5. Nội dung nghiên cứu
3.5.Tính toán kiểm nghiệm thiết kế ổ lăn
3.5.1.Yêu cầu kĩ thuật
+ Đ−ờng kính ngoài : 56mm + Tốc độ quay max : 2000vg/ph + Nhiệt độ làm việc : < 1000c + Phản lực tại gối tựa A bên trái :
Fr1 = A12 +A22 = 3782+822 =387(N) + Phản lực tại gối tựa B bên phải :
Fr2 = B12+B22 = 1842+242 =186(N)
+ Lực dọc trục : Fa =112,5(N)
+ Hệ số quá tải : K =2 + Số giờ làm việc : 20000h
3.5.2.Tính toán thông số ổ lăn
+ Do lực dọc trục nhỏ nên ta chọn ổ bi đỡ một d2y
+ Vì cơ cấu máy nhỏ, gọn nhẹ nên ta chọn ổ loại đ−ờng kính cỡ nhẹ, chiều rộng hẹp với kí kiệu ổ là SKF 61800 dùng cho cả hai gối tựa nhằm dễ chế tạo và thay thế . + Tra bảng số liệu ta có : = = = 38000 min 650 9950 0 r N C N C (Theo SKF.com )
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 74
Với ổ lăn lắp gần Puli chịu tải trọng lớn hơn a tinh PL C 1 = (Công thức 17.14-CTM tập2) C : khả năng tải động (N)
Trong đó L : Tuổi thọ (Triệu vòng quay) q : số mũ (với ổ bi thì q = 3) P : tải trọng Tỉ số 0,17 650 5 , 112 0 = = C Fa - Tra bảng 17.1 ta có : e = 0,34 Vì vòng quay V =1 nên 0,3 387 . 1 5 , 112 . = = r a F V F > e Nên do đó X = 1 và Y = 0
+ Với điều kiện làm việc nên chọn Kd =1 Va Kt =1 (Bảng 17.2) Theo công thức 17.17 thì P =387.1 = 387(N)
+ Hệ số quy đổi : KHE =0,5(Bảng 10.9 –CTM tập1) Số giờ làm việc t−ơng đ−ơng : LHE =0,5.2000=1000h
+ Theo công thức 17.28 thì LE =60.10−6.n.LHE =60.10−6.2000.1000 = 120triệu vòng
+ Hệ số khả năng tải : C = 387.3120 =1805N <Cbang
+ Khả năng tải tĩnh t−ơng đ−ơng :
X0 =0,6;Y0 =0,5 theo công thức 17.23 và K =2 thì Po = (0,6.387+0,5.186).2 = 650(N)
+ Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải tĩnh theo điều kiện Po ≠ Co Trong đó : Po = 650 N
Co = 650 N vẫn thoả m2n điều kiện Vậy ta có thể chọn ổ lăn đỡ cỡ nhẹ
Nh− vậy, qua kiểm tra ô bi, tuổi thọ của ô bi đáp ứng yêu cầu, tính toán bằng Design Accelerator cho số liệu chính xác và nhanh chóng.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 75
Kết luận ch−ơng 3
Trên cơ sở thiết kế sơ bộ ở ch−ơng 2, ch−ơng 3 sử dụng Design Accelerator để tính toán so sánh. Chọn các chi tiết cơ bản để tính toán so sánh. Chi tiết trục, then, bộ truyền đai và ổ bi. Kết quả tính toán cho thấy:
1. Tính toán bằng ph−ơng pháp thông th−ờng và tính toán bằng Design Accelerator đều dựa trên cùng 1 cơ sở là các công thức tính toán chi tiết máy, theo sổ tay truyền thống.
2. Việc tính toán bằng Design Accelerator cho độ chính xác cao. Do đ−a đ−ợc nhiều điều kiện ban đầu và điều kiện biên để tính, cập nhật đ−ợc các điều kiện về hình học, về vật liệu...các công thức tính toán chi tiết hơn. Đó là tính −u việt của tính toán bằng máy tính.
3. Design Accelerator cho số liệu tính tin cậy vì đ−ợc giải bằng các thuật toán hiện đại. Đồng thời sử dụng phần mềm tính toán nên tính nhanh không bị nhầm lẫn.
