thiết kế chế tạo máy thái rau, cỏ phục vụ cho trang trại chăn nuôi

Nắm được các yêu cầu và vận dụng đúng phương pháp trong từng hoàn cảnh cụ thể không những cần cho việc nghiên cứa thiết kế mà cả trong sử dụng, trên cơ sở đó nâng coa độ bền và hiệu quả

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong thời kì công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước Mộttrong những chủ trương của Đảng ta hiện nay là công nghiệp hoá nông nghiệp,đưa máy móc thiết bị vào phục vụ nông nghiệp, nhằm nâng cao năng suất vàgiảm nhẹ sức lao động cho người nông dân

Trước tình hình đó Khoa Cơ khí trường Đại học Thuỷ sản, cụ thể là bộ mônChế tạo máy đã đưa ra một số đề tài yêu cầu thiết kế một số máy công tác phục

vụ nông nghiệp Đây cũng là cơ hội tốt cho sinh viên chế tạo máy sắp tốt nghiệptổng hợp lại tất cả kiến thức đã học ở trường Đại học và làm quen với công việccủa một kĩ sư chế tạo máy trong lĩnh vực thiết kế chế taọ máy công tác

Tôi được Bộ môn Chế tạo máy – Khoa Cơ khí - Trường Đại học Thuỷ sảngiao phó thực hiện Đề tài tốt nghiệp “Thiết kế máy tuốt lúa chạy điện phục vụnông dân khu vực miền núi Khánh Hoà ” Đề tài gồm các nội dung sau:

1 Tìm hiểu về thực trạng sản xuất nông nghiệp ở nông thôn Khánh Hoà vàyêu cầu cơ giới hoá đối với khâu đập lúa

2 Nghiên cứa chọn phương án

3 Thiết kế kĩ thuật máy tuốt lúa

4 Lập quy trình chế tạo chi tiết điển hình

LỜI CÁM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn chế tạo máy, khoa Cơ khí, Trường Đạihọc Nha Trang đã giao phó cho tôi đề tài mang tính thực tiễn cao này

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Ba

đã bỏ nhiều thời gian quý giá của thầy để tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi thựchiện thành công đề tài này

Nha Trang, tháng 10 năm 2007Sinh viên thực hiệnBùi Ngọc Hà

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU VỀ THỰC TRẠNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP

Ở NÔNG THÔN KHÁNH HOÀ VÀ YÊU CẦU CƠ GIỚI

HOÁ ĐỐI VỚI KHÂU ĐẬP LÚA

1.1.Tổng quan về thực trạng sản xuất nông nghiệp ở Khánh Hoà

1.1.1 Đặc điểm về canh tác

Ở Miền Trung nói chung và Khánh Hoà nói riêng chế độ canh tác còntương đối lạc hậu.Chủ yếu là thủ công và dụng cụ thô sơ.Hiện nay kỹ thuật nônghọc đang phát triển nên đã lai tạo nhiều giống lúa tốt cho năng suất cao.Vì vậycần phải cơ giới hoá để đáp ứng nhu cầu sản xuất

1.1.2 Đặc điểm về khí hậu

Thời gian thu hoạch lúa ở vung Duyên Hải Miền Trung nói chung vàKhánh Hoà nói riêng có hai vụ chính Hè _Thu và Đông_Xuân Vụ hè thu từtháng 6 tới tháng 8 là những tháng có lượng mưa nhiều trong năm, ruộng thườnggập nước,độ ẩm trung bình cao, do đó độ ẩm thân cây và hạt cao, nên việc thuhoạch trên đồng ruộng gặp nhiều khó khăn và khó khăn trong việc cơ giới hoá

Vụ đông xuân thu hoạch vào tháng 12 đến tháng 2, lượng mưa giảm đáng

kể, hầu như thời tiết hanh khô hoàn toàn, ruộng khô, độ ẩm than cây và hạtthấp.Thời tiết lúc này thuận tiện cho việc thu hoạch nhất là việc cơ giới hoá

1.1.3.Đặc điểm địa hình và đồng ruộng

Đối với đồng bằng trung du ở Miền Trung nơi có trình độ thâm canh chưacao, đồng ruộng chưa được cải tạo nhiều, nên những cánh đồng chủ yếu ở đay làruộng bậc thang, nhiều bờ vùng bờ thửa, diện tích thửa ruộng là tương đối nhỏ

Vì vậy rất khó cho việc hoạt động và nâng cao hiệu suất của máy.Khó khăn thứhai ở đây là địa bàn nông thôn nên giao thông chưa thuận tiện, đường sá còn hẹp,việc di chuyển máy từ thửa này sang thửa khác và từ cánh đồng này sang cánhđồng khác gặp nhiều khó khăn Hơn nữa trình

