Thiết kế máy trộn thức ăn gia súc năng suất 300 kggiờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ MÁY TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC NĂNG SUẤT 300KG/GIỜ Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Hữu Thật Sinh viên thực : Trần Đăng Thông Mã số sinh viên : 56136902 Khánh Hòa, năm 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CHẾ TẠO MÁY - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ MÁY TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC NĂNG SUẤT 300KG/GIỜ GVHD : TS Nguyễn Hữu Thật SVTH : Trần Đăng Thông MSSV : 56136902 Khánh Hòa, tháng năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết đề tài “ Thiết kế máy trộn thức ăn gia súc suất 300kg/giờ ” kết nghiên cứu cá nhân tơi q trình học tập trường Đại học Nha Trang không chép hay ăn cắp nội dung Khánh Hòa, Tháng năm 2018 Sinh viên thực Trần Đăng Thông LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế máy trộn thức ăn gia súc suất 300kg/giờ ” em nhận nhiều giúp đỡ từ gia đình, thầy bạn bè Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nha Trang tạo điều kiện để em học tập nghiên cứu trường suốt thời gian qua Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến q thầy khoa Cơ khí trường Đại học Nha Trang đặc biệt T.S Nguyễn Hữu Thật hướng dẫn bảo tận tình suốt trình hồn thành đồ án Trong q trình hồn thành đồ án, nhiều hạn chế kiến thức, hiểu biết nên khó tránh khỏi sai sót Kính mong q thầy bạn đọc góp ý để em hoàn thiện đề tài thân minh Em xin chân thành cảm ơn! Khánh Hòa, Tháng năm 2018 Sinh viên thực Trần Đăng Thơng TĨM TẮT ĐỒ ÁN Nội dung đồ án chia thành chương : Chương 1: Chương mở đầu Chương 2: Phân tích chọn phương án thiết kế Chương 3: Thiết kế máy Chương : Quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết điển hình Chương : Kết luận đề xuất MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình ngành chăn ni 1.1.1 Sơ lược ngành chăn nuôi giới 1.1.2 Sơ lược ngành chăn nuôi nước 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Phân tích nhiệm vụ 2.2 Phân loại 2.3 Các loại máy có thị trường 2.4 Các phương án thiết kế 10 2.4.1 Phương án 10 2.4.2 Phương án 11 2.4.3 Phương án 11 2.5 Lựa chọn phương án thiết kế 12 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY 13 3.1 Tính tốn chọn động 13 3.1.1 Xác định công suất động 13 3.1.1 Xác định số vòng quay động 14 3.1.2 Chọn quy cách động 15 3.1.3 Tỷ số truyền 𝑈𝑐ℎ 15 3.1.4 Phân phối tỷ số truyền hệ dẫn động 15 3.1.5 Xác định công suất, momen số vòng quay trục 16 3.2 Thiết kế truyền đai 17 3.2.1 Chọn loại đai 17 3.2.2 Xác định thông số truyền đai 20 3.3 Tính tốn thiết kế hộp giảm tốc 23 3.3.1 Tính tốn truyền bánh 23 3.3.2 Tính truyền cấp nhanh – bánh nghiêng 25 3.3.3 