QUY TRÌNH THIẾT KẾ
4.1 Chọn động cơ và phân bố tỷ số truyền 4.1.1 Chọn động cơ 4.1.1 Chọn động cơ - Moment đẳng trị : Mdt = P.D 2 = 300.1000.10−3 2 = 150 Nm. - Công suất đẳng trị : Pdt = Mdt.n 9550 = 150.120 9550 = 1,88 Kw - Hiệu suất chung của các bộ truyền : η = η1.η2= 0,96.0,995= 0,95 Trong đó:
η1= 0,96 - hiệu suất bộ truyền đai. η2= 0,995 - hiệu suất cặp ổ lăn. - Công suất cần thiết của động cơ :
Pct= 𝑃𝑑𝑡 η = 1,88 0,95 = 1,96 Kw - Chọn động cơ:4A100S4Y3: • Cơng suất: 3 Kw • Số vịng quay: 1420 (vịng/phút) • Hiệu suất: 82% • Tỉ số momen cực đại: 2,2 - Công suất thực đông cơ:
24
Pdc > Pct , 2,46 >1,96 => động cơ thỏa mãn điều kiện
4.2.2 Phân phối lại tỉ số truyền
• uchung = ndc nct = 1420 63,66 = 22,3 • nct = 60000.𝑉 𝜋.𝐷 = 60000.1 𝜋.300 = 63,66 v/p • ud = uc 5 = 22,3 5 = 4,46 - Công suất làm việc trên trục: PI = Pdt η1.η2 = 1,88 0,96.0,995 = 1,96 Kw Pdc = PI η1.η2 = 1,96 0,96.0,995 = 2 Kw - Tốc độ quay của trục: ndc = 1420 v/p nI = ndc ud = 1420 4,46 = 318,38 v/p - Momen xoắn trên trục:
Tdc = 9,55.106 . Pdc ndc = 9,55.106 . 2 1420 = 13450,70 N.mm TI = 9,55.106 . PI nI = 9,55.106 . 1,96 318,38 = 58791,38 N.mm
25
Bảng 4.1: Tổng hợp kết quả phân bố tỉ số truyền
4.2 Thiết kế bộ truyền đai
Số liệu đầu vào: Cơng suất P = 2 Kw
Số vịng quay: n = 1420 vòng/phút Tỉ số truyền: u = 4,46
4.2.1 Chọn loại đai
Dựa theo cơng suất và số vịng quay ta chọn đai loại O theo hình 4.13 trang 59 sách tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1.
p = 1200kg/m3 Chọn đai thang vải cao su có: E ∈ (100 ÷ 350)MPa - Thơng số đai loại O:
bt = 8,5 mm b = 10 mm h = 6 mm y0 = 2,1 mm Động cơ Trục I Tỉ số truyền u 4,46 5 Công suất P (Kw) 2 Kw 1,96 Kw Số vòng quay n (v/p) 1420 v/p 318,38 v/p Moment xoắn T (N.mm) 13450,70 N.mm 58791,38 N.mm
26 A = 47 mm 2
- Chiều dài đai: L = 400 - 2500 mm d 1 : 70-140 mm Chọn d min = 70 mm
4.2.2. Xác định các kích thước và thông số bộ truyền
Theo bảng 4.13 chọm đường kính bánh đai nhỏ d1 = 70 mm - Vận tốc đai:
v = π.v1.𝑑1
60000 = 𝜋.1420.70
60000 = 5,2 m/s < vmax = 25 m/s Theo cơng thức (4.2), với ε = 0,01 đường kính bánh đai lớn d2 = u.d1 ( 1- ε ) = 4,46.70 ( 1- 0,01) = 309,01 mm
=> Chọn đường kính tiêu chuẩn d2= 315 mm, theo bảng 4.21/trang 63 sách tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1. - Tính lại tỉ số truyền: ut = 𝑑2 𝑑1.(1−𝜀)= 315 70.(1−0,02) = 4,54 Sai số tỉ số truyền: ∆u = (𝑢𝑡−𝑢) 𝑢 = 4,54−4,46 4,46 = 2% < 4%
- Xác định chiều dài đai sơ bộ:
as = 2.(d1 + d2 ) = 2. ( 315 + 70) = 770 mm, chọn as = 710 mm
L = 2a + 𝜋.(𝑑1+𝑑2)
2 +(𝑑2−𝑑1)² 4𝑎
27 = 2.710 + 𝜋.(70 +315)
2 + (315−70)²
4.710 = 2045,89 mm
Chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn: Ltc= 2000 mm (theo bảng 4.13/trang 59 sách sách tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1).
