cưa gỗ sau gia cơng lại để hồn thành lưỡi dao băm, Tổng thể lưỡi băm có dạng hình chóp cụt chiều dài tổng thể 120mm; phần cán dao rộng 40mm khoan hai lỗ Ø6mm lắp cố định với bát trục băm hai bulong 6mm; phần chuôi dao rộng 30mm, bề mặt làm việc tổng thể dao dài 125mm mài sắc đặt nghiên theo chiều cắt, chiều cao dao cộng phần đế bắt dao so với trục 125mm Trong trình làm việc lưỡi băm ngồi việc băm nhuyễn khoanh chuối cịn làm thêm nhiệm vụ đẩy sản phẩm ngồi Hơn thân chuối có nhiều sơ nên phần cắt dao phải thiết kế cho vết băm vừa chặt vừa cứa có hạn chế sơ chuối bám vào dao làm dao độ sắc, bén Vậy để dao băm thực lúc nhiều u cầu việc gia cơng dao, lắp dao vào bát trục dao điều chỉnh độ nghiêng dao so với trục quan trọng Nó định đến độ thùng băm sau q trình làm việc, có nghĩa dao băm sẻ đẩy hết sản phẩm ngồi mà khơng cần thêm thao tác người vận hành để làm thùng băm Sau khảo sát người nghiên cứu chọn góc nghiêng dao vào khoảng 100 so với trục băm phù hợp Nếu góc nghiêng lớn sản phẩm bị đẩy nhanh dẫn đến băm khơng nhuyễn, ngược lại góc nghiêng nhỏ sản phẩm đẩy chậm bị băm nhiều lần làm cho chúng bị nát chảy nước Hình 2.13 Lưỡi dao băm 1.9 Chọn động kéo Động kéo phận quan trọng toàn hệ thống máy cắt băm liên hợp, chúng nguồn lực vận hành máy mà cụ thể dẫn động trục cắt trục băm Để làm điều đòi hỏi động kéo phải thõa mãn điều kiện sau: - Đủ công suất; - Tiêu thụ điện năng; - Kết cấu bền chắc; - Gọn, nhẹ thẫm mỹ cao Sau tham khảo nhiều ý kiến, thơng tin, hình ảnh có liên quan đến nội dung đề tài với việc tính toán mục 1.1 người nghiên cứu chọn động kéo động pha, sử dụng điện lưới 220v, tần số 50Hz, nhãn hiệu YUNG SHUN, sản phẩm đạt tiêu chuẩn ISO 9001- 2000, động dẫn động phận công tác thông qua puli Ø100mm loại ba rãnh, sử dụng dây đai bảng B với thông số sau: - Công suất: 2.2 kw; - Volts: 220v; - Amp.s: 30/15; - Hz: 50; - R.P.M: 1450v/p Hình 2.14 Động kéo thông số 1.10 Thiết kế mạch điện kết nối với động kéo Động sử dụng máy cắt băm chuối liên hợp động điện pha, công suất 2.2kw, điện 220v Do công suất lớn nên ta cần thiết kế cho chúng hệ thống khởi động riêng để đảm bảo tính an tồn q trình vận hành Hệ thống khởi động đạt yêu cầu: - Vận hành êm dịu; - Chịu tải lớn; - Tự động ngắt tải; - Không chế tượng nẹt tia lửa điện so với việc đóng cầu dao điện thơng thường Để thiết kế hệ thống khởi động ta cần thiết bị điện sau: Bảng 2: Thiết bị thiết kế mạch điện STT Tên thiết bị Số lượng Cầu dao điện 30A 01 Công tắc ON/OFF 02 Rơle nhiệt 02 Domino điện 02 Hộp điện 01 Sau chuẩn bị đầy đủ thiết bị điện ta tiến hành lắp ráp mạch điện dẫn động động Nguyên lý làm việc hệ thống khởi động sau: - Đóng cầu dao CD chuẩn bị cấp nguồn cho mạch động lực - Khởi động động cơ: Nhấn ON (3-5) → khởi động từ K có điện theo đường 1-3-5-4-2, khởi động từ K có điện đóng tiếp điểm thường mở K mạch động lực, động hoạt động, đồng thời tiếp điểm thường mở K (3-5) đóng lại để trì làm việc cho khởi động từ K - Dừng động nhấn OFF (1-3) → khởi động từ K điện, tiếp điểm thường mở K mạch động lực mở → cắt điện vào động → động dừng Hình 2.15 Mạch khởi động hình ảnh thực tế 1.11 Lắp ráp hoàn thiện máy Lắp ráp máy công đoạn cuối để đưa sản phẩm vào thực nghiệm, cơng việc địi hỏi phải xác, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, tính thẩm mỹ, lắp đến đâu kiểm tra đến - Lắp mặt lưng thùng cắt mặt đáy thùng băm lên khung Đây phần cố định tiết phải hàn chắn vào khung đảm bảo không rung, lắc trình làm việc Hình 2.16 Mặt lưng mặt đáy máy - Lắp trục cắt lưỡi dao cắt Trục cắt đỡ hai bạc đạn hai bặc đạn lắp chặt vào khung băng bốn bulong 10ly Trước bắt chặt bulong cần điều chỉnh cho trục trùng với tâm mặt lưng thùng cắt, sau lắp mặt bích vào mặt trục xiết chặt hai đai ốc khóa 16ly Cuối lắp hai lưỡi dao cắt vào mặt bích bốn bulong 10ly xiết thật chặt Hình 2.17 Trục cắt lưỡi dao cắt - Lắp trục lưỡi băm Hai đầu trục băm lắp hai bạc đạn, trước xiết chặt bạc đạn vào khung cần điều chỉnh cho trục trung với tâm mặt đáy thùng băm Lắp dao băm vào dao xiết chặt hai bulong 6mm Khi lắp xong quay trục băm để kiểm tra xem đầu dao băm có cọ, vẹt vào thùng băm Nếu có cọ, vẹt ta mài bớt đầu dao băm xuống cho đẩm bảo khoảng cách đầu dao mặt thung vào khoảng 4mm Hình 2.18 Trục lưỡi dao băm - Lắp mặt trước thùng cắt mặt thùng băm Mặt trước thùng cắt, cửa nạp phôi đầu vào cửa nạp liệu cho thùng băm thép gia cơng định hình, phải làm việc điều kiện chịu va đập dao cắt vào phơi Nên tồn mặt lắp chặt vào mặt lưng nhiều bulong 6mm Mặt thùng băm úp vào mặt đáy thùng để tạo thành ống hình trụ rỗng, mặt đỡ hai bảng lề bát giữ, mặt ép sát vào mặt đáy nhờ bulong 6mm Hình 2.19 Mặt trước thùng cắt mặt thùng băm - Lắp động cơ, hệ thống truyền dẫn dây đai, đai hồn thiện máy Hình 2.20 Máy cắt, băm chuối liên hợp