Thiết kế 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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

- -ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY CÁN VỎ LON

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thái Dương Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Tâm Tình

Đà Nẵng, tháng 4 năm 2022

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 quang 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 quang 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 NGUYÊN THAI DUONG 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.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM

1 Tổng quan về thực trạng phế phảm công nghiệp ở nước ta hiện nay.

1.1 Đăc điểm về sản phẩm.

Hình 1.1: hình mô phỏng lon

Lon thiếc, lon thép, hay gọi đơn giản là lon, là một thùng chứa, lưu trữ hàng

hóa, với lớp vỏ mỏng bằng kim loại Khi muốn mở lon, chúng ta phải kéo một thanh nhôm nằm trên phần đầu của lon đẻ lột nắp ra; những cái khác có nắp đậy cóthể tháo rời Lon chứa được nhiều thứ: các loại thực phẩm, đồ uống, dầu, hóa chất,

vv Lon thép được làm bằng sắt (thiếc bọc thép) hoặc thép thiếc Ở một số nơi, thậm chí lon nhôm cũng được 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 góc hình bầu dục hay bo tròn.

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 íttốn 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

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 2.1: máy ép lon động cơ khí nén

+ Hãng sản xuất: Nguyễn Văn Chốt.

Hình 3.1: 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

+ Chi phí thấp

Vậy ta chọn phương án với máy cán lớn bằng trục quay ép vật liệu xuốngthùng máy

b Thông số ký thuật.

+ Công suất động cơ 1.5KW

+ Tiêu chuẩn đạt được TCVN

+ Kích thước: cao x rộng x dài: 0.8m x 0.8m x 1.2m

+ Khối lượng 70kg

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

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

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

có trên thị trường ta chọn thép 45 để chế tạo

0,42-0,50

0,37

0,17-0,80

Bảng 2.2 cơ tính của thép 45

Ủ hoặcrấmnhiệt

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 bịmài 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

3.

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

Thành phần hóa họcTCVN

Bảng 2.4 bảng so sánh tính chất cơ lý

Độ bền cơ lýGiới hạn

chảy(N/mm2)

Giới hạn bềnkéo(N/mm2)

Độ giãn dài(%)TCVN

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

3.1 Tính toán động lực học lực cán cho máy.

Tính lực đập

Để tìm ra một số liệu cụ thể về lực đập ta tiến hành một thí ngiệm thực tế như sau :

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 lồng cán để di chuyển khối vật liệu (m)

─ Lấy điểm mốc là điểm mà lon tiếp xúc với lồng cán , khi vật thử có khốilượng khi vật thử có khối lượng 1,5kg ở độ cao h = 0,85 (m) so với điểm mà bó lạctiếp xúc với lồng đập , thì :

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 lồng cán di chuyển khối vật liệu (m)

─ Lấy điểm mốc là điểm mà vỏ lon tiếp xúc với răng của lồng cán, khi vật thử

có khối lượng khi vật thử có khối lượng 1,5kg ở độ cao h = 0,85 (m) so với điểm

mà vỏ lon tiếp xúc với lồng cán, thì :

trong thực tế lực đập nguyên liệu sẽ lớn hơn nhiều so với lực đập lý thuyết Nênkhi tính toán thực tế ta phải nhân lực đập lý thuyết với hệ số làm tăng lực:

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

Ptt=K.Pcán

Trong đó:

K=K1.K2 -Hệ số tăng lực

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

Ptt=K.Pcán Trong đó:

K=K1.K2 -Hệ số tăng lực

Ta chọn: K1=1,4; K2=1,4

2.1Tính toán động cơ điện :

Công suất yêu cầu của động cơ được xác định theo công thức trong tài liệu

lv ht

P

ht

Tính công suất làm việc của máy được xác định theo công thức:

V= 60

2 R nR

Tính lại số vòng quay thực tế của lồng cán :

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

số vòng quay trên lồng cán : nlv = 60000 v π D

trong đó : - v : vận tốc của lồng cán

- D : đường kính lồng cán

=> nlv = 60000.6,1233,14.260 = 450 (vòng/phút)ông suất làm việc của lồng cán :

Plv=

5, 0176.6,123

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: ❑ht=đ ❑ol2

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

ol -- Hiệu suất của cặp ổ lăn

2.2Xác định tỉ 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 được xác địnhtheo công thức:

uht = uđ.ubr =

920 450

đc gt

n

- Xác định công suất trên các trục:

Công suất trên trục động cơ:

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

- Xác định mômen xoắn trên các trục:

Mômen xoắn trên trục động cơ:

2.3Tính toán thiết kế bộ truyền đai

Ở phần tính toán động lực học ở trên ta đã xác định được 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

13 11

.