độ thâm canh còn hạn chế, lúa gieo thẳng chiếm đại bộ phận, độ bằng phẳng từng

lô thửa kém cũng ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động của máy

1.1.4 Đặc điểm về cây trồng

Hiện nay, kỹ thuật nông học càng phát triển, các giống lúa mới được laitạo ngày càng nhiều, các giống lúa phổ biến trong sản xuất phần lớn là các giốnglúa ngắn ngày, mật độ gieo cấy khá dày, năng suất lúa cũng tăng lên đáng kể.Các giống lúa này có thân cây thấp và cứng, chiều cao tự nhiên dưới 65 em,chiều dài cây dưới 1m, đường kính cây to hơn các giống lúa cũ, trong thời vụ thuhoạch cây ít bị đổ, thuận lợi cho việc tiến hành cơ giới hoá

1.2 Yêu cầu nông học đối với việc cơ giới hoá nông nghiệp

Cũng như cơ giới hoá các khâu sản xuất khác, cơ giới hoá thu hoạch cũng

có những yêu cầu và phương pháp riêng, mỗi phương pháp lại có một yêu cầu cụthể Nắm được các yêu cầu và vận dụng đúng phương pháp trong từng hoàn cảnh

cụ thể không những cần cho việc nghiên cứa thiết kế mà cả trong sử dụng, trên

cơ sở đó nâng coa độ bền và hiệu quả của máy

Thu hoạch là khâu cuối cùng của quá trình sản xuất trên đồng ruộng, sốlượng và chất lượng của sản phẩm quyết định bởi một loạt các nhân tố tổng hợp,nhưng ảnh hưởng trực tiếp vẫn là bản than khâu thu hoạch Chúng ta có thể quy

tụ lại thành mấy yêu cầu chung như sau:

1.2.1 Máy thu hoạch phải thích ứng với điều kiện lúa có năng suất cao.

Do kỷ thuật canh tác, kỷ thuật chọn tạo giống và phân bón ngày càng pháttriển, việc tưới tiêu chủ động, việc phòng trừ sâu bệnh có hiệu quả nên năng suấtlúa ngày càng cao Vì vậy, máy thu hoạch phải có khả năng thích ứng với điềukiện năng suất cao Khi tải trọng trên đơn vị thời gian tăng lên, các bộ phận cắtgặt, đập, phân ly phải đủ khả năng vượt tải để đảm bảo cho máy hoạt động bìnhthường, không gây ách tắc, cản trở quá trình thu hoạch

1.2.2 Phải đảm bảo chất lượng làm việc tốt, tổng hao hụt không quá 3%, độ

hư hỏng hạt không quá 2%.

Người nông dân trồng lúa không những mong được mùa mà còn mong bộithu Vì vậy, máy thu hoạch phải đảm bảo chất lượng làm việc tốt, phải cắt gặt,đập sạch, phân ly sạch, tráng hiện tượng rơi vãi Nhìn chung tổng hao hụt khôngquá 3%, độ nứt và bóc vỏ trấu nhỏ hơn 2%, sản phẩm thu hoạch phải có độ sạchcao

1.2.3 Phải chú ý giải quyết những yêu cầu khác nhau về sử dụng nguồn phụ phẩm của các địa phương.

Mục đích của trồng lúa là thu thóc (sản phẩm chính) Song đối với các sảnphẩm phụ như rơm rạ, thóc lép cũng có giá trị kinh tế nhất định Tập quán canhtác của một số vùng là không thu rơm để ở ruộng đốt hoặc cầy dập rạ làm phân.Nhưng nhiều địa phương lại dung rơm rạ để lợp nhà, đun nấu thay than củi, làmthức ăn cho trâu bò, bện thừng, thảm bao tải

Trong điều kiện chưa giải quyết được nguyên liệu cho các công việc ởtrên thì trước khi quyết định phương án thu hoạch hoặc nghiên cứa thiết kế máythu hoạch phải quan tâm xem xét tới những yêu cầu khác nhau của các địaphương về việc sử dụng nguồn sản phẩm phụ, có như vậy khi ứng dụng máy vàosản xuất mới dễ dàng được nông dân chấp nhận

1.2.4 Kết kấu gọn nhẹ, sử dụng vận chuyển linh hoạt, dễ dàng.

Ở vùng đồng bằng trung du, đồng ruộng nhỏ, đường sá hẹp nhiều bờ vùng

bờ thửa Vì vậy, máy thu hoạch nên có kết cấu gọn nhẹ, thao tác, vận chuyển linhhoạt nhẹ nhàng và phù hợp với yêu cầu thu hoạch khi độ ẩm trên đồng ruộng vàcây lúa cao

1.2.5 Năng suất và hiệu quả của máy cao.

Tập quán canh tác ở vùng trung du đặc biệt la Khánh Hoà mỗi năm gieotrồng 2-3 vụ Thu hoạch là khâu kết thúc quá trình trước nhưng lại là khâu mởđầu của giai đoạn sau Do chỉ số vòng quay cao, tính chất thời vụ khẩn trương,yêu cầu phải nhanh chóng giải phóng đồng ruộngchuẩn bị bước vào vụ sau nên

máy thu hoạch phải có năng suất cao nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của quátrình sản xuất.

