MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.………………………….........................…..................................................................…1

LỜI CẢM ƠN..……………………………..........................................................................................…2

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI……………………………......................................................…5

1.1. Lý do chọn đề tài:..........................................................................................................................7

1.2. Mục tiêu nghiên cứu:.....................................................................................................................7

1.2.1. Mục tiêu chung:..........................................................................................................................7

1.2.2. Mục tiêu cụ thể:..........................................................................................................................7

1.3. Đối tượng nghiên cứu:..................................................................................................................7

1.4. Ý nghĩa thực tiễn của máy:...........................................................................................................8

1.5. Các yếu tố ảnh hưởng từ máy:.....................................................................................................8

1.6. Phân tích những loại máy trên thị trường:....................................................................................9

1.6.1. Máy ép nước mía 2 trục.............................................................................................................9

1.6.1.1. Cấu tạo..................................................................................................................................10

1.6.1.2. Thông số kỹ thuật:.................................................................................................................10

1.6.1.3. Nguyên lý hoạt động..............................................................................................................10

1.6.2. Máy ép nước mía 3 trục............................................................................................................11

1.6.2.1. Cấu tạo...................................................................................................................................11

1.6.2.2. Thông số kỹ thuật...................................................................................................................12

1.6.2.3. Nguyên lý hoạt động..............................................................................................................12

1.6.3. Máy ép nước mía 4 trục............................................................................................................13

1.6.3.1. Cấu tạo...................................................................................................................................13

1.6.3.2. Thông số kỹ thuật:..................................................................................................................14

1.6.3.3. Nguyên lý hoạt động..............................................................................................................15

Chương 2. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY........................................................................................15

2.1 Phân tích ưu nhược điểm của 3 loại máy đã tìm hiểu..................................................................15

2.2 Các phương án thiết kế................................................................................................................16

2.2.1 Ý tưởng 1...................................................................................................................................17

2.2.2  Ý tưởng 2:.................................................................................................................................18

2.2.2.1 Nguyên lý hoạt động...............................................................................................................18

2.2.2.2 Thông số kĩ thuật....................................................................................................................19

2.2.3 Ý tưởng 3...................................................................................................................................19

2.2.3.1 Nguyên lý hoạt động...............................................................................................................19

2.3 Đánh giá và lựa chọn phương án.................................................................................................20

2.3.1 Xác định thông số kĩ thuật bằng phương pháp QFD và vẽ ngôi nhà chất lượng  .....................20

2.3 Đánh giá và lựa chọn phương án.................................................................................................23

2.3.1 Xác định thông số kĩ thuật bằng phương pháp QFD và vẽ ngôi nhà chất lượng ......................24

2.3.2 Xây dựng ma trận ra quyết định.................................................................................................26

2.3.3 Kết luận phương án được chọn..................................................................................................27

2.3.4 Xây dựng kế hoạch thiết kế........................................................................................................27

Chương 3. TÍNH TOÁN.....................................................................................................................29

3.1 Tính toán bộ phận công tác (cơ cấu chấp hành)..........................................................................29

3.1.1 Phân tích lực tác dụng lên bộ phận công tác.............................................................................30

3.1.2 Tính hiệu suất truyền động........................................................................................................30

3.1.3 Tính toán công suất trên bộ phận công tác................................................................................31

3.1.4 Tính toán công suất và vận tốc (vận tốc góc hoặc vận tốc dài) trên bộ phận công tác ............32

3.2 Tính toán bộ phận truyền động:....................................................................................................34

3.2.1. Thiết kế bộ truyền xích..............................................................................................................34

3.2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng....................................................................................................39

3.3  Phân tích CAE trên trục 2.............................................................................................................44

3.4 Tính toán thiết kế trục....................................................................................................................45

3.4.1 Ký hiệu chiều dài trục……………...............................................................................................45

3.4.2 Tính mối ghép then.....................................................................................................................53

3.4.3 Thiết kế rulo ép mía....................................................................................................................55

3.4.4 Thiết kế ổ lăn..............................................................................................................................55

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................................56

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ

Tên đề tài: Tính Toán, thiết kế máy ép nước mía có năng suất 500 lít/giờ.

