Thiết kế, chế tạo mô hình máy cán vỏ lon

Để thực hiện tốt mục tiêu đã đề ra để tiến lên CNH-HDH đất nước trong thời gian ngắn nhất nước ta đang thúc đẩy phát triển một số ngành như công nghệ thông tin, điện tử viễn thông, công

TÊN ĐỀ TÀI:Máy cán vỏ lon GVHD: BÙI HỆ THỐNG

THI T ẾT K , ẾT CHẾT T O ẠI MÔ HÌNH MÁY CÁN VỎ LON

Giáo viên h ướng dẫn : ng d n : ẫn : TS BÙI HỆP

TH NG Sinh viên th c hi n ỐT ực hiện ện :

LÊ VĂN YÊN Sinh viên th c hi n ực hiện ện : LÊ TRUNG LONG Ngày b o v : ảo vệ: ện 19/09/2020

Đà N ng, ẵng, 2020

Lời Nói Đầu

Qúa trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước đang diễn ra từng ngày từng giờ ở đất nước ta Để thực hiện tốt mục tiêu đã đề ra để tiến lên CNH-HDH đất nước trong thời gian ngắn nhất nước ta đang thúc đẩy phát triển một số ngành như công nghệ thông tin, điện tử viễn thông, công nghệ chế tạo máy.

Trong đó ngành công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong ngành kinh tế quốc dân, cơ khí được ví như trái tim của ngành công nghiệp nặng và thực

tế trong những năm gần đây liên tục xuất hiện các khu công nghiệp vừa và nhỏ được xây dựng và mở rộng trên cả nước.

Việc chế tạo ra một sản phẩm cơ khí có chất lượng cao và giá thành hạ có ý nghĩa rất quan trọng đối với mỗi quốc gia, vùng lãnh thổ, cũng như các công ty, xí nghiệp Nó ảnh hưởng đến sự tồn tại và hưng thịnh của các công ty, xí nghiệp, ở các nước phát triển có nền công nghiệp tiên tiến họ đã tiến hành từ lâu nhưng ở nước ta còn rất mới mẻ.

Trước yêu cầu đó, với nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ chế tạo máy cơ khí mà em được giao nhiệm vụ là: Thiết Kế và Chế Tạo Mô Hình Máy Cán Vỏ Lon.

Trong thời gian làm đề tài được sự giúp đỡ tận tình của thầy Bùi Hệ Thống là người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

Do khả năng hiểu biết và kiến thức cũng như kinh nghiệm bản thân của chúng

em vẫn còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiêu sót.

Chúng em kính mong các thầy cô đóng góp ý kiến , nhận xét và tận tình chỉ bảo

để chúng em không lung túng, bở ngỡ bắt tay vào công việc sau này.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô.

x Lon thép đƣợc làm bằng sắt (thiếc bọc thép) hoặc thép thiếc Ở một số nơi,thậm chí lon nhôm cũng đƣợc gọi là "lon thiếc".

a) Mô tả

Hầu hết lon là hình trụ tròn và giống hệt nhau, song song hai vòng đỉnh và đáy, thân là mặt thẳng đứng Người ta còn làm tròn góc các thùng hình chữ nhật thành

Chế tạo lon hầu hết do các máy sản xuất lon làm, hoàn toàn tự động

Vào giữa thế kỷ 20, một số sản phẩm sữa được đóng gói trong hộp gần như không

có vành, mở ra việc chế tạo khác nhau cho lon Lo ngại phát sinh khi sữa chứa hàmlượng chì không an toàn vì chì chảy ra từ mối hàn

b) Vật liệu

Một lon thiếc trống:

Hiện lon sử dụng rộng rãi được cấu tạo chủ yếu hoặc hoàn toàn bằng thiếc;

Ở một số địa điểm bất kỳ kim loại nào có thể, thậm chí bằng nhôm, có thể được gọi là một "lon thiếc" Sử dụng nhôm trong lon đã bắt đầu vào năm 1957 Nhôm ít tốn kém hơn so với thép mạ thiếc nhưng cung cấp các kháng cùng ăn mòn ngoài lớn, dẫn đến dễ dàng sản xuất

Một lon thường có in giấy hoặc nhựa nhãn dán mắc vào bên ngoài của bề mặt cong Một số nhãn hiệu có chứa thông tin về nó, chẳng hạn như công thức nấu ăn,

về phía ngược lại Một nhãn cũng có thể được in trực tiếp lên kim loại

Trong thời hiện đại, phần lớn các hộp thực phẩm ở Anh đã được lót bằng một lớp phủ có chứa nhựa bisphenol A (BPA) Các chiết xuất của BPA vào thành phần lon hiện (như năm 2013) đang được điều tra như một mối nguy hiểm sức khỏe tiềm năng

1.1.2 Phân loại một số máy cán lon.

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy cán vỏ lon từ đơn giản đến phức tạp Dưới đây là một số hình ảnh và thong số của máy cán vỏ lon

a) Máy ép vỏ lon động cơ khí nén

Hình 1.2: Máy ép lon động cơ khí nén

+ Hãng sản xuất: Nguyễn Văn Chốt.