4. Design Accelerator cho phép tính toán lặp để tìm các giá trị tối −u kết cấu. Khi thấy hệ số an toàn quá lớn, các giá trị tính toán quá nhỏ so với khả năng chịu đựng của vật liệu, có thể điều chỉnh kích th−ớc để tận dụng tiềm năng chịu lực của vật liệu, tiết kiệm vật liệu.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 76
Ch−ơng 4
mô hình 3d bằng inventorvà Mô phỏng kiểm nghiệm bền bằng inventor STRESS ANALYSIS 4.1. Xây dựng mô hình 3D máy và các chi tiết (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.1.1. Thiết kế mô hình 3D trục
Trục chuyển ủộng có vai trò gá ủặt các chi tiết và truyền chuyển ủộng từ ủộng cơ tới bộ phận công tác. Bằng công cụ Design Accerator chúng ta chỉ cần nhập số liệu, thông số kích thước của trục theo ủịnh hướng tính toán, sẽ xuất ra cho người thiết kế bản vẽ mô hình 3D của trục như sau :
Hình 4-1. Hình dạng của trục
Xuất bản vẽ 3D sang 2D :
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 77
4.1.2. Thit k mô hình 3D dao ct
- Mô hình 3D dao cắt :
Hình 4.3. Hình dạng dao thái
- Xuất bản vẽ sang bản vẽ 2D:
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 78
Hình 4.5. Cụm các chi tiết dao thái, cánh gạt
4.1.3. Thiết kế mô hình 3D cụm dao cắt
- Cụm dao cắt thực hiện nhiệm vụ chủ yếu là cắt gọt các sản phẩm nông sản ủược ủưa vào
- Mô hình 3D cụm dao cắt - Nguyên lý
Cụm dao cắt bao gồm : + 3 dao ủặt so le với 6 lưỡi cắt tạo thành + 2 cánh gạt sản phẩm
- Nhiệm vụ
+ Dao cắt : Cắt gọt các sản phẩm ủược ủưa vào
+ Gạt sản phẩm: ðẩy các sản phẩm sau khi cắt ủưa ra ngoài (Tránh kẹt lại)
+ Ốc và bulông: Gá ủặt và giữ chặt dao, gạt sản phẩm. ðồng thời truyền chuyển ủộng từ trục tới dao .
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 79
4.1.4. Thiết kế lắp ráp cụm Trục - Ổ lăn
- Mô hình 3D
Hình 4.6
- Cụm Trục - Ổ lăn sẽ xác ủịnh vị trí của hai gối ủỡ trên trục sau cho
ủảm bảo ủộ cứng vững, phân bốủều tải trọng trên trục khi trục làm việc . - Mô hính xuất sang 2D
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 80 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.8.Mô hình 3D máy thái cắt dạng đĩa trục nằm ngang 4.2. Mô phỏng kiểm nghiệm dao thái cắt
Dữ liệu đầu vào bài toán nh− sau: - Kích th−ớc dao 400 x 51 x 10 - Vật liệu là hợp kim thép có thông số nh− sau:
Modul Young : 2.05e+005 MPa Hệ số Poatxong: 0,3
a) Tr−ờng ứng suất
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 81
Hình 4.10.Tr−ờng ứng suất theo nguyên lý cực đại
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 82
Hình4.12.Tr−ờng biến dạng
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 83
4.3. Mô phỏng tr−ờng ứng suất, biến dạng, chuyển vị của cánh gạt vật liệu
4.3.1. Tr−ờng ứng suất C−ờng độ ứng suất C−ờng độ ứng suất Hình 4.14. Tr−ờng ứng suất hiệu dụng Hình 4.15.Tr−ờng ứng suất theo nguyên lý cực đại
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 84
4.3.2. Tr−ờng biến dạng
4.3.3. Vùng nguy hiểm
Xem xét các giá trị lớn nhất của ứng suất, biến dạng cho thấy chúng đều nằm trong vùng an toàn, đảm bảo bền của cánh gạt. Với tr−ờng các vị trí an toàn cho thấy cánh gạt làm việc ổn định không bị biến dạng quá mức làm mất khả năng làm việc của chúng.
Hình 4.17 Tr−ờng biến dạng tổng
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 85
4.4. Mô phỏng tr−ờng ứng suất biến, biến dạng, chuyển vị và vùng nguy hiểm của trục hiểm của trục
Thông số mô phỏng
Mô men xoắn: T = 1725 (N.mm)
Các ràng buộc và đặt tải quy về tâm trục nh− hình Vù
Sau khi mô ta đ−ợc kết quả tr−ờng ứng suất, biến dạng, chuyển dịch và các vùng nguy hiểm nh− sau:
4.4.1. Tr−ờng ứng suất
Hình 4.20.Tr−ờng ứng suất Von
Mises Hình 4.21.Tr−ờng ứng suất theo nguyên lý thứ nhất
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 86
4.4.2. Tr−ờng chuyển dịch
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.23.Chuyển dịch tổng Hình 4.24.Chuyển dịch theo ph−ơng X Hình 4.22.Tr−ờng ứng suất theo
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 87
Hình 4.25.Chuyển dịch theo ph−ơng Y Hình 4.26.Chuyển dịch theo ph−ơngZ
4.4.3. Tr−ờng biến dạng
4.4.4.Vùng nguy hiểm
Hình 4.27.C−ờng độ biến dạng Hình 4.28.Tr−ờng biến dạng theo nguyên
lý thứ nhất
Hình 4.29.Tr−ờng biến dạng theo nguyên
lý thứ ba
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 88
Khảo sát vùng nguy hiểm nh− hình trên với các thông số mô phỏng đ2 cho, ta thấy rằng trục làm việc trong miền an toàn. Nh− vậy có thể thấy việc tính toán dựa vào các sổ tay truyền thống và mô phỏng trên module Stress Analysis t−ơng rất phù hợp với nhau. Tuy nhiên việc tính toán bằng mudule này có tốc độ tính toán nhanh hơn, rút ngắn thời gian và có thể thay đổi nhiều ph−ơng án thiết kế để tối −u.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 89
Kết luận và kiến nghị
1. Thiết kế chế tạo một thiết bị là một công việc khá phức tạp, qua rất nhiều b−ớc tốn nhiều công sức. Ph−ơng pháp thiết kế kinh điển dựa trên các kiến thức về cơ học , nguyên lý máy, sức bền vật liệu. Nh−ng do công cụ tính toán lạc hậu nên tốn nhiều thời gian, nhất là sau thiết kế xong phải qua chế thử, vừa tốn sức lực vừa tốn tiền của. Thời đại thông tin với các phần mềm công nghiệp mở ra một giai đoạn lịch sử cho ngành thết kế cơ khí. Nhờ phần mềm tiến hành thiết kế, tính toán kết cấu sơ bộ, tính toán lại bằng phần mềm tính toán, sau đó dựng hình 3D và tính toán kiểm nghiệm bằng phần mềm phân tích. Ph−ơng pháp mới giảm thiểu khâu chế thử và nhanh chóng đ−a sản phẩm ra thị tr−ờng.