1.2.6 Tạo dáng mỹ thuật công nghiệp hài hoà đẹp mắt.

Năng suất và chất lượng làm việccủa máy là quan trọng nhưng ngoại hìnhcủa máy cũng cần được chú ý, cố gắng tạo dáng mỹ thuật công nghiệp, làm chocác bộ phận có kết cấu hài hoà hợp lý

1.2.7 Chỉ tiêu quan trọng được xét khi đập lúa.

− Độ sót hạt trên bông (lúa còn dính trên bông); độ sót không quá 1%

− Độ hạt theo rơm, tức là các hạt lúa đã được tách ra khỏi gié nhưng lại theorơm bay ra ngoài, không thu nhân được, độ hạt theo rơm không được quá 0,5%

− Theo cảm tính của mình, bà con chấp nhận hay không chấp nhận độ sót và

độ hạt theo rơm khi quan sát từ của ra của máy đập

− Độ vỡ hạt khi đập lúa được xem như hạt vỡ mà chúng ta nhìn thấy được,hạt gạo được bóc khỏi vỏdù là hạt gạo nguyên, không bị gãy cũng bị coi là vỡhạt Trong thực tế người ta yêu cầu hạt vỡ càng ít càng tốt Đặc biệt là lực làmbóc vỏ trấu nhỏ hơn lực làm gãy hạt, do đó bà con thường quan tâm đến độ bóc

vỏ trấu (ra gạo)

− Độ sạch của hổn hợp ở phần ra của máy đập được đánh giá bởi tỷ lệ củanhững tạp chất còn lẫn vào khối hạt sau khi đã qua sàng

CHƯƠNG 2 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Do điều kiện sinh trưởng của cây lúa nước, với diện tích thửa ruộng nhỏ,việc thu hoạch rất khó khăn Các gia đình nông dân đều phải căn cứ vào điềukiện của gia đình mình để tìm cách thu hoạchvà để dễ dàng nghiên cứa một hệthống máy tuốt và thu hoạch lúa nước, chúng ta phải xem xét các phương phápthu hoạch lua nước hiện nay

2.1 Phương pháp thu hoạch một giai đoạn:

Phương pháp thu hoạch một giai đoạn là phương pháp hiên đại, tiên tiến.Thường người ta sử dụng máy gặt đập liên hợp Máy gặt đập liên hợp trên đường

đi của nó sẽ thực hiện trên cùng một lúc các công việc

− Gặt lúa gom ngay vào bàn cắt, đưa trực tiếp vào bàn đập

− Đập lúa và làm sạch sơ bộ hỗn hợp hạt

− Hỗn hợp hạt đươc chứa vào thùng chứa trên máy

− Rơm đưa ra được rãi thành hàng trên đường

 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp này là

+ Rút ngắn được thời gian thu hoạch

+ Làm giảm mất mát hạt ơ khâu gom tới khâu đập

+ Không bị đe doạ bởi trời mưa giữa khâu cắt và khâu đập

+ Năng suất rất cao (5000-6000)m2/h

Tuy có nhiều ưu điểm như vậy nhưng nó lại có những nhươc điểm khôngthích hợp cho cây lúa nước ở Việt Nam:

+ Khối lượng máy rất nặng (trên 10 tấn)

+ Máy có cấu trúc phức tạp, cồng kềnh

+ Đòi hỏi lúa phải chín đều

+ Máy chỉ làm việc được ở những đồng ruộng khô, cứng, diện tích thửaruộng phải lớn.

2.2 Phương pháp thu hoạch hai giai đoạn.

− Giai đoạn thứ nhất : Gặt tay hoặc dùng máy gặt để gặt lúa, bó lại từng bó

và xếp thành từng đống

− Giai đoạn hai: Sử dụng máy vò lúa để tách và làm sạch hạt ngay tại ruộng

 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp

+ Nâng cao sản lượng thu hoạch

+ Năng suất khá cao từ ( 1500- 2000)m2/h

+ Cần nhiều nhân công cho khâu gom và khâu vò

+ Lúa phải cắt sát bông để dễ dàng cho quá trình vò

+ Không tận dụng được tối đa sản phẩm phụ là rơm

+ Máy vò chỉ làm việc được ở những đồng ruộng khô, cứng và có diệntích lớn

2.3 Phương pháp thu hoạch nhiều giai đoạn.

− Giai đoạn thứ nhất: Gặt tay hoặc dùng máy gặt để gặt lúa, bó lại từng bónhỏ rồi xếp lại thành từng đống

− Giai đoạn thứ hai: Vận chuyển khối lúa về nhà, sử dụng máy tuốt hoặcmáy vò để tách và làm sạch hạt

 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp

+ Tận dụng nguồn nhân lực dồi dào ở nông thôn

+ Chi phí cho vụ mùa thấp.