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp trên thế giới, ngành công nghệ mía đường cũng có sự phát triển ngày càng nhanh chóng. Việt Nam là một nước có ngành công nghệ mía đường lâu đời, cùng với sự phát triển của ngành đường trên thế giới, nghề làm đường ở nước ta cũng có sự phát triển đáng kể. Từ lâu nhân dân ta cũng đã biết dũng những máy ép đơn giản như máy ép bằng đá, máy ép bằng gỗ dùng sức kéo trâu bò. Nước mía ép cũng được nấu ra nhiều sản phẩm khác nhau. Trong thời kỳ thực dân pháp chiếm đóng nước ta chỉ có 2 nhà máy đường hiện đại: Hiệp Hòa (miền Nam), Tuy Hòa (miền Trung).

Do đó nền công nghiệp mía đường ở nước ta vẫn còn thủ công là chủ yếu. Sau ngày lập lại hòa bình với sự giúp đỡ của các nước nền mía đường ở nước ta bắt đầu phát triển, chúng ta bắt đầu xây dựng rất nhiều nhà máy đường hiện đại có quy mô lớn Trong quá trình sản xuất đường, ép mía là một trong những công đoạn quan trọng nhất, nó quyết định khả năng lấy được bao nhiêu nước mía trong cây mía, quá trình ép mía càng tốt thì năng suất nhà máy càng tăng lên, lợi nhuận nhà máy được nhiều hơn. Như vậy máy ép mía cần phải được thiết kế một cách hợp lý nhất sao cho nước mía được lấy ra triệt để nhất, nếu thiết kế không hợp lý thì sẽ ảnh hưởng đến năng suất toàn bộ quá trình sản xuất mía đường. [5]

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Lý do chọn đề tài:

Lý do mà nhóm chúng em chọn đề tài “Tính toán, thiết kế máy ép nước mía có năng suất 500 lít/ giờ” vì nhận thấy nhu cầu của người tiêu dùng càng ngày càng cao về sản phẩm tươi, sạch và an toàn. Máy ép nước mía thủ công thì còn nhiều hạn chế về chất lượng sản phẩm và hiệu suất. Nhóm chúng em muốn tính toán thiết kế một loại máy ép nước mía có năng suất phù hợp với hộ kinh doanh nhỏ lẻ, đồng thời bảo đảm về tiêu chí an toàn, vệ sinh và hiệu quả. Qua đề tài này, nhóm chúng em muốn ứng dụng được các kiến thức đã học về ngành công nghệ cơ khí để thiết kế ra một sản phẩm có giá trị thực tiễn, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu:

1.2.1. Mục tiêu chung:

Tính toán, thiết kế được máy ép nước mía có năng suất 30 lít/ giờ, đáp ứng được cá yêu cầu về hiệu suất, an toàn, vệ sinh và tính thẩm mỹ.

1.1.2. Mục tiêu cụ thể:

Để thực hiện thành công mục tiêu chính đề tài đã đề ra, đề tài thực hiện những  nhiệm vụ cụ thể sau:

- Tìm hiểu lý thuyết về máy ép nước mía

- Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

- Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài, bộ truyền trong, trục, then, ổ lăn, cơ cấu chấp hành

1.4. Ý nghĩa thực tiễn của máy:

Máy ép nước mía có nhiều ý nghĩa thực tiễn trong đời sống hàng ngày, đặc biệt là trong các cộng đồng mà nước mía là một loại thức uống phổ biến. Máy ép nước mía giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong việc chế biến nước mía so với việc ép bằng tay. Điều này rất quan trọng trong các quán nước mía hoặc các cơ sở sản xuất nước mía với lượng tiêu thụ lớn.

1.5. Các yếu tố ảnh hưởng từ máy:

Máy ép nước mía có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, và những yếu tố này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất, chất lượng sản phẩm, và tuổi thọ của máy :

* Chất lượng và loại mía:

- Độ tươi của mía: Mía tươi và khỏe mạnh sẽ cho nhiều nước hơn và chất lượng nước mía sẽ tốt hơn. Mía già hoặc bị héo có thể làm giảm hiệu suất của máy.