- Khoảng cách trục chính xác theo chiều dài đai tiêu chuẩn: a = 𝑘+√𝑘2−8∆² 4 = 1395,24 +√1395,242−(8.122,5)² 4 = 597,09 mm Với: k = L - 𝜋.(𝑑1+𝑑2) 2 = 2000 - 𝜋.(70 +315) 2 = 1395,24 ∆ = (𝑑2−𝑑1) 2 = (315−70) 2 = 122,5 - Kiểm nghiệm khoảng cách trục chính xác: 2(d1 + d2 ) ≥ 597,09 ≥ 0,55 (d1 + d2 ) + h <=> 2(70 + 315) ≥ 597,09 ≥ 0,55( 70 + 315) + 6
<=> 770 ≥ 597,09 ≥ 217,75 (khoảng cách trục đạt điều kiện) - Góc ơm đai 𝛼1 = 180°- (𝑑2−𝑑1).57° 𝑎 = 180° −(315−70).57° 597,09 = 156,61 Góc ơm đai: 𝛼1 ≥ 120
=> Không xảy ra hiện tượng trơn trượt - Chọn số dây đai Z:
Z ≥ 𝑃1
[𝑃0]𝐶𝛼𝐶𝑧𝐶𝑢𝐶𝐿𝐶𝑟𝐶𝑣 (theo 4.48/trang 165 giáo trình cơ cở thiết kế máy) - Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ơm đai:
28 - Hệ số ảnh hưởng số dây đai ta chọn sơ bộ: 𝐶𝑧= 1
- Hệ số ảnh hưởng đến tỉ số truyền: 𝐶𝑢= 1,14
- Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai: 𝐶𝐿= √𝐿 𝐿𝑂 6 = √2000 1320 6 = 1,07 - Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng: 𝐶𝑟= 0,9 - Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: 𝐶𝑣= 1- 0,05( 0,01.v2 -1) = 1- 0,05(0,01.5,22 – 1) = 1,04
- Po = 3 (theo đồ bảng 4.19 trang 62 sách tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1) Z ≥ 𝑃1 [𝑃0]𝐶𝛼𝐶𝑧𝐶𝑢𝐶𝐿𝐶𝑟𝐶𝑣 = 1,96 3 . 0,95 . 1 . 1,14 . 1,07 . 0,9 . 1,04= 0,60 => Chọn Z= 1 - Độ dày đai: 𝛿 = 𝑑1 40 = 𝑑1 40 = 0,175
Tỉ số (𝛿/𝑑1)max nên dùng là 1/40 cho đai vải cao su. - Chiều rộng bánh đai và đường kính ngồi bánh đai + Chiều rộng bánh đai:
B= (Z-1)t + 2e = (1-1).12 + 2.8= 16 mm
29 + Đường kính ngồi bánh dẫn: Dn1 = D1 +2ho = 70 + 2.2,5 = 75 mm + Đường kính ngồi bánh bị dẫn: Dn2 = D2 +2ho = 315 + 2.2,5 = 320 mm 4.2.3 Tính lực tác dụng lên trục
- Lực căng đai bang đầu: Fo = 780.𝑃1.𝐾đ 𝑣.𝐶𝛼.𝑧 + Fv = 780.1,96.0,9 5,2.0,95.1 + 1,65= 278,52 N Với: 𝐾đ=𝐶𝑟= 0,9 Fv = qm .v2 = 0,061 .5,22 = 1,65N
( qm tra bảng 4.22 trang 64 sách tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1) - Lực tác dụng lên trục: F𝛾 = 2Fo. sin(𝛼1 2) = 2.278,52. sin(156,61 2 )= 545,47 N - Lực vịng có ích: Ft = 1000.𝑃1 𝑣1 = 1000.1,96 5,2 = 376,92 N - Ứng suất lớn nhất sinh ra trong đai: 𝜎max = 𝐹0 𝐴 + 𝐹𝑡 2𝐴 + P.v2.10-6 + 2.𝑦0 𝑑 . E = 278,52 47 + 376,92 2.47 + 1200. 5,22 .10-6 + 2.2,1 70 . 100 = 15,96 MPa - Tuổi thọ đai: Lh = ( 𝜎𝑟 𝜎𝑚𝑎𝑥 ) 𝑚 .107 2.3600.𝑖 = ( 9 15,96 )8.107 2.3600. 2000 5,2 = 5462 ( h)
30 Trong đó: 𝜎𝑟= 9 Mpa i= 𝑣 𝐿 = 5,2 2000 = 2,6.10-3 1/s
m= 8 : là số mũ đường cong mỏi của đai thang
Bảng 4.2: Tổng hợp kết quả tính tốn các thơng số bộ truyền
Loại đai thang Loại O Đường kính nhỏ d1= 70 mm Đường kính bánh lớn d2= 315 mm Chiều rộng đai b = 10 mm Chiều dài đai Ltc= 1400 mm Khoảng cách trục a = 397,09 mm
Góc ơm đai α1= 156,61 mm
Chiều rộng bánh đai B= 16 mm Lực căng ban đầu Fo = 278,52 N Lực tác dụng lên trục F𝛾 = 545,47 N
31
4.2.4 Dao cắt và chế độ cắt
Các thơng số thích hợp của dao như sau:
Đối với các chi tiết có đường kính ≤ 40 mm thì góc cắt β = 25 ÷ 35o và đường kính ≥ 40 mm thì góc cắt β = 35 ÷ 45o , góc nghiêng của dao 5o ÷ 20o , góc sau α = 13 ÷ 15o
Hình 4.1 : Các thơng số dao gọt
Trong đó: α : Góc sau β : Góc cắt 𝛾 : Góc trước
𝐷 : Đường kính trái dừa ℎ : Chiều dày lát cắt
32
Hình 4.2: Bản vẽ lắp
4.3 Thiết kế các chi tiết máy 4.3.1. Thiết kế khung máy 4.3.1. Thiết kế khung máy
- Chọn thép V 30x30x3 để làm khung máy. Khung được kết nối bằng các mối hàn, để khung được vững chắc hơn.
33
Hình 4.3: Khung máy
- Bên cạnh đó thì khung m gọt dừa tươi cũng phải được thiết kế vững chắc, dễ dàng tháo lắp khi sữa chữa.
34
4.3.2 Thiết kế bộ truyền đai
- Bánh đai nhỏ:
Hình 4.5: Bánh đai nhỏ
35
Hình 4.6: Bánh đai lớn 4.3.3 Dây đai 4.3.3 Dây đai
Chiều dài dây đai: L = 1400 mm
36
4.3.4 Thiết kế bàn chông
- Dùng để giữ trái dừa khơng bị rớt ra ngồi khi cắt và làm trái dừa xoay đều quanh lưỡi dao.
Hình 4.8: Bàn chơng 4.3.5 Thiết kế thanh định vị
37
Hình 4.9: Thanh định vị 4.3.6 Thiết kế bàn đạp 4.3.6 Thiết kế bàn đạp
- Dùng để đẩy trái dừa lên dao 2, cắt phần đầu trái dừa.
38
4.3.7 Thiết kế trục chính
- Đường kính truc: Ø20 mm
Hình 4.11: Trục chính 4.3.8 Thiết kế bộ phận cắt 4.3.8 Thiết kế bộ phận cắt
- Dao 1: Dao cắt xung quanh
39 - Dao 2: Dao cắt phần đầu
Hình 4.13: Dao cắt phần đầu
40 Chương 5 THI CƠNG 5.1 Trình tự lắp ráp Hình 5.1: Bản vẽ lắp - Bước 1: Lắp khung (4)
- Bước 2: Lắp con trượt (7), tay kéo ( 15) - Bước 3: Lắp trục chính (2)
- Bước 4: Lắp bạc dẫn hướng (10) - Bước 5: Lắp bộ truyền đai - Bước 6: Lắp bàn đạp (1) - Bước 7: Lắp động cơ (19)
41 - Bước 9: Kiểm tra lại máy, vận hành - Bước 10: Hoàn thiện máy
5.2 Nguyên lý hoạt động
Nhấn nút SART, động cơ (19) quay truyền lực qua bộ truyền đai làm trục chính quay đều dừa được định tâm bằng bàn chơng (12) và thanh định vị (5) . Đồng thời, cầm tay kéo (15) kéo về để dao 1 (13) tịnh tiến cắt phần vỏ ngoài của quả dừa, tiếp đến dùng chân thuận đạp vào bàn đạp (1) để đẩy quả dừa lên con dao 2 (14) cắt phần đầu dừa. Bước cuối ta đẩy dao 3 (3) tịnh tiến cắt phần đích dừa. Và nhấn nút OFF động cơ dừng.
5.3 Mô phỏng khung máy
42
Bảng 5.1: Chuyển vị của khung khi có lực tác dụng.
Tên Loại Nhỏ nhất Lớn nhất
Chuyển vị URES: Resultant Displacement (kết
quả sự chuyển vị)
1000mm 1735mm
Bảng thể hiện sự chuyển vị của khung khi có lực tác dụng. Điểm chuyển vị lớn nhất là 1735mm và điểm chuyển vị nhỏ nhất là 1000mm.
43
5.3.2 Mô phỏng ứng suất của khung Bảng 5.2: Ứng suất của khung. Bảng 5.2: Ứng suất của khung.
Tên Loại Nhỏ nhất Lớn nhất
Ứng suất Ứng suất von Mises 579.805,188 N/m2 Nút: 294 44.776,556,00 N/m2 Nút: 295
Bảng thể hiện ứng suất uốn của khung. Điểm ứng suất nhỏ nhất của khung là579.805,188 N/m2 ,nút: 294 và ứng suất lớn nhất 44.776,556,00 N/m2nút: 295
44
5.3.3 Mô phỏng chuyển vị của dao
- Điểm chuyển vị nhỏ nhất là 1000mm. - Điểm chuyển vị lớn nhất là 3757mm
45
5.3.4 Mô phỏng ứng suất của dao
- Ứng xuất cho phép là 1.829 N/m^2 - Ứng xuất Giới hạn là 9.665 N/m^2
46
Chương 6
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN
6.1 Đánh giá kết quả
Trong q trình thiết kế, tính tốn “ Thiết kế, Chế Tạo Máy Gọt Dừa Tươi”,
chúng em nhận thấy có một số vấn đề sau:
-Các chi tiết được thiết kế gọn nhẹ,đơn giản và dễ chế tạo. Việc bố trí, lắp đặt cũng như vận hành,sửa chữa, bảo trì đều được thực hiện dễ dàng. Các chi tiết đều được thiết kế với dộ an toàn cao.
-Vật liệu chế tạo chủ yếu là thép C45 và Inox, độ chính xác của các chi tiết hầu hết khơng địi hỏi cao, hình dáng các chi tiết khơng q phức tạp do đó có thể gia cơng trên máy cơng cụ thơng thường. Do đó giá thành sản phẩm không qua cao. -Máy chỉ cần một người vận hành, khơng địi hỏi cơng nhân có tay nghề cao, có thể cơ khí hóa cơng đoạn cấp và lấy sản sau khi hoàn thành.
-Máy làm việc với năng xuất cao, chính xác đảm bảo chất lượng của từng công đoạn. Các công đoạn được thực hiện gần như cùng một lúc với nhau một cách nhanh chóng an tồn cho người cơng nhân vận hành máy.
Do thời gian có hạn, tài liệu tham khảo cịn hạn chế, cũng như kinh phí để sản xuất thử chưa có nên việc chế tạo chạy thử cịn chưa có. Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của các phần mềm trong việc mơ phỏng chạy thử nghiệm thì phần nào đã làm rõ được công dụng cũng như nguyên lí hoạt động của máy.
Cuối cùng, dù đã rất cố gắng nhưng đề tài khó tránh khỏi những thiếu xót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của q thầy cơ để đề tài có tính thực tiễn hơn. Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy , cùng các
47
thầy cô trong Viện kỹ thuật Hutech đã giúp chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
6.2 Kết luận
Với sự hướng dẫn tận tình của các thầy, sau khi hồn thành đồ án tốt nghiệp nhóm em đã hiểu thêm được nhiều điều về vấn đề gia cơng, chế tạo, lắp ráp máy… Ngồi ra nhóm em cịn học được phương pháp thiết kế tài liệu chế tạo máy. Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ thầy Th.S Vũ Thế Mạnh đã giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
6.3 Hướng dẫn sử dụng bảo quản:
+Hướng dẫn sử dụng:
-Nguồn điện sử dụng cho động cơ là nguồn điện 220V thường sử dụng ở các hộ gia đình. Sau khi cấp điện, máy có hai chế độ điều khiển, điều khiển bằng tay và điều khiển tự động. Công việc của người sử dụng máy là đặt quả dừa lên bàn chơng trên máy. Sau đó cho dao vào cắt
-Với cách vận hành dễ dàng này người sử dụng không cần phải có tay nghề cao cũng có thể vận hành một cách dễ dàng và tuần thục.
+Cách bảo quản:
-Máy hoạt động cần phải được châm dầu ở những vị trí có tiếp xúc ma sát( ổ bi, trục vít me đai ốc, thanh truyền đai ốc bi).
-Vệ sinh máy sạch sẽ sau khi sử dụng.
-Máy cần được bảo dưỡng và kiểm tra định kì mỗi 3 tháng. Khi máy xảy ra sự cố hay truc trặc ở một cơng đoạn nào đó thì cần phải được kiểm tra sửa chữa.
-Không được để máy làm việc quá tải, quá công suất quy định vì có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy.
48
-Không leo trèo lên máy, hút thuốc, gác chân lên máy khi họat động. -Cúp cầu dao ngắt điện khi không sử dụng máy.
49
Tài liệu kham khảo
[1]. GS.TS. NGUYỄN HỮU LỘC
GIÁO TRÌNH CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh - 2018 [2]. LÊ VĂN UYỂN
HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ, TẬP 1 Nhà Xuất Bản Giáo Dục
[3]. TRỊNH DUY ĐỖ
GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP
Nhà Xuất Bản Hà Nội 2005
[4]. Nguyễn Thị Thủy – Giám đốc Trung Tâm dừa Đồng Gò https://vi.wikipedia.org/wiki/D%E1%BB%ABa - 2016 https://duaxiemvietnam.wordpress.com/dua-kho/
50
PHỤC LỤC
51
52
53
54
55
56
57
58
700 700 300 30 130 230 550 350 210 330 180 15/8 KHUNG
375 375 25 5 270 258 A A 2 15/8
A A R40 R25 24 30 20 8 A A 15/8
6 14 30 8 R35 R30 A A A A 15/8
10 18 26 0,1 24 10 20 A A A A 15/8
10 185 160 R40 50 6 15/8
280 190 8 20 80 40 40 15/8
30 510
R5
190 R5
20
200
370 400 R4 R4 15 18 20 96 5 5 18 15/8
R55
R45
20 R85
R75
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Th.S V Bulong M8 Khung 1 1 1 1 1 1 1 22 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Inox Inox Inox Inox Inox