+ Công cụ phục vụ cho vụ thu hoạch đơn giản, dễ sử dụng

+ Tận dụng tối đa được sản phẩm phụ là rơm

+ Phù hợp với cả ruộng khô và lầy lụt, làm việc ngay khi cả trời mưa vàban đêm

+ Không phải tốn thời gian vận chuyển máy

+ Tổn thất do mất mát hạt (hạt dụng) ở khâu cắt, khâu gom và khâu vậnchuyển lên tới 2% hoặc hơn 2%

+ Tốc độ thu hoạch chậm, thời giam kéo dài, hạt chín dụng nhiều

+ Năng xuất lao động thấp

+ Sản lượng thu hoạch không cao

+ Thời vụ căng thẳng, đòi hỏi nhiều nhân lực

2.4 Lựa chọn phương án thiết kế.

Như chúng ta đã biết đối với khu vực nông thôn miền núi Khánh Hoà nơi

có trình độ thâm canh chưa cao, đồnh ruộng chưa được cải thiện nhiều, nênnhững cánh đồng ở đây chủ yếu là ruộng bậc thang, nhiều bờ vùng bờ thửa, diệntích thửa ruộng là tương đối nhỏ

Khó khăn thứ haỉ ở đây là do là địa bàn miền núi nên giao thông chưathuận tiện, đường xá gồ gề, chật hẹo gây khó khăn cho việc di chuyển máy

Ở các vùng nông thôn Việt Nam nói chung và nông thôn khu vực miềnnúi Khánh Hoà hiện nay thường sử dụng phần lớn là máy vò và máy tuốt chạyđiện để tách và làm sạch hạt

− Đối với máy vò:

+ Đòi hỏi diện tích nơi làm việc phải có diện tích lớn nên thường hayđược sử dụng ngay tại đồng ruộng có diện tích lớn

+ Máy có kích thước khá lớn nên cồng kềnh , việc vận chuyển máy rađồng gặp nhiều khó khăn

+ Có cấu tạo phức tạp, giá thành cao không phù hợp với điều kiện kinh tếhay chi phí bỏ ra của mỗi gia đình khi mà diện tích ruộng của moi gia đinh chỉ là3-7 xào.

− Đối với máy tuốt chạy điện:

+ Không đòi hỏi diện tích nơi làm việc phải lớn nên có thể sử dụng ngaytai nhà

+ Máy có kích thước rất gọn nhẹ, dễ di chuyển trong điều kiện giao thôngnông thôn

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ phù hợp với kinh tế của từng gia đình.+ Máy có cấu tạo đơn giản, sử dụng dễ dàng, rất an toàn khi làm viêc màvẫn đáp ứng năng xuất cao

+ Có thể sử dụng được tối đa sản phẩm phụ khi sử dụng máy tuốt: Rơmdùng để đành tranh lợp nhà , nuôi trâu …

Từ những đặc điểm phân tích ở trên và ưu nhược điểm của từng phươngpháp thu hoạch lúa Em thấy phương pháp thu hoạch lúa nhiều giai đoạn là thíchhợp nhất cho các vụ mùa thu hoạch ở khu vực nông thôn miền núi Khánh Hoà.Nên em quyết định chọn phương án thu hoạch nhiều giai đoạn để thiết kế máyTuốt lúa chạy điện

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHO MÁY

3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tuốt lúa:

3.1.1.Cấu tạo.

1 động cơ điện, 2 bộ truyền động đai, 3 bộ truyền động bánh răng trụ răngthẳng, 4 guồng tuốt, 4 răng tuốt, 5 mặt bích guồng tuốt, 6 tấm kê để cấp liệu, 7khung máy, 8 gối đỡ

3.1.2 Nguyên lý hoạt động.

Lúa được đưabằng tay lên tấm cấp liệu 6 để tuốt, guồng tuốt quay nhờđộng cơ điện 1 và hệ thống truyền chuyển động gồm bộ truyền động đai 2 và bộtruyền động bánh răng trụ răng thẳng Guồng tuốt quay tạo lực tuốt để bứt hạtthóc ra khỏi gié lúa

3.2 Cơ sở tính toán động lực học cho phần tuốt của máy.

3.2.1 Tính toán động lực học lực tuốt cho máy:

Tính lực cắt thái:

Trên thực tế không có một tài liệu nào đưa ra công thức tính lực cắt thái,hay một số liệu cụ thể để cắt đứt một khối vật liệu thức ăn rơm, rau, cỏ với mộtthiết diện cho trước

Vì vậy để tìm ra được số liệu cụ thể về lực cắt thái ta tiến hành một thínghiệm thực tế như sau:

− Guồng tuốt quay một vòng

− Người đứng máy cầm một bó lúa để cấp cho may

 Tính toán lực cắt thí nghiệm:

Như ta đã biết, ta tính công thức tính công:

Áp dụng công thức (3.5) vào thí nghiệm ta có:

A – Công tuốt khối nguyên liệu (J)

P – Lực tuốt khối nguyên liệu (N)

s – Là quãng đường mà các răng đã di chuyển khối nguyên liệu (m)

− Lấy điểm mốc là điểm mà bó lúa tiếp xúc với các răng của guồng tuốt, khivật thử có khối lượng m=1,5kg ở độ cao h=1m so với điểm mà bó lúa tiếp súcvới các răng của guống tuốt, thì:

+Động năng: Wđo=0 (J)

− Sau khi rơi tự, chạm vào các răng của guống tuốt thì:

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

− Trước va chạm:

+ Các răng tuốt:W’đ1=0 (J)+Vật thử: Wđ1=m.g.h (J)

− Sau va chạm:

+Vật thử: Wđ2=0+ Các răng tuốt: W’

đ2Theo định luật bảo toàn động năng:

W’ đ1+Wđ1=W’

đ2+Wđ2

=> W’

đ2=Wđ1=m.g.h (J)Động năng Wđ2 làm guồng tuốt chuyển động trong khối nguyên liệu và khi

đó nó trở thành công để bứt các hạt lúa ra khỏi gié lúa trong cả bó:

Atuốt=W’

đ2= m.g.h (J)Theo công thức (3.1): Atuốt=Ptuốt.s= m.g.h (J)

=> Ptuốt=

s

mgh

(3.3)Trong đó:

s = D = 600 (mm) = 0,6 (m) m=0,5 (kg) khi guồng tuốt quay được một vòng h=1 (m)

g=9,8 (m/s2)Thế vào (3.3): Ptuốt=0,50.9,6,8.1=8,1 (N)

Tuy nhiên thực tế thì guồng tuốt chuyển động tách các hạt lúa ra khỏi bónguyên liệu sau một thời gian làm việc các răng sẽ bị mòn làm cho lực tuốt tănglên Mặt khác, tuỳ theo từng bó lúa to hay nhỏ khi tuốt khác nhau nên làm cholực cắt cũng tăng lên Như vậy, trong thực tế lực tuốt nguyên liệu sẽ lớn hơnnhiều so với lực tuốt lý thuyết Nên khi tính toán thực tế ta phải nhân lực tuốt lýthuyết với hệ số làm tăng lực:

Ptt=K.P Trong 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 bó lúa khác nhau có độ

Hình 3.1

3.2.2 Tính toán động cơ điện :

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

liệu [6, trang 22] ta có: Nycđc=

t lv

N

η (KW) (3.4)

Trong đó: Nlv- Công suất làm việc của trống cắt (KW)

t

η - Hiệu suất của hệ thống

Tính công suất làm việc của máy (trống cắt) được xác định theo công thức:

Nlv=1000

.V

P tt

(KW) (3.5) Trong đó: Ptt- Lực cắt tác dụng lên các răng tuốt (N)

V - Vận tốc dài của các răng tuốt (m/s)

− Xác định vận tốc dài của dao cắt:

V=

60

2.R πnR

VR

Trongđó: n-Sốvòng quay của guồng tuốt (vòng/ph)

=14,13 (m/s)Công suất làm việc của trống cắt:

Nlv=

1000

13,14.7,10

=0,15(kw)Xác định hiệu suất của hệ thống:

Theo sơ đồ động của máy tuốt hình (3.1) ta xác định hiệu suất của hệthống theo công thức: η t =ηđ ηo2 η r

Trong đó:

η đ - Hiệu suất của bộ truyền chuyển động đai

η 0 - Hiệu suất của một cặp ổ lăn

η r -- Hiệu suất của cặp bánh răng

Chọn: ηđ=0,96, η0=0,99, η r =0,93

⇒ ηt=0,96.0,992.0,93=0,87

Thay vào (a) ta có: Nycđc=

87,0

15,0

=0,17KW)Chọn động có các thông số sau:

- max =2,2

dm

M M

- Khối lượng m=27kg

3.2.3.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 bộ truyền chuyểnđộng đai được xác định theo công thức:

Công suất trên trục động cơ:

Xác định mômen xoắn trên các trục:

Mômen xoắn trên trục động cơ:

=6685(N.mm)Mômen xoắn trên trục 2:

=18381(N.mm)

3.3 Thiết kế bộ truyền động đai.

Ở phần tính toán động lực học thiết bị ở trên ta đã xác định được mômencủa bánh dẫn tức là momen xoắn trên trục động cơ:

Dựa vào bảng hướng dẫn chọn đai thang trong tài liệu (6, trang 44, bảng

17) ta chọn đai thang loại O.