Tính truyên cấp chậm – bánh thẳng 31 3.3.4 Thiết kế trục 36 3.3.5 Tính chọn ổ lăn 52 3.4 Thiết kế chi tiết khác 60 3.4.1 Thùng trộn 60 3.4.2 Khung máy 64 3.4.4 Tính chọn khớp nối 69 3.5 Phần điện 70 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 72 4.1 Phân tích chi tiết gia cơng 72 4.2 Chọn vật liệu 72 4.3 Chọn phôi phương pháp chế tạo 72 4.4 Lập quy trình công nghệ 73 4.5 Phân tích lực trục 77 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 79 5.1 Kết luận 79 5.2 Đề xuất 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Máy trộn thức ăn gia súc 3A Hình 2.2 Máy trộn thức ăn gia súc chữ V Hình 2.3 Máy trộn thức ăn gia súc trục ngang Hình 2.4 Máy trộn thức ăn gia súc trục vít đứng Hình 2.5 Máy trộn kiểu vít đứng Hình 2.6 Cánh trộn máy trộn băng xoắn Hình 2.7 Máy trộn kiểu thùng quay Hình 3.1 Tiết diện đai thang Hình 3.2 Sơ đồ phân tích lực chung Hình 3.3 Biểu đồ momen trục Hình 3.4 Biểu đồ momen trục Hình 3.5 Biểu đồ momen trục Hình 3.6 Sơ đồ bố trí ổ lăn trục Hình 3.7 Sơ đồ bố trí ổ lăn trục Hình 3.8 Sơ đồ bố trí ổ lăn trục Hình 3.9 Thùng trộn Hình 3.10 Chia lưới đăt lực Hình 3.11 Kết phân tích ứng suất thùng Hình 3.12 Tiết diện thép làm khung Hình 3.13 Khung máy Hình 3.14 Chia lưới đặt lực Hình 3.15 Kết phân tích ứng suất khung Hình 3.16 Mơ hình 3D Hình 3.17 Khớp nối vịng đàn hổi Hình 4.1 Kích thước phơi Hình 4.2 Sơ đồ khoả mặt đầu Hình 4.3 Sơ đồ tiện bậc Hình 4.4 Bản vẽ trục Hình 4.5 Bản vẽ trục trộn Hình 4.6 Mơ hình 3D trục trộn Hình 4.7 Chia lưới đặt momen xoắn tắc dụng lên trục Hình 4.8 Ứng suất trục chịu momen xoắn DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Công thức phối hợp phần ăn cho lợn lai Bảng 3.1 Thông số động điện Bảng 3.2 Bảng thống kê thông số Bảng 3.3 Bảng thông số đai Bảng 3.4 Bảng thống kê Bảng 3.5 Thơng số kích thước then Bảng 3.6 Thông số ổ lăn trục Bảng 3.7 Thông số ổ lăn trục Bảng 3.8 Thông số ổ lăn trục Bảng 3.9 Thơng số khớp nối vịng đàn hồi K = mm e = 12,5 ( bảng 10.3 trang 257 tài liệu [4] ) B = 35 mm 𝛾𝑡ℎé𝑝 = 7850 D0 = 457 – 3,5 = 453,5mm Suy m = 3,14 0,035[0,45352 − (0,4535 − 0,006 − 0,0125)2 ] 7850 = 14,2 kg  Trọng lượng bánh đai G1 = m.g = 14,2 9,81 = 139,3 N (3.96)  Trọng lượng trục trộn G2 = m.g = 42 9,81 = 412 N (3.97)  Trọng lượng động G3 = m.g (3.98) m = 14 kg khối lượng động điện Suy G3 = 14 9,81 = 137,4 N Như trọng lượng tác dụng lên toàn thân máy Q = G0 + G1 + G2 + G3 = 393 + 139,3 + 400 + 137,4 = 1069,7 N 66 Hình 3.13 Khung máy Hình 3.14 Chia lưới đặt lực 67 Hình 3.15 Kết phân tích ứng suất khung Kết luận: Ứng suất lớn chịu tải trọng khung :  = 4,672 MPa Ứng suất thép C45 [ ]VL = 282,7 MPa Vậy khung đủ bền 68 Hình 3.16 Bản vẽ mơ hình 3D 3.4.4 Tính chọn khớp nối Khớp nối dùng để nối cố định