2. Máy thái lát đ−ợc lấy làm một thí dụ, một thiết bị thông dụng trong nông nghiệp, chăn nuôi, xử lý môi tr−ờng, kể cả sinh hoạt của con ng−ời. Ch−ơng 2 thiết kế sơ bộ để cho đ−ợc các kích th−ớc và kết cấu của thiết bị. Các kết cấu này ch−a tối −u, tuy đ2 có tính toán, ch−a đ−a ra hết các thông số lực và kết cấu. Thiết kế sơ bộ để lấy số liệu làm cơ sở cho thiết kế tối −u.
3. Sau khi đ2 có mô hình 3D sơ bộ, sử dụng INVENTOR- DESIGN ACCLERATOR để tính toán thiết kế, với các yếu tố ban đầu đ−ợc tính ở ch−ơng 2. Các kết quả tính toán chính xác hơn, tiệm cận điều kiện tối −u.
4. Để khẳng định tính tối −u của thiết kế, cần sử dụng mô đun Dynamic Simulation để mô phỏng hoạt động sau đó dùng STRESS ANALYS để phân tích tr−ờng ứng suất và biến dạng theo điều kiện bền năng l−ợng, khẳng định điều kiện làm việc và hệ số an toàn.
5. Ph−ơng pháp thiết kế mới có rất nhiều −u điểm, nh−ng, đây là ph−ơng pháp liên quan đến công nghệ cao, đến các kiến thức chuyên sâu. Vì vậy, để sử dụng và chuyển giao rộng r2i ph−ơng pháp này, cần phải bồi d−ỡng các kiến thức cơ bản và đ−ợc huấn luyện kỹ về sử dụng phần mềm công nghiệp. Luận văn tốt nghiệp cao học này mới dựng lên một ph−ơng pháp
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 90
mang tính khởi tạo, những vấn đề đ2 giải quyết chứng minh tính −u việt của ph−ơng pháp thiết kế, các ảnh đồ phân tích ứng suất, các số liệu kết quả đ2 cho bức tranh toan diện về độ bền của các chi tiết và kết cấu.
Kiến nghị đ−ợc nghiên cứu sâu hơn về công nghệ mới này, dần đ−a công nghệ thiết kế này vào trong đào tạo của các tr−ờng Cao đẳng và Đại học ngành cơ khí. Chắc chắn sự ứng dụng ph−ơng pháp thiết kế mới sẽ mang lại kết quả cao trong đào tạo và hình thành kỹ năng cho ng−ời kỹ s−.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 91
Tài liệu tham khảo
[1] Bài giảng thiết bị bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm, Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
[2] Bài giảng Lý thuyết tính toán thiết bị chế biến l−ơng thực, Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
[3]. Bài giảng. Lý thuyết tính toán thiết bị chế biến rau quả, Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
[4]. Bài giảng Kỹ thuật chế biến nông sản- thực phẩm, Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
[5]. Bài giảng Tự động hoá trong chế biến nông sản, Đại học Nông nghiệp Hà Nội. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[6]. Trần Đức Dũng, Giáo trình máy và thiết bị nông nghiệp, Tập I và tập II. [7] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, Tập 1 và tập 2, NXB Giáo dục [8] Lê Xuân Hảo, Cơ sở khoa học xác định một số thông số của máy cắt
mỏng khoai tây, Luận án tiến sỹ kỹ thuật 2004.
[9] A.IA. Khôcolob, Cơ sở thiết kế máy chế biến thực phẩm, NXB KHKT 1976.
[10] Đinh Bá Trụ, H−ớng dẫn sử dụng INVENTOR, NXB KVKTQS [11] Tuyển tập thiết kế hệ dẫn động cơ khí, NXB Khoa học và kỹ thuật [12] PGS. TS. Phạm Xuân V−ợng, PGS.TS.Trần Nh− Khuyên, (2006) Kỹ
thuật bảo quản nông sản. NXB Nông nghiệp [13] Tài liệu trên mạng Internet, Google.com