Các thông số cơ bản của đai thang loại O như sau:

10.6

2850.70

4 =

= π

Vậy D1 = 70 (mm) thoả mãn điều kiện trên

Tính đường kính bánh đai lớn D2 theo công thức:

Để đảm bảo thay thế sửa chữa nhanh (tính lắp lẫn) Ta chọn bánh đai số

D2 theo tiêu chuẩn (6, trang 45)

Hình 3.2

Ta chọn D2 theo công thức chuẩn = 140 (mm).

(Đường kính D1, D2 xác định trên đường kính vòng tròn lớp trung hoà củađai 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

n

n i

Thông thường sai số này nằm trong khoảng :(3% - 5%)

Vậy điều kiện này được thoả mãn

3.3.2 Xác định khoảng cách trục:

Chọn khoảng cách trục sơ bộ của bộ truyền chuyển động hình thang theo(6, trang 45, bảng 19) ta chọn: ASb = 1,5D2 = 210 (mm)

Xác định chiều dài L và khoảng cách trục A

Tính chiều dài đai sơ bộ: (2, trang 45) ta có công thức tính sau:

Sb Sb

Sb

A

D D D D A

L

42

.2

2 1 2 2

1

−+++

(3.9)

210.4

70210210

702210.2

2

=

−+++

1 1

1060

D n V

1357.70.14,

2

2 1

2 1 2 1

2 D L D D D D D

.2702101000

mm

3.3.3 Kiểm nghiệm góc ôm của bánh đai (α1)

Theo (1, trang 47) ta có điều kiện:

0

1 57 148 120

253

70210

=α

Thoả mãn điều kiện

n1D1 = =

π

(m/s) =10,44.103(mm/s)

- F: Tiết diện đai [6, trang 47,bảng17] , F = 47 (mm2)

- [σp]o : ứng suất cho phép của đai thang [6, trang 41, bảng21] có giátrị: [σp]o = 1.45 (N/mm2)

- Cα: Hệ số ảnh hưởng của góc ôm [6, trang46, bảng 22], Cα= 0.95.

- Cv: Hệ số ảnh hưởng của vận tốc [6, trang46, bảng 23], Cv= 1.04

- Ct: Hệ số ảnh hưởng của tải trọng [6, trang46, bảng 24], Ct= 0.6

6,0.04,1.95,0.47.45,1.10.44,10

1.1000

− Đường kính ngoài bánh đai lớn Dn2

F - Thiết diện đai: F =47 (mm2)

1

α - Góc ôm bánh đai: α1=145,20Thế vào (3.19) ta được: Rđ=3 1,2 47 1 Sin( )

2

1480

= 162(N)Lực Rđ được coi như gần đúng có phương nằm trên đường nối tâm 2 bánhđai, chiều từ bánh này hướng đến bánh kia

3.4.Thiết kế bộ phận truyền động bánh răng trụ :

3.4.2 Xác định ứng suất cho phép:

Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn:

N2=60u.n.t, [6;trang 58; công thức(5-3)]

Với:u: là số lần ăn khớp của bánh răng trong một vòng quay, u = 1

t: tổng số giờ làm việc của bánh răng, t = 1800 (giờ)

n2:số vòng quay trong một phút của bánh răng thứ hai, n = 452 (vòng/ph)

1 Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng nhỏ:

[σtx1] =[σtx]No.KN’=[σtx]No=2,6 HB [σtx]No=2,6 HB : ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép, [6; trang62; bảng 30].Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn:

[σtx2] =[σtx]No.KN’=[σtx]No=2,6 HB=2,6.230= 598 N/mm2

2 Ứng suất uốn cho phép:

Bánh răng quay một chiều, ứng suất trong răng sẽ thay đổi mạch động:

[σu] =

σ

σ

K n

K N

6,

− n: hệ số dự trữ , n = 1,5

− Kσ: hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, Kσ= 1,8

− KN” : hệ số chu kỳ ứng suất uốn

KN”= m

td

N

N0

với m : bậc đường cong mỏi uốn, m = 6

Với: N0 - số chu kỳ ứng suất mỏi uốn, N0 = 5.106

Ntd - số chu kỳ ứng suất tương đương, Ntd = N

Với: - N0 : ứng suất chu kỳ cơ sở của đướng cong mỏi tiếp xúc.N0 = 107 Ứng suất uốn cho phép của bánh răng nhỏ