trục với nhau, dừng máy tháo nối trục trục tháo rời khỏi Ở ta chọn nối trục vòng đàn hồi Khớp nối tính tốn theo mơ men tính: Theo cơng thức 9.1 trang 221 tài liệu [2] ta có M xt  9,55.10 K N 0,199  1,2  9,55.10  16363,2( N mm) = 16,36(N.m) nđc 1400 (3.99) Trong đó: Mxt: Mơ men xoắn tính; K: hệ số tải trọng động theo bảng 9.1 tài liệu [1] ta có K = 1,2 n: Số vịng quay động N: Cơng suất cần truyền qua trục nối Hình 3.17 Khớp nối vịng đàn hồi 69 Theo kiểu loại nối trục chọn giá trị mơ men xoắn tính tốn, dựa vào tiêu chuẩn nối trục chọn nối trục đảm bảo: [Mx] >= Mxt Bảng 16.10a trang 68 tài liệu [2] ta có: Bảng 3.9 Thơng số khớp nối vịng đàn hồi Bu lông Mô men xoắn lớn (N.m) d D D0 L d1 63 25 100 71 124 45 Cỡ Số lượng M10 Đối với bu lơng lắp có khe hở, lực siết V cần thiết bu lông: Theo công thức 9.3 trang 223 tài liệu [2] V KM x  1,2  1364,3   38,98( N / mm ) Z f DO  0,2  71 (3.100) Trong đó: DO: Là đường kính vịng trịn qua tâm bu lơng Z: số bu lơng f: hệ số ma sát, lấy khoảng 0,15 - 0,2 Bu lông kiểm nghiệm theo công thức:  1,3.V 1,3  38,98 N N   0,45( )  [ ] K  35( ) (Thỏa điều kiện) 2  d1 3,14  12 mm mm 4 (3.101) Trong đó: d1: đường kính bu lơng 3.5 Phần điện Máy sử dụng lưới điện ba pha sử dụng cho nhiều hộ gia đình 70 Trục trộn quay chiều nhờ dùng cầu dao pha đảo chiều quay động 71 CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH  Lập quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết trục trộn 4.1 Phân tích chi tiết gia cơng Chi tiết gia cơng trục trộn có phần trục băng xoắn sử dụng để trộn thức ăn chăn ni gia súc + Trục có đường kính lớn ∅60mm + Băng xoắn cấu tạo dải thép uốn cong theo đường xoắn vít, dùng dải băng xoắn lắp ngược chiều để tăng khả xáo trộn 4.2 Chọn vật liệu Trục làm thép C45 có đặc tính sau: Tính đúc tốt, dịn, dẻo kém, dễ gia cơng cắt gọt Thép C45 có tính trung bình, dùng làm chi tiết chịu tải trọng nhẹ trung bình, tính chúng sau: + Độ bền chảy 𝜎𝑐ℎ = 17 Kg/mm2 + Độ bền kéo 𝜎𝑏𝑘 = 21 Kg/mm2 + Độ bền uốn u = 40 Kg/mm2 Băng xoắn ta làm thép CT3 có tính sau + Độ bền kéo 𝜎𝑏𝑘 = 400 Mpa + Độ bền chảy 𝜎𝑐ℎ = 245 Mpa ( độ dày < 20mm) 4.3 Chọn phôi phương pháp chế tạo Trong sản xuất có nhiều phương pháp chế tạo phôi khác nhau, tuỳ điều kiện cụ thể dạng sản xuất điều kiện sản xuất nhà máy mà ta có phương pháp tạo phơi khác Điều cần ý chọn phơi phơi phải có hình dáng gần giống chi tiết cần gia công, giảm bước công nghệ, nguyên công cần thiết lượng dư gia công không cần thiết Từ giảm chi phí ban đầu giảm giá thành sản phẩm sau Có nhiều cách chế tạo phôi khác phôi thép thanh, phôi thép cán, phôi dập , phôi đúc,… Với chi tiết trục kích thước khơng lớn hình dạng khơng phức tạp nên ta chọn phơi đúc, đúc khn cát sản xuất đơn 72 Với phần băng xoắn