- Loại mía: Các loại mía khác nhau có độ ngọt và chất lượng khác nhau, điều này có thể ảnh hưởng đến mùi vị và màu sắc của nước mía cuối cùng.

* Thiết kế và chất lượng máy:

- Chất liệu chế tạo: Máy xay nước mía được làm từ chất liệu inox hoặc thép không gỉ thường bền hơn và dễ vệ sinh hơn so với các loại chất liệu khác.

- Kích thước và công suất: Các máy có công suất lớn hơn và thiết kế hiện đại có thể xử lý khối lượng mía lớn hơn và làm việc hiệu quả hơn.

* Nguồn điện:

- Điện áp và nguồn điện ổn định: Máy xay nước mía yêu cầu nguồn điện ổn định và đúng điện áp để hoạt động hiệu quả. Sự dao động điện áp có thể làm giảm hiệu suất hoặc gây hỏng máy.

1.6. Phân tích những loại máy trên thị trường:

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại máy ép nước mía, mỗi loại có các đặc điểm và tính năng khác nhau để phù hợp với nhu cầu và mục đích sử dụng cụ thể. Một số loại máy ép nước mía phổ biến trên thị trường hiện nay như:

1.6.1. Máy ép nước mía 2 trục

1.6.1.1. Cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo của máy ép nước mía 2 trục như hình 2.

1.6.1.2. Thông số kỹ thuật:

 Thông số kỹ thuật máy ép nước mía 2 trục như bảng 1.

1.6.1.3. Nguyên lý hoạt động

Máy ép nước mía 2 trục hoạt động chủ yếu nhờ vào sự vận hành của motor. Khi bật công tắc, motor sẽ tạo nên lực quay truyền dẫn qua xích đến các bánh răng và truyền dẫn đến 2 trục ép của máy, 2 trục này sẽ quay ngược chiều nhau tạo nên lực ép và lực uốn tách nước và bã ra riêng. [1].

1.6.3. Máy ép nước mía 4 trục

Hình ảnh Máy ép nước mía 4 trục [3] thể hiện như hình 7.

1.6.3.1. Cấu tạo

Sơ đồ cấu tạo máy ép nước mía 4 trục như hình 8.

1.6.3.2. Thông số kỹ thuật:

Thông số kỹ thuật máy ép nước mía 4 trục như bảng 3.

1.6.3.3. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của máy ép nước mía 4 trục cũng tương tự máy ép nước mía 2 và 3 trục. Máy hoạt động nhờ vào sự vận hành của motor. Khi bật công tắc, motor sẽ tạo nên lực quay truyền dẫn qua xích đến các bánh răng và truyền dẫn đến các trục ép của máy, các trục này sẽ quay ngược chiều nhau tạo nên lực ép và lực uốn tách nước và bã ra riêng.

Chương 2. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

2.1 Phân tích ưu nhược điểm của 3 loại máy đã tìm hiểu

Các loại máy đã tìm hiểu trên có những ưu, nhược điểm thể hiện như bảng sau.

Ưu, nhược điểm các loại máy ép mía hiện nay thể hiện như bảng 1.

Kết luận: chọn máy ép nước mía 3 trục có năng suất vừa phải, kết cấu đơn giản phù hợp với nhu cầu của các hộ kinh doanh nhỏ lẻ

2.2 Các phương án thiết kế

2.2.1 Ý tưởng 1

Máy ép nước mía có bộ truyền động bằng đai nối từ động cơ qua các trục ép thông qua bánh đai.

2.2.1.1 Nguyên lý hoạt động

* Cấu tạo:

Sơ đồ nguyên lý hoạt động ý tưởng 1 như hình 10.

