σ σ= (CT 9-23, trang233, [10])
4.7.1. Thân thùng quay: a Chọn vật liệu:
a. Chọn vật liệu:
Đối với sản phẩm là cà phê, vấn đề vệ sinh an tồn thực phẩm được đặt lên hàng đầu, vì vậy khi chọn vật liệu chế tạo thùng trộn,ngồi các yêu cầu cơ bản như: tải trọng lớn hay nhỏ, khả năng cơng nghệ, cơ tính vật liệu… ta cịn phải lưu ý kĩ về vấn đề vệ sinh an tồn thực phẩm.
Các loại vật liệu như thép, gang khơng đảm bảo được vệ sinh thực phẩm vì dễ bị oxi hĩa gây gỉ sét. Vì vậy ở đây ta chỉ phân tích đặc tính của 2 loại vật liệu cĩ độ sạch cao là Nhơm nguyên chất và thép khơng gỉ Crơm – Niken.
Thép khơng gỉ Crơm – Niken Nhơm nguyên chất - Tính chống ăn mịn rất cao (cĩ thể
làm việc trong mơi trường axít) nên được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp thực phẩm.
- Tính cơng nghệ tốt
- Độ bền cao (ở trạng thái biến cứng sau biến dạng nguội cĩ thể đạt độ bền rất cao σb = 1000 N/mm2).
- Giá thành cao do cĩ lượng Niken cao.
- Tính chống ăn mịn cao.
- Tính cơng nghệ thấp.
- Độ bền tương đối thấp nên hầu như khơng dùng làm các chi tiết máy. Tính dẻo cao (ψ = 85%, δ = 40%) nên rất dễ biến dạng ở trạng thái nguội và nĩng.
- Giá thành tương đối rẻ. Qua việc so sánh hai loại vật liệu trên ta chọn thép khơng gỉ Crơm – Niken. Chọn vật liệu chế tạo thùng trộn là Inox SUS 304L với các đặc tính sau:
C Si Mn P S Cr Ni Nb Cu Co N
Sơn
- Khối lượng riêng: ρ = 7900 kg/m3 - Độ cứng: 201 HB
- Giới hạn bền: σb = 600 N/mm2 - Giới hạn chảy: σ0,2 = 220 N/mm2
b. Kiểm nghiệm độ bền của thùng trộn:
Khi tính tốn sơ bộ cĩ thể lấy bề dày thành thùng từ 0,004 đến 0,007 đường kính thùng.
δ = 5,2 ÷ 9,1 mm Chọn δ = 6mm
Nếu tính tốn thùng như là dầm nằm trên 2 điểm tựa cĩ tải trọng phân bố đều thì chiều dày thùng nhận được rõ ràng là khơng đủ bởi vì moment quán tính của thùng lớn. Vì vậy để đảm bảo độ cứng cần lấy ứng suất cho phép của vật liệu trong giới hạn từ 5 – 10 MPa. Chọn [σ] = 5 MPa Ta cĩ: msp = 200kg, thùng quay với vận tốc n = 10 vg/ph. Khối lượng thùng: mth = π(D2 – d2).L.ρ/4 = π(1.32 – 1,2882).1,56.7900/4 = 300,5kg Tải trọng tác dụng lên tồn bộ thùng: Q = (mth + msp). 9,81 = (300,5 + 200).9,81 = 4910 N Tải trọng phân bố đều trên chiều dài thùng:
Sơn
Hình 4.12
Vì phản lực của 2 con lăn đỡ triệt tiêu nhau nên ta cĩ thể tính theo sơ đồ sau:
Hình 4.13
VA = VB = qL/2 = 2455 N ⇒ biểu đồ moment uốn: Mxmax = qL2/8 = 957,45 Nm Ưùng suất lớn nhất của thùng:
M W
σ = (N/m2)
W : moment cản uốn của thùng. W = D2 1,3 0,0062
4 4
Sơn
⇒σ = 957,450,0079 = 0,12 MPa < [σ] = 5 MPa Vậy thùng đủ bền.
4.7.2. Vành đai:
Vành đai là một vịng thép lắp cứng hay lắp tự do trên thùng. Chọn vật liệu chế tạo vành đai là thép CT5.
Chiều rộng vành đai b cĩ thể xác định phụ thuộc vào đại lượng tải trọng riêng cho phép trên 1cm chiều dài tiếp xúc của vành đai với bề mặt con lăn.
1P P b P = (m) Trong đĩ:
P1 : phản lực của con lăn, N P1 = VB /2cosα
Với α : gĩc giữa phương thẳng đứng và hướng của lực tác dụng lên con lăn. Thường chọn α = 30 ÷ 55, chọn α = 500.
⇒ P1 = 2455/ 2cos500 = 1910 N
Ta phải chọn tải trọng riêng đối thùng quay từ 8 ÷ 10 vg/ph khơng lớn hơn 14000 N/m.
⇒ b = 1910/14000 = 0,13 m = 130 mm. Chọn bề dày vành đai là 10 mm.
Moment uốn của vành đai: M = 2. P1. Rdtr. A (Nm) Trong đĩ:
Sơn
A : hệ số mà đại lượng của nĩ phụ thuộc vào phương pháp ghép vành đai với thân thùng. Đối với vành đai nối cứng vào thùng thì A = 0,07.
⇒ M = 2.1910. 0,65. 0,07 = 174 Nm Momnet trở lực cần thiết của vành đai:
W = πD42 δ = 1,32 0,012 4
π = 0,0136 m3
Ưùng suất uốn lớn nhất:
M 160 11764
W 0,0136
σ = = = N/m2 << [σ] Vậy vành đai đã chọn đủ bền.