(25 30) 6.10

V  

(m/s) ≤ 25 (m/s)

d2 = d1 u đ

Trong đó:

uđ - Là tỉ số truyền của bộ truyền đai, uđ = 5

d1 - Đường kính bánh dẫn

ε - Hệ số trượt = (0,01 -0,02)  d2 = 1−0,0280.5 = ¿ 399,6 (mm)

theo tiêu chuẩn (bảng 4.21/trang 63/TLTKHDĐCK[I])

vòng qua bánh) cũng là đường kính danh nghĩa của bánh đai trong tính toán

∆ u=|u tt−u đ|

u đ

.100 %=|5,1−5|

5 .100 % = 2% < 4% (3.9)Vậy điều kiện này được thoả mãn

Theo công thức 4.4/tr54/tl TKHDĐCK [I] và khoảng cách trục đã tính ở trên, ta cócông thức tính chiều dài đai : (3.12)

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 :

i = v l ≤ i max=10 (3.13)

i = 3,851,6 =2,4 < imax =10

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

- Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn l = 1600 mmTheo công thức 4.6/tr 54/tl TKHDĐCK[I], ta có :

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

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

Theo bảng 4.19/tr 62/tl TKHDĐCK[I], ta có :

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

Với tỉ số : 0

1600

0,94 1700

l

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

[I]

Ta có : uđ = 5 nên ta chọn Cu = 1,14

- Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ Dn1 :

Dngoài1 = 80 + 2.3,3 = 86,6 (mm)

Dtrong1 = 86,6 – 2.10 = 66,6 (mm)

Dngoài2 = 400 + 2.3,3 =406,6 (mm)

Dtrong2 = 406,6 – 2.10 = 386,6 (mm)

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

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

F0 = 780 P1 K đ

v C α Z +F v (3.19)Trong đó :

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

Fv = qm.v2

Tra bảng 4.22/tr64/tl TTHDĐCK[I], ta được :

- v = 3,85 (m/s) : vận tốc vòng

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

Thay các số liệu vào công thức (3.20),ta được :

Fr = 2.241,19.1.sin660 = 470,01 (N)

chiều từ bánh này hướng đến bánh kia

Đường kính bánh đai lớn d2 400 mm

có :

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

3.5.2 Các thông số đã biết

 Công suất và mômen trên các trục :

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

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

Hình 2.6: hình biểu diễn các lục lên trục

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

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

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

dj = 3

0,1.[σ]Trong đó :

Hình 2.7: hình biểu diễn momen lên trục

0,1.[σ] ta chưa xét đếncác ảnh hưởng về độ bền mỏi của trục như đặc tính thay đổi của chu trình ứng suất,

sự tập chung ứng suất, yếu tố kích thước và chất lượng bề mặt…Vì vậy sau khi xácđịnh được đường kính cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi có kể đến cácyếu tố vừa nêu trên

Kết cấu của trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tạicác tiết diện nguy hiểm và các mômen lớn nhất thỏa mãn điều kiện sau :

theo công thức (10.19)/tr 195/tl TTHDĐCK[I], ta có :

sj = s σj s τj

√s σj2+s2τj ≥ [s]

Trong đó :

[s] = 2,5…3.ta chọn [s] = 2,5…3 thì không cần kiểm nghiệm về độ cứng củatrục.vậy ta chọn [s] = 3

- sσj ; sτ] = (15…30) Mpa j : hệ số an toàn chỉ xét ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j,từ biểu đồ

ta thấy tại D là tiết diện nguy hiểm nhất trên trục I

Theo công thức (10.20) và (10.21)/tr 195/tl TTHDĐCK[I], ta có:

σaj ; τ] = (15…30) Mpa aj ; σmj ; τ] = (15…30) Mpa mj – biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tạitiết diện j.

đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó :

 τ] = (15…30) Mpa mD = τ] = (15…30) Mpa aD = 2.1427,0650345,1 = 17,64 (Mpa)

Kσdj ; Kτ] = (15…30) Mpa dj – hệ số xác định theo công thức (10.25) và (10.26) /tr 197/tl TTHDĐK[I]:

Ky =1,9

εσ ; ετ] = (15…30) Mpa – hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới

εσ = 0,92 ; ετ] = (15…30) Mpa = 0,89

Kσ ; Kτ] = (15…30) Mpa – hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn

tra bảng 10.12/tr198/tl TTHDĐCK[I], ta có : Kσ = 1,76 ; Kτ] = (15…30) Mpa = 1,54

 KσdD =

1,76

0,92+1−1

1,9 = 1

K σdD σ aD+ψ σ σ mD=

261,6 1.47,9+0,05.0 = 5,46

 sτ] = (15…30) Mpa D = τ−1

K τdD τ aD+ψ τ τ mD=

151,73 0,89.17,64+0.17,64 = 9,66Vậy ta có :

sC = s σD s τD

√s σD2 +s τD2

= 5,46.9,66

√(5,46)2+(9,66 )2 = 4,75 ≥ [s] = 3

Tại tiết diện lắp bánh răng d=25, tra bảng 9.1a/tr173/tl TTHDĐCK[I],với d =25

Tính toán tương tự như trên ta có kết quả:

Ổ không tháo được đảm bảo cố định trục theo hai chiều Ưu điểm của ổ bi đỡ mộtdãy là cấu tạo đơn giản có thể chịu được tải trọng tương đối lớn Hệ số ma sát nhỏ

h- Thời gian phục vụ của ổ đến khi thay thế (giờ)

Q - Tải trọng tương đương (daN)

Xác định Q,n,h:

V- Hệ số vòng quay của ổ, vòng trong quay : V =1.

Kt- Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ, (với t ≤ 1000) : Kt=1

3.6.3 Kiểm tra khả năng tải động của ổ.

Cd = Q.m

√L

Trong đó : - Q : tải của ổ

- m : bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn,với ổ bi m = 3

- L : tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

 ổ đảm bảo khả năng tải động.

3.6.4 Chọn phương pháp bôi trơn ổ.

Ta thấy ổ bi đặt ở ngoài điều kiện che chắn rất khó khăn, nên chọn bôi trơn ổ

là không thích hợp Mặt khác, trục làm việc với tải trọng nhỏ và vận tốc làm việckhông cao, nên chọn việc bôi trơn cho ổ là bôi trơn bằng mỡ chế độ bôi trơn theođịnh kỳ là thích hợp nhất

3.7 Tính chọn then và kiểm nghiệm bền cho then.

theo bảng 9.1a/tr 173/tl [I], ta có các kích thước then bằng như sau :

Bảng 2.8: các kích thước then

Theo công thức 9.1/tr 173/tl [I] , ta có :

σd = 2 M x 1

d l t .(h−t1) ≤ [σd]

Trong đó :

lt – chiều dài làm việc của then : lt = 22

[σd] - ứng suất dập cho phép, tra bảng 9.5/tr 178/tl [I], ta có : [σd] = 100 (MPa)

 [σd] = 20.22.(6−3,5)2.50345,1 = 91,54 (MPa) < [σd] = 100 (MPa)

Theo công thức 9.2/tr 173/tl [I], ta có :

τ] = (15…30) Mpa c = 2 M x1

d l t b ≤ [τ] = (15…30) Mpa c]

Với then làm bằng thép C45 có [τ] = (15…30) Mpa c] = 60 (MPa)

 τ] = (15…30) Mpa c = 2.50345,120.22.6 = 38,01 (MPa) < [τ] = (15…30) Mpa c] = 60 (MPa)

theo bảng 9.1a/tr 173/tl [I], ta có các kích thước then bằng như sau

Bảng 2.9: các kích thước then bằng

Theo công thức 9.1/tr 173/tl [I] , ta có :