 * Nguyên lý hoạt động:

Khởi động motor (1) động cơ quay dẫn động puli (3) quay dẫn động lên dây đai (2). Từ puli dẫn đến rulo (4). Rulo quay làm cho bánh răng (5) quay dẫn động đến các bánh răng còn lại quay, làm cho cả 3 rulo cùng quay. Mía (11) được cho từ phiễu vào (6). Cây mía được ép bởi 3 rulo, nước mía chảy xuống lưới lọc (7). Nước mía đã lọc sẽ được chứa ở khay đựng nước mía (8) ở dưới.

2.2.1.2 Thông số kĩ thuật

Thông số kỹ thuật máy thiết kế thể hiện như bảng 2.

2.2.3 Ý tưởng 3

Máy ép nước mía có bộ truyền động bằng đai nối từ động cơ xăng qua các trục ép thông qua bánh đai. Động cơ khởi động bằng dây

2.2.3.1 Nguyên lý hoạt động

* Cấu tạo:

Sơ đồ nguyên lý hoạt động ỷ tưởng 3 thể hiện như hình 13.

* Nguyên lý hoạt động:

Kéo dây để kích nổ động cơ xăng. Khi hoạt động, động cơ sẽ tạo nên lực quay truyền dẫn động puli (3) quay dẫn động lên dây đai (2). Từ puli dẫn đến rulo (4). Rulo quay làm cho bánh răng (5) quay dẫn động đến các bánh răng còn lại quay, làm cho cả 3 rulo cùng quay. Mía (11) được cho từ phiễu vào (6). Cây mía được ép bởi 3 rulo, nước mía chảy xuống lưới lọc (7).

2.2.3.2 Thông số kĩ thuật

Thông số kĩ thuật thể hiện như bảng dưới.

2.3 Đánh giá và lựa chọn phương án

2.3.1 Xác định thông số kĩ thuật bằng phương pháp QFD và vẽ ngôi nhà chất lượng

* Bước 1: Xác định khách hàng

Khách hàng là các hộ kinh doanh nhỏ lẻ thường bán ở vỉa hè hoặc trong các quán giải khát.

* Bước 2: Xác định yêu cầu khách hàng

- Dễ sử dụng.

- Ít ồn.

- Năng suất cao.

- Vận chuyển dễ dàng.

- Dể bảo trì, sửa chữa và lắp đặt.

* Bước 3: Xác định mức độ quan trọng của các yêu cầu khách hàng

* Bước 4: Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh

* Bước 6: Đánh giá mối quan hệ giữa các yêu cầu khách hàng với các thông số kỹ thuật

* Bước 7: Các thông số kỹ thuật được so sánh với nhau đê tìm ra mối tương quan giữa chúng.

Chương 3. TÍNH TOÁN

3.1 Tính toán bộ phận công tác (cơ cấu chấp hành)

3.1.1 Phân tích lực tác dụng lên bộ phận công tác

Phân tích lực tác dụng kên bộ phận công tác thể hiện như hình 13.

3.1.2 Tính hiệu suất truyền động

Tính hiệu suất truyền động:

Tra bảng 2.1 sách thiết kế chi tiết máy ta có các thông số sau:

η_br = 0,97  : Hiệu suất bánh răng

η_x = 0,93  : Hiệu suất bộ truyền xích

η_ol = 0,995  : Hiệu suất ổ lăn

=> η=0,93  × 0,97⁴× 0,995³ =0,81

3.1.3 Tính toán công suất trên bộ phận công tác

Thông tin đầu vào: năng suất 500 lít/giờ

Tra cứu thực nghiệm trên thực tế ta được

Khối lượng nước từ 1 kg mía = 0,7 lít

Số lượng cây mía ép 1 lần = 2 cây

Chu vi mía = 8 cm

Bán kính mía = 1,273 cm

Chiều dài mía = 75cm

=> Lượng mía cần thiết để ép = 500/0,7 = 714,29 kg

Thể tích của 1 cây mía:

V = π.r².h = π.1,273².75=381,83 (cm³)

Khối lượng 1 cây mía = 381,83x0,0007 = 0,2673 kg

* Tính Lực ma sát:

F_ms = μ.N

Trong đó:

m: hệ số ma sát (giữa cây mía và bề mặt rulo).