sử dụng phơi thép có độ dày 5mm 4.4 Lập quy trình cơng nghệ Vì trục trộn thức ăn gia súc nên khơng u cầu tính cơng nghệ cao Kích thước phơi ban đầu ∅60mm Hình 4.1 Kích thước phôi Nguyên công 1: Tiện khỏa mặt đầu  Định vị - Chi tiết định vị bậc tự mâm cặp chấu  Chọn máy - Máy tiện 1K62 có n = (12,5 – 2000) vòng/phút P = 7,5 kW - Số cấp tốc độ: 23  Chọn dao - Chọn dao tiện thân cong gắn mãnh hợp kim cứng, tra bảng (4.4) trang 295 tài liệu [8] ta có: H = 40(mm) ; B = 25(mm) ; L = 200(mm) ; m = 12(mm); a = 25(mm) ; r = 2(mm) Vật liệu dao T15K6 73 Hình 4.2 Sơ đồ khỏa mặt đầu Nguyên công : Tiện trụ bậc  Định vị - Chi tiết định vị bậc tự mâm cặp  Chọn máy - Máy tiện 1K62 có n = (12,5 – 2000) vịng/phút P = 7,5 kW - Số cấp tốc độ: 23  Chọn dao - Chọn dao tiện thân cong gắn mãnh hợp kim cứng, tra bảng (4.4) trang 295 tài liệu [8] ta có: H = 40(mm) ; B = 25(mm) ; L = 200(mm) ; m = 12(mm); a = 25(mm) ; r = 2(mm) Vật liệu dao T15K6  Chế độ cắt - Chiều sâu cắt t = 1,4mm Tra bảng 5.11 trang 11 tài liệu [9] ta có lượng chạy dao s = 74 Hình 4.3 Sơ đồ tiện bậc Ngun cơng 3: Tiện bậc đầu cịn lại  Định vị - Chi tiết định vị bậc tự mâm cặp chấu  Chọn máy - Máy tiện 1K62 có n = (12,5 – 2000) vòng/phút P = 7,5 kW - Số cấp tốc độ: 23  Chọn dao - Chọn dao tiện thân cong gắn mãnh hợp kim cứng, tra bảng (4.4) trang 295 tài liệu [8] ta có: H = 40(mm) ; B = 25(mm) ; L = 200(mm) ; m = 12(mm); a = 25(mm) ; r = 2(mm) Vật liệu dao T15K6  Chế độ cắt - Chiều sâu cắt t = 1,4mm Tra bảng 5.11 trang 11 tài liệu [9] ta có lượng chạy dao s = Nguyên công 4: Phay rãnh then  Định vị - Chi tiết định vị bậc tự  Chọn máy 75 Theo bảng 9.38 trang 72 tài liệu [10] ta chọn Máy phay đứng 6H81 có n = (65 – 1800) vòng/phút P = 4,5kW Số cấp tốc độ 16  Chọn dao Theo bảng 4.73 trang 362 tài liệu [8] ta chọn dao phay rãnh then có thơng số sau: D = 9,75mm ; L = 63mm ; l = 13mm Hình 4.4 Bản vẽ trục Nguyên công 5: Hàn băng xoắn lên trục - Bước 1: Hàn sắt ∅15 lên trục - Bước 2: Hàn băng xoắn lên trục Hình 4.5 Bản vẽ trục trộn Ngun cơng 6: Kiểm tra 76 Hình 4.6 Mơ hình 3D trục trộn 4.5 Phân tích lực trục Vì tốc độ vịng quay trục nhỏ n = 50 vịng/phút mơmen cản khơng lớn nên ta xét trục chịu mômen trục động tác động Momen xoắn trục T4 = 451237,5 N.mm = 451,237 N.m Ta tiến hành phân tích phần mềm Solidworks Hình 4.7 Chia lưới đặt momen xoắn tác dụng lên trục 77 Hình 4.8 Ứng suất trục chịu momen xoắn Kết luận: Sau phần mền phân tích ta thấy ứng suất lớn chịu mômen xoắn trục công tác 𝜎 = 4,14 MPa, ứng suất lớn vật liệu thép C45 [𝜎]𝑉𝐿 = 530 MPa Vậy trục dư bền 78 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận Với mục tiêu đặt ra, sau tháng thực đồ án với chủ đề “ Thiết kế máy trộn thức ăn gia súc suất 300kg/giờ ” hoàn