+ Trọng lƣợng: 500kg

b) Máy ép thủy lực

Hình 1.3: Máy ép hủy lực+ Kích cỡ: 1800mm x 800mm

Hình 1.4: Máy cán ép vỏ lon+ Động cơ: 1 – 5KW

Hình 1.5: Máy cán vỏ lon

- Máy cán vỏ lon

+ Tiết kiệm nhân công và thời gian

+ Mức tiêu thụ điện năng thấp

+ Máy tạo thành quy trình khép kín, an toàn và dễ vận hành

+ Công suất cao và hiệu quả nén lớn, giúp thành phẩm chiếm ít diện tíchxung quanh, dễ lưu trữvà vận chuyển

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ CÁC CƠ CẤU

1.1 Chọn cơ cấu truyền động.

Trong nhiều trường hợp,nhiệm vụ thiết kế chỉ yêu cầu thiết kế bộ truyền để truyền động giữa hai trục, mà không yêu cầu loại bộ truyền cụ thể.Người thiết kế phải phân tích để lựa chọn loại bộ truyền thích hợp nhất cho từng bài toán thiết kế Dưới đây là bộ truyền đai

1.2 Chọn vật liệu chế tạo.

+ Máy cán vỏ lon chạy bằng động cơ điện là tổ hợp của nhiều chi tiết mà trong

đó mỗi chi tiết có chức năng và điều kiện làm việc không giống nhau Do đó phải căn cứ vào yêu cầu kĩ thuật của từng chi tiết để lựa chọn vật liệu chế tạo cơ bản saocho hợp lý Vừa phải đảm bảo chất lượng năng suất và giá thành chế tạo kết cấu.Nói cách khác là vật liệu phải đảm bảo đồng thời 2 chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật.+ Đối với phần trục, then do là việc trong điều kiện chịu mài mòn lớn nên yêucầu độ cứng cao và khản năng chịu mài mòn tốt Vì vậy yêu cầu vật liệu chế tạophải là thép có độ cứng cao và chịu mài mòn tốt, có tính kinh tế cũng như tính sẵn

45

0,42-0,50

0,37

0,17-0,80

0,50-0,035 0,04 ≤0,25 ≤0,25 ≤0,25

rấmnhiệt

độ cao

hoá

+ Đối với các bộ phận khác như: Cụm khung đế, cụm bàn máy có nhiệm

vụ đỡ cụm thân máy và một số chi tiết nhỏ khác làm việc trong điều kiện ít

bị mài mòn nên yêu chỉ cần chọn vật liệu là thép cacbon thấp cũng đảm bảo,mặt khác dùng thép cacbon thấp giá thành rẻ hơn các loại thép khác, do dễchế tạo, tính công nghệ tốt, và đặc biệt là tính hàn rất tốt So sánh về giáthành và tính sẵn có trên thị trường ta chọn thép CT3

Bảng 2.3 bảng so sánh thành phần hoá học của các mác thép cacbon thấp

-0.22 0.30 max 0.30 -0.65 0.045 0.05ASTM

Bảng 2.4 bảng so sánh tính chất cơ lý

Độ bền cơ lýGiới hạnchảy (N/

mm2)

Giới hạn bềnkéo

(N/mm2)

dài(%)TCVN

1.1.2.Cơ sở lý thuyết tính toán các chi tiết máy và phần thực nghiệm

a)Tính toán động lực học lực cán cho máy.