N : lực pháp tuyến

* Tính lực pháp tuyến:

N=m.g

Trong đó:

m : khối lượng cây mía

g : gia tốc trọng trường (khoảng 9,81 m/s²).

=> N=0,2673x9,81≈2,62 N

Thông thường, hệ số ma sát giữa vật liệu thực vật và kim loại có thể dao động từ 0,3 đến 0,6. Ta chọn μ = 0,4:.

* Moment tác dụng:

T = F_r.r = 50,6 x0,125 = 6,325 N.m

Vận tốc góc ω = n_tr/r = 3,26/0,125 = 26,08 rad/s

3.1.4 Tính toán công suất và vận tốc (vận tốc góc hoặc vận tốc dài) trên bộ phận công tác

Công suất cần thiết cho động cơ:

 P_ct =  (T.ω)/η=(6,325  x 26,08  )/0,81 = 203,65 W = 0,20365 kW

Chọn động cơ:

Với: Pdc ≥ Pct và ndc ≥ , ta chọn động cơ GV28-400W-30S-với thông số như sau Pdc = 0,4 kW, ndc = 47 vòng/phút

Công suất làm việc trên trục ép :

P_lv = P_ct/η = (0,20365 )/0,81  = 0,2919 kW

Tính momen xoắn trên các trục::

T_dc = 57198,4043 (N.mm )

T_II  = TIII 77000,3207 (N.mm)

T_I = 82666,6132 (N.mm)

3.2 Tính toán bộ phận truyền động:

3.2.1. Thiết kế bộ truyền xích.

Thông số đầu vào:

Công suất trên bánh răng dẫn P_II=0,2605 kW 

Tỷ số truyền u_x = 1,5 Số vòng quay

n_II = 31,18 vòng/phút Moment xoắn

T_II = 79787,5240  N.mm

Chọn loại xích: chọn xích ống con lăn

* Số răng đĩa chủ động :

 Z₁=29-2u_x=29-2x1,5=26 răng

* Tính tỷ số truyền thực tế: u_t =Z₂/Z₁  =  39/26 = 1,5

* Tính số lần va đập của xích

i = 0,48 =20 ( tra bảng 5.9)

* Kiểm nghiệm về xích và độ bền:

 S = Q/(k_d.F_t+F₀+F_v ) ≥ [S]

Theo bảng 5.2 tài liệu số [II], tải trọng phá hỏng Q = 31,8 kN, khối lượng 1 mét xích q = 1,9 kg

F_v = q. v1²=1,9x0,2145²= 0,1259 N

v₁ = 19,05x26x31,18/60000 = 0,2574 m/s

F_t =(1000x0,2605 )/(0,2574 ) = 1012,0435 (N)

S = 31,8x1000/(1,2x1012,0435  +16,55+0,1259) = 25,8299

* Xác định lực tác dụng lên trục:

Theo 5.20, lực tác dụng lên trục::

F_r = k_x . F_t= 1,2 × 1012,0435= 1214,4522 N

Trong đó:

kx : hệ số kể đến trọng lượng xích, kx = 1,2 bộ truyền nằm dọc.

Như vậy, ta có bảng thông kê bộ truyền xích như bảng dưới.

3.2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng

Thông số đầu vào:

Công suất P_II = 0,2605 kW

Tỷ số truyền u_I = 1

Số vòng quay trục dẫn n_II = 31,18 vòng/phút

Số vòng quay trục dẫn n_III =  31,18 vòng/phút

Moment xoắn T_II =  47811,2572 N.mm ,

T_III=77000,3207  N.mm

Thiết kế máy làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ.

* Chọn vật liệu :

Bánh dẫn và bánh bị dẫn chọn làm từ thép C45 tới cải thiện độ rắn (241 ÷ 285)HB có σ_cn=580 MPa và σ_b=850 MPa

Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương, xác định theo số tải trọng của bánh chủ động:

Tra bảng 6.10 tài liệu [1] với HB (200 ÷ 250) ta đợc số chu kỳ cơ sở N₀ = 10⁷

Như vậy N₁.N₂ đều lớn hơn N₀ nên K_FL=K_ML= 1

* Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo bảng 6.13 tài liệu [1] giới hạn nơi tiếp xúc và uốn các bánh răng được xác định như sau:

ΣH_lim1 = 2 H_1 + 70 = 2.250+70 = 570 µ_Pa

Σ l_im2 = 2 H_2 + 70 = 2.235+70 = 540 µ_Pa

Khi tôi cải thiện  = 1,1

* Ứng suất tiếp xúc cho phép::

Bánh chủ động:  [σ_µ1) ]= (σµ lim1 .0,9   )/(S_H  ) . K_ML= (570.0,9)/(1,1 ) . 1 = 466,3636(µ_Pa)

Bánh bị động: [σ_µ2) ]= (σµ lim2 .0,9  )/(S_H  ) . K_ML= (540.0,9   )/(1,1 ) . 1 = 441,2567(µ_Pa)

* Xác định điều kiện giá trị [σ_H]:

[σ_H] _min ≤ [σH] ≤ 1,25.σ_Hmin  441,8182 ≤ 454,2567 ≤ 552,2728

* Tính toán các thông số bộ truyển bánh răng:

Theo bảng 6.4 tài liệu II ta chọn K_Mβ = 1,04 và K_Fβ = 1,08 Chọn K_a = 43 (2 bánh răng đều làm từ thép)

Modun răng:

m = (0,01 ÷ 0,02). 100 = 1÷2(mm)

Theo tiêu chuẩn ta chọn m = 1,5 mm

Đường kính vòng chia:

d₁ =d₂=  z₁.m = 50x2 = 100 mm

Đường kính vòng đỉnh:

d_a1= d_a2= d₁ + 2m = 100+ 2.2 = 104 mm

Bánh dẫn: b₁= b_2-5  = 40-5 = 45 mm

Như vậy, ta có bảng thông sô bộ truyền như bảng dưới.

3.3  Phân tích CAE trên trục II

Phân tích CAE cho trục II:

a. Xác định mục tiêu phân tích:

* Ứng suất:

𝜎 = 𝐹𝐴=607,9301589,0486=1.032 (𝑁𝑚2)

Trong đó: 𝜎 𝑙à ứ𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 (𝑁𝑚2) 𝐹 𝑙à 𝑙ự𝑐 𝑡á𝑐 𝑑ụ𝑛𝑔 (𝑁) 𝐴 𝑙à 𝑑𝑖ệ𝑛 𝑡í𝑐ℎ 𝑚ặ𝑡 𝑐ắ𝑡 𝑛𝑔𝑎𝑛𝑔 𝑐ủ𝑎 𝑣ậ𝑡 (𝑚2)

* Tuổi thọ: 1000 giờ.

b. Xây dựng mô hình 3D:

c. Thiết lập điều kiện biên:

- Điều kiện biên: cố định.

- Momen xoắn:

3.4 Tính toán thiết kế trục

Thông số ban đầu:

- Trục II:

Công suất P_II = 0,1561 kW

Số vòng quay n_II = 31,18 v/p

Moment xoắn T_II = 47811,2572  Nmm

- Trục I:

Công suất PI = 0,1617 kW 

Số vòng quay n_I = 31,18 v/p 

Moment xoắn T_I = 49526,4593 Nmm 

Tỉ số truyền: u_I = 1; u₂= 1

* Chọn vật liệu:

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 tôi cải thiện có σ_b = 850 MPa, σ_ch= 580 𝑀𝑃𝑎, ứng suất xoắn cho phép [𝜏] = 15 … 30 [𝑀𝑃𝑎]

* Xác định chiều dài của trục:

Theo bảng 10.3 tài liệu  ta chọn được khoảng cách

K₁ = 15: khoảng cách từ ổ bi đến bánh răng

Chiều rộng ổ lăn đại sơ bộ không đường kính sơ bộ bảng 10.2 tài liệu :

b_o1 =19 mm

b_o2 =19 mm

b_o3=19 mm

3.4.1 Ký hiệu chiều dài trục

* Trục II:

Khoảng cách từ ổ bi đến bánh răng thứ nhất