 [σu1]= 1,16,5.297.1,8.1= 178 ,(N/mm2) Ứng suất uốn cho phép của bánh răng lớn

 [σu2]= 1,61.,3825.1,8,5.1=227, (N/mm2)

3 Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:

− Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép bánh răng nhỏ:

3.4.4 Tính khoảng cách trục A

)1( +

≥

Α i

] [

3

2 6

10.05,1

A

sb

N K

≥

Α .3

2 6

15,0.452

87,0.3,1598

.3

10.05,1

+Π

)13.(

10.6

452.150.14,3.2

45,1

.2

+

=

i m A

, răng [6; trang 65; công thức(5-16)]

26)13.(

3

155

+

=

Số răng bánh lớn: Z2=i.Z1 = 3.26=78 , răng

Chiều rộng bánh răng: b=A ψA =155.0,15=23,2mm

Chiều rộng bánh răng nhỏ: b1=155.0,15=23,2 mm

Lấy b=28mm

Chiều rộng bánh răng lớn: b2=25 mm

3.4.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Hệ số dạng răng của bánh răng nhỏ: y1=0,46:[6; trang 67; bảng 36]

Hệ số dạng răng của bánh răng lớn: y2=0,517:[6; trang 67; bảng 36].Kiểm nghiệm ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ:

b n Z m y

N K

n u

10.1,19

1

2 1

87,0.45,1.10.1,19

2

6 1

N K

n u

10.1,19

2

2 2

87,0.45,1.10.1,19

2

6 2

2

σ < [σ 2]

4.4.9 Kiểm nghiệm bánh răng quả tải đột ngột:

Để bộ truyền có khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn cần kiểm tra

bộ truyền quá tải theo điều kiện sau:

σtxqt = σtx k qt ≤ [ σtxqt]

σuqt = σu.kqt ≤ [σuqt]Trong đó: σtx : ứng suất tiếp xúc được xác định theo công thức sau:

σtx =

i A.

10.05,

n b

10.05,

452.28

87,0.45,1.1

3+ 3 = 187 (N/mm2)

kqt = Mmax / M = 5,4 => σtxqt = 187 5,4 = 434 ≤ [σtx ]Sức bền uốn của răng:

σu =

b n z m y

KN

.10.1,19

2

6

=

28.452.26.9.46,0

87,0.45,1.10.1,

Đường kính vòng chân răng bánh lớn:

18381.2

= 471 (N)

− Lực hướng tâm: Pr1 = Pr2 = P.tgα = 471.tg20 = 171 (N)

3.5 Thiết kế trục và then:

3.5.1 Các thông số đã biết:

− Công suất trên trục động cơ: N0 =1 KW

− Công suất trên trục I: N1 =0,95 KW

− Công suất trên trục mang dao: N2 =0,87 KW

− Mômen xoắn trên trục động cơ: MX0= 3350 (N.mm)

− Mômen xoắn trên trục I: MX1= 6685 (N.mm)

− Mômen xoắn trên trục II mang guồng : MX2= 18381 (N.mm)

− Đường kính guồng tuốt: Dgt = 600 (mm)

− Lực tác dụng lên các răng khi tuốt: P = 10,7 (N)

4.5.2 Tính sơ bộ trục:

Chọn đường kính sơ bộ trục theo công thức : 3

n

N C

[6; trang 86; công thức (7-2)]

Trong đó:

C - Hệ số tính toán thường lấy trong khoảng (150-170)

N - Công suất trên trục

95,0

87,0

∑M Ay 120.RBy – 60.Pr1 – 20.Rd =0 120.RBy=60.Pr1+20.Rd

B A

Tính mômen uốn tại điểm nguy hiểm nhất.

Mômen uốn tại tiết diên n-n:

.1,0

6634

≥

mm Đường kính trục ở tiết diện nguy hiểm n-n:

] [σ

.1,0

n n

≥

= 14,5 mm

Vì trục làm viêc với tốc độ cao và trên trục có rãnh then nên ta phải lấyđường kính trục lớn hơn đường kính trục tính toán để đảm bảo cho trục đủ bền và

RDx= - 51,8 N

RC x+RDx - P2=0

RC x= P2 – RDx=471 – ( -51,8) = 522,8 N

Ta có biểu đồ mômen:

500 500

Tính mômen uốn tại điểm nguy hiểm nhất.

Mômen uốn tại tiết diên 1-1:

.1,0

24641

≥

mmĐường kính trục ở tiết diện nguy hiểm 2-2:

] [σ

.1,0

≥

= 18 mm

Vì trục làm viêc với tốc độ cao và trên trục có rãnh then nên ta phải lấyđường kính trục lớn hơn đường kính trục tính toán để đảm bảo cho trục đủ bền và

an toàn

Lấy d1-1 = d2-2=45mm Đường kính lắp ổ lăn d=40mm

3.5.4 Tính chọn then và kiểm nghiệm then cho trục I:

Để truyền mômen và truyền chuyển động từ trục đến bánh răng hoặcngược lại ta dùng then

Theo đường kính trục I (d=32) tra [6; trang 93; bảng 52a] ta được:

b=10mm: bề rộng then

h=8mm: chiều cao then

k=4,2mm: chiều cao phần nhô lên của then

t =4,5mm: chiều sâu trên trục

t1=3,6mm: chiều sâu trên lỗ

l =36mm: chiều dài then

Kiểm nghiệm then theo sức bền dập:

]

[ , / 2

.2

mm N l

k d

σ = =2,7 / 2 ≤

36.2,4.32

6685.2

Kiểm nghiệm theo sức bền cắt:

]

[ , / 2

.2

mm N l

b d

τ = =1,2 / 2 ≤

36.10.32

6685.2

3.5.5 Tính chọn then và kiểm nghiệm then cho trục II:

Để truyền mômen và truyền chuyển động từ trục đến bánh răng hoặcngược lại ta dùng then

Theo đường kính trục II (d=45) tra [6; trang 93; bảng 52a] ta được:

b=14mm: bề rộng then.

h=9mm: chiều cao then

k=5mm: chiều cao phần nhô lên của then

t =5mm: chiều sâu trên trục

t1=4,1mm: chiều sâu trên lỗ

l =45mm: chiều dài then

Kiểm nghiệm then theo sức bền dập:

]

[ , / 2

.2

mm N l

k d

σ = =3,6 / 2 ≤

45.5.45

18381.2

Kiểm nghiệm theo sức bền cắt:

]

[ , / 2

.2

mm N l

b d

τ = =1,3 / 2 ≤

45.14.45

18381.2

3.5.6 Kiểm nghiệm hệ số an toàn trụcI.

Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện:

n . [ ] 1,5 2,5

2

2 ≥ = ÷+

n n

n n

τ σ

τ σ

mm N K

n

m

σξβ

σ

σ σ

σ : biện độ ứng suất pháp sinh ra trong tiết diện trục.

Vì trục quay nên ứng suất pháp thay đổi theo chu kỳ đối xứng:

;

1,0

2 2

u min max =− = = + =

a

d

M M

σσ

15646

mm N

τ

n :hệ số an toán chỉ xét riêng ứng suất tiếp

./,W.22

2 0

66852

2 max N mm

mm N K

/,906,0.05,06,0.75,0.1

9,1

145

mm N

90.8,17

2

2 = ≥ = ÷+

Vậy trục I đủ bền

3.5.7 Kiểm nghiệm hệ số an toàn trục II.

Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện:

n . [ ] 1,5 2,5

2

2 ≥ = ÷+

n n

n n

τ σ

τ σ

mm N K

n

m

σξβ

σ

σ σ

σ : biện độ ứng suất pháp sinh ra trong tiết diện trục

Vì trục quay nên ứng suất pháp thay đổi theo chu kỳ đối xứng:

0

;

Wu

min max =− = =

a

M

σσ

σσ

Mu =28544 N.mm

Wu=7800mm2 [6; trang 97; bảng 56]

2

/,7,37800

28544

mm N

σ

92,1

=σ

K [6; trang 127; bảng (7-8)]

83,0

=σ

92,1

261

mm N

n :hệ số an toán chỉ xét riêng ứng suất tiếp

./,W.22

2 0

183812

2 max N mm

mm N K

n

m

τξβ

τ

τ τ

=τ

K [6; trang 127; bảng (7-8)]

75,0

=τ

ξ [6; trang 98; bảng 57].

β =1: hệ số tăng bền.

05,0

=τ

ψ :đối với thép các bon trung bình.

2

/,1085,0.05,05,0.75,0.1

9,1

145

mm N

+

=τ

] [ 1,5 2,5

2810830

108.30

2

2 = ≥ = ÷+

Ta thấy ổ được chọn phải đảm bảo điều kiện vừa chịu được lực hướng tâm

và cũng chịu được lực dọc trục Trong khi đó lực hướng tâm và lực dọc trục đềunhỏ Nên ta có thể chọn ổ bi đỡ 1 dãy Loại ổ này chủ yếu chịu lực hướng tâm,nhưng cũng có thể chịu được lực dọc trục bằng 70% khả năng lực hướng tâmkhông dùng tới Ổ không tháo được, đảm bảo cố định trục theo 2 chiều Ưu điểmcủa ổ bi đỡ 1 dãy là cấu tạo đơn giản có thể chịu được tải trọng tương đối lớn, hệ