Áp dụng công thức (3.1) vào thí nghiệm ta có :

A - công cán khối vật liệu (J)

P - lực cán khối vật liệu (N)

S - quãng đường mà lô cán để di chuyển khối vật liệu (m)

— Lấy điểm mốc là điểm mà lon tiếp xúc với lô cán , khi vật thử có khối lượngkhi vật thử có khối lượng 1kg ở độ cao h = 0,85 (m) so với điểm mà lon tiếp xúcvới lô đập , thì :

+ Thế năng : Wt0 = m.g.h (J) (3.2)

+ Động năng : Wđ0 = 0 (J)

- Sau khi rơi tự do, chạm vào lô cán thì :

+ Thế năng : Wt1 = 0 (J)+ Động năng : Wđ1 = m.g.h (J)

- Trước khi va chạm :

+ Thế năng : = 0+ Vật thử : Wđ1 = m.g.h (J)

- Sau khi va chạm :

+ Vật thử : Wđ2 = 0+ Lồng đập :Theo định luật bảo toàn động năng :

=> ( J )Động năng làm lô cán chuyển động trong khối nguyên liệu và khi đó

nó trở thành công để cán dẹp vỏ lon :

Theo công thức (3.1) thì :

=> Như ta đã biết, công thức tính công của lực :

Áp dụng công thức (3.1) vào thí nghiệm ta có :

A - công cán khối vật liệu (J)

P - lực cán khối vật liệu (N)

S - quãng đường mà lô cán di chuyển khối vật liệu (m)

— Lấy điểm mốc là điểm mà vỏ lon tiếp xúc với răng của lô cán, khi vật thử cókhối lượng khi vật thử có khối lượng 1kg ở độ cao h = 0,85 (m) so với điểm mà vỏlon tiếp xúc với lô cán, thì :

+ Thế năng : Wt0 = m.g.h (J) (3.2)

+ Động năng : Wđ0 = 0 (J)

- Sau khi rơi tự do, chạm vào của lô cán thì :

+ Thế năng : Wt1 = 0 (J)+ Động năng : Wđ1 = m.g.h (J)

- Trước khi va chạm :

+ Thế năng : = 0+ Vật thử : Wđ1 = m.g.h (J)

- Sau khi va chạm :

+ Vật thử : Wđ2 = 0+ Trục cán :

Theo định luật bảo toàn động năng :

=> ( J )Động năng làm lô cán chuyển động trong khối nguyên liệu và khi đó

nó trở thành công để cán dẹp vỏ lon :

Theo công thức (3.1) thì :

Thế vào (3.3) ta được :

Tuy nhiên thực tế thì lô cán chuyển động cán dẹp vỏ lon sau một thời gian làmviệc các lô sẽ bị mòn làm cho lực cán tăng lên Mặt khác, tuỳ theo từng loại lon tohay nhỏ khi cán khác nhau nên làm cho lực cán cũng tăng lên Như vậy, trong thực

tế lực đập nguyên liệu sẽ lớn hơn nhiều so với lực cán lý thuyết Nên khi tính toánthực tế ta phải nhân lực cán lý thuyết với hệ số làm tăng lực:

Theo giáo trình lý thuyết tính toán máy nông nghiệp ta có :

Ptt=K.PcánTrong đó:

K=K1.K2 -Hệ số tăng lựcVới: K1- Hệ số tăng lực khi các răng bị mòn (K1=1,2 – 1,4)

K2- Hệ số tăng lực khi gặp các loại lon khác nhau có độ sơ cứngbất thường (K2=1,1 – 1,4)

Tuy nhiên thực tế thì lô cán chuyển động cán dẹp vỏ lon sau một thời gian làmviệc các răng sẽ bị mòn làm cho lực cán tăng lên Mặt khác, tuỳ theo từng loại lon

to hay nhỏ khi đập khác nhau nên làm cho lực cán cũng tăng lên Như vậy, trongthực tế lực cán phế liệu sẽ lớn hơn nhiều so với lực cán lý thuyết Nên khi tính toánthực tế ta phải nhân lực cán lý thuyết với hệ số làm tăng lực:

Theo giáo trình lý thuyết tính toán máy nông nghiệp ta có :

Ptt=K.PcánTrong đó:

K=K1.K2 -Hệ số tăng lựcVới: K1- Hệ số tăng lực khi lô bị mòn (K1=1,2 – 1,4)

K2- Hệ số tăng lực khi gặp các loại vỏ lon khác nhau có độ sơ cứng bất thường (K2=1,1 – 1,4)

Ta chọn: K1=1,4; K2=1,4

Ta được:Ptt=1,4.1,4.2,56= 5,0176(N)

b) Tính toán động cơ điện :

Công suất yêu cầu của động cơ được xác định theo công thức trong tài liệuTTHDĐCK [I] [ trang 19], ta có : Pycđc= P lv

ht (KW) (3.4)Trong đó: Plv- Công suất làm việc của lô cán (KW)

ht - Hiệu suất của hệ thốngTính công suất làm việc của máy được xác định theo công thức:

Plv= F V (KW) (3.5)1000

Trong đó: F = Ptt = 5,0176(N) - Lực cán tác dụng lên các lô cán (N)

V - Vận tốc dài của các lô cán (m/s)Xác định vận tốc dài của lô cán :

- Theo công thức (2.16)/tr21/tl TTHDĐCK[I], ta có :

số vòng quay trên lô cán : nlv

=

R

5, 0176.6,123

1000 =0,03 (kw)

c) Xác định hiệu suất của hệ thống:

Theo sơ đồ động của máy cán hình (3.1) ta xác định hiệu suất của hệ thống theocông thức:



= 

Theo bảng 2.3 trang 19 sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí[I], ta có :

đ- Hiệu suất của bộ truyền chuyển động đai

ol -- Hiệu suất của cặp ổ lăn

Chọn: đ= 0,96, ol = 0,99

  t= 0,96 0,992 = 0,94

Thay vào (3.4), ta có: Pycđc=0.030.94= 0,031 (KW)

Từ những tính toán ở trên,theo bảng P1.3/tr 237/thiết kế hệ dẫn động cơ khí[I],ta chọn động cơ có các thông số sau:

Bảng 3.1 : Bảng thông số làm việc

Ký hiệu Công

suất

Số vòngquay trục động cơ

Khối lƣợng

d) Xác định tỷ số truyền của hệ thống :

Từ sơ đồ động của máy (hình 3.4) ta thấy tỉ số truyền của hệ thống chính là

tỉ số truyền động của bộ truyền động đai Tỉ số truyền của hệ thống đƣợc xác địnhtheo công thức:

uht = uđ ubr =

 920

= 2,04450

 Tính các thông số ( công suất, số vòng quay, mômen) trên các trục

- Xác định công suất trên các trục:

Công suất trên trục động cơ:

P0 = Pđc= 1,10 (kw)Công suất trên trục :

+ số vòng quay trục : n = = = 184 (vòng/phút)

- Xác định mômen xoắn trên các trục:

Mômen xoắn trên trục động cơ:

e) Tính toán thiết kế bộ truyền đai

Ở phần tính toán động lực học ở trên ta đã xác định đƣợc mômen của bánh đai dẫntức là mômen xoắn trên trục động cơ

Dựa vào đồ thị 4.1/tr 59/TKHDĐCK [I],ta chọn loại đai thang chữ A

Bảng 2.3: Các thông số cơ bản của đai thang chữ A :

A

Trong đó: d1- đường kính bánh dẫn = 80 (mm)

nđc - số vòng quay của bánh dẫn = 920 (vg/phút)

=> V  3,14.80.920  3,85 (m/s) ≤ 25 (m/s)

6.10 4Vậy d1 = 80 (mm) thoả mãn điều kiện trên

1 3 1 1

40 0

Ta chọn d2 theo tiêu chuẩn = 400 (mm).

(Đường kính d1, d2 xác định trên đường kính vòng tròn lớp trung hoà của đai vòng qua bánh) cũng là đường kính danh nghĩa của bánh đai trong tính toán

Sau khi chọn d1, d2 theo tiêu chuẩn ta phải kiểm nghiệm lại tỉ số truyền thực

Vậy điều kiện này được thoả mãn

 Xác định chiều dài đai :

Theo công thức 4.4/tr54/tl TKHDĐCK [I] và khoảng cách trục đã tính ở trên, ta có

   2  8.22

ta chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn : l = 1600 (mm)

Kiểm nghiệm tuổi thọ của đai :

Theo công thức 4.15/tr 60/tl TKHDĐCK[I], ta có :

=> thỏa mãn điều kiện kiểm nghiệm nghiệm tuổi thọ đai

- Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn l = 1600 mm

Theo công thức 4.6/tr 54/tl TKHDĐCK[I], ta có :

lấy tròn lên a = 390 (mm)

a) Kiểm nghiệm góc ôm của bánh đai nhỏ α1:

Theo công thức 4.7/tr 54/tl TKHDĐCK[I], ta có :

Theo bảng 4.15/tr 61/tl TKHDĐCK[I],ta có : với α1 = 1330 ta chọn Cα = 0,86

- Cl : hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài

đai Theo bảng 4.16/tr 61/tl TKHDĐCK[I],ta

có :

Với tỉ số : l

 1600  0, 94

l0 1700

ta chọn Cl = 0,98

Với : l : là chiều dài đai của bộ truyền đang xét

l0:chiều dài đai lấy làm thí nghiệm ghi trong bảng 4.19/tr62/tlTKHDĐCK[I]

- Cu : hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền,theo bảng 4.17 /trang

- Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ Dn1

: Dngoài1 = 80 + 2.3,3 = 86,6 (mm)

- Đường kính trong của bánh đai lớn Dt1

: Dtrong1 = 86,6 – 2.10 = 66,6 (mm)

 Bánh đai lớn D2 :

với υ = 380 ; h0 = 3,3 ; e = 10 tra bảng 4.21/tr63/tl TTHDĐCK[I]

- Đường kính ngoài của bánh đai lớn Dngoài2 :

Dngoài2 = 400 + 2.3,3 =406,6 (mm)

- Đường kính trong của bánh đai lớn Dtrong2 :

Dtrong2 = 406,6 – 2.10 = 386,6 (mm)

b) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

 Xác định lực căng ban đầu

Lực căng ban đầu trên một đai được xác định theo công thức 4.19/tr63/tl TTHDĐCK[I] :

F =

(3.19)0

Trong đó :

- Fv : lực căng do lực li tâm sinh ra,được tính theo công thức 4.20/tr64/tlTTHDĐCK[I] :

Fv = qm.v2Tra bảng 4.22/tr64/tl TTHDĐCK[I], ta được :

qm = 0,105 (kg/m) : khối lượng 1m chiều dài dây đai

- v = 3,85 (m/s) : vận tốc vòng

- P1 : công suất trên trục bánh đai chủ động (kw)

Hình 2.3: sơ đồ lực tác dụng lên trục của bộ truyền đai

Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ Dngoài1 86,6 mm

Đường kính trong của bánh đai nhỏ Dtrong1 66,6 mm

Đường kính ngoài bánh đai lớn Dngoài2 406,6 mm

Đường kính trong của bánh đai lớn Dtrong2 386,6 mm

Lực căng trên một đai

Lực tác dụng lên trục

F0Fr

241,19 (N)470,01 (N)

- Độ rắn HB = 170….217

- Giới hạn bền σb = 600 (Mpa)

- Giới hạn chảy σch = 340 (Mpa)

- Với vật liệu là thép C45 có ứng suất xoắn cho phép là [τ]] = (15…30) Mpa

1.1.5. Các thông số đã biết

 Lô cán :

- Đường kính lô cán : D = 150 (mm)

- Lực tác dụng lên lô cán : Ptt = 5,0176 (N)

 Công suất và mômen trên các trục :

- Công suất trên trục động cơ : Pđc = 1,1 (Kw)

- Công suất trên trục : PI = 0,97 (Kw)

- Mômen xoắn trên trục động cơ : M xđc = 11418,47 (Nmm)

- Mômen xoắn trên trục : Mx1 = 50345,1 (Nmm)

- T : mômen xoắn trên các trục : Tđc = Mxđc = 11418,47 (Nmm)

lấy dsbđc = 16 (mm)

 dsb1 = = 25.6 (mm)

lấy dsb1 = 25 (mm), tra bảng (10.2)/tr 189/tl TTHDĐCK [I], ta đƣợc chiều rộng ổ lăn b01 = 17 (mm)

lấy dsb1 = 25 (mm), tra bảng (10.2)/tr 189/tl TTHDĐCK [I], ta đƣợc chiều rộng ổ lăn b01 = 17 (mm)

b) Chọn sơ bộ khoảng cách trục

Bảng 2.5: kích thước chiều dài trục.

Mx1 = 50345,1 (Nmm)

Sơ

đồ lực tác dụng lên trục

Hình 5.1: hình biểu diễn các lục lên trục

 Tính phản lực liên kết tại hai gối đỡ A và B của trục I :

Giả sử chiều các lực đặt trên trục I nhƣ hình vẽ :

 tại gối đỡ A :

∑ = Fr1.50 - Frđ.90 + Ptt.200 – RBy.400 = 0

 RBy  RBy

Vật liệu chế tạo trục là thép C45 thường hóa có σb = 600 (Mpa).

Theo bảng (10.5)/tr 195/tl TTHDĐCK[I], ta có ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là [σ] = 63 (Mpa)

 Tính đường kính trục tại các tiết diện theo công thức (10.17)/tr 194/tlTTHDĐCK[I] :

- Xét mặt cắt tại D điểm lắp bánh răng với trục :