thành đạt kết sau : - Tìm hiểu nắm bắt tầm quan trọng ngành chăn nuôi đời sống người - Thiết kế mơ hình CAD 3D máy trộn thức ăn gia súc phần mềm Solidworks - Mô nguyên lý làm việc máy trộn thức ăn gia súc phần mềm Solidworks - Ứng dụng phần mềm Solidworks để tính CAE cho chi tiết máy trộn thức ăn gia súc - Lập quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết gối đỡ ổ bi 5.2 Đề xuất - Do hạn chế mặt kiến thức thời gian thực hiên nên đề tài chưa tính độ trộn nguyên liệu sau trộn, mong Thầy bạn sinh viên nghiên cứu sâu độ trộn - Do tính chất đề tài thời gian thực nên đề tài tập trung tính tốn thiết kế máy trộn kiểu cánh gạt, cịn kiểu máy trộn khác em khơng nghiên cứu sâu Vì em mong Thầy bạn sinh viên khóa sau nghiên cứu cải tiến chế tạo máy trộn để hoàn thiện tối ưu hóa cơng dụng : lập trình thời gian trộn, sử dụng loadsell để cân,… - Sử dụng biến tần để thay đổi tốc độ động cách vô cấp mà không cần dùng hộp số 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Uyển – Trịnh Chất (2003) , Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí , Tập 1, Nhà xuất giáo dục Lê Văn Uyển – Trịnh Chất (2003) , Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí , Tập , Nhà xuất giáo dục Tôn Thất Minh (2010) , Máy thiết bị chế biến lương thực , Nhà xuất bách khoa Nguyễn Trong Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm (1999), Thiết kế chi tiết máy , Nhà xuất giáo dục Việt Nam Trần Đức Dũng (2005) , Giáo trình máy thiết bị nông nghiệp , Nhà xuất Hà Nội Nguyễn Ngọc Thành – Hoàng Tùng , Công nghệ chế tạo phôi , Nhà xuất giáo dục Việt Nam Nguyễn Ngọc Đào – Trần Thê San – Hồ Viết Bình (2002) , Chế độ cắt gia cơng khí, Nhà xuất Đà Nẵng Nguyễn Đắc Lộc - Lê Văn Tiến – Ninh Đức Tốn – Trần Xuân Viết (2006) , Sổ tay công nghệ chế tạo máy , Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Đắc Lộc - Lê Văn Tiến – Ninh Đức Tốn – Trần Xuân Viết (2006) , Sổ tay công nghệ chế tạo máy , Tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 10 Nguyễn Đắc Lộc - Lê Văn Tiến – Ninh Đức Tốn – Trần Xuân Viết (2006) , Sổ tay công nghệ chế tạo máy , Tập 3, Nhà xuất khoa học kỹ thuật ... 2.1 Máy trộn thức ăn chăn ni 3A Hình 2.2 Máy trộn thức ăn chăn ni chữ V Hình 2.3 Máy trộn thức ăn gia súc trục ngang Hình 2.4 Máy trộn thức ăn gia súc trục vít đứng 2.4 Các phương án thiết kế. .. Máy trộn thức ăn gia súc chữ V Hình 2.3 Máy trộn thức ăn gia súc trục ngang Hình 2.4 Máy trộn thức ăn gia súc trục vít đứng Hình 2.5 Máy trộn kiểu vít đứng Hình 2.6 Cánh trộn máy trộn băng xoắn... Mục tiêu đề tài Thiết kế máy trộn thức ăn gia súc suất 300kg/ Lập vẽ lắp vẽ chế tạo số chi tiết máy trộn thức ăn gia súc suất 300kg/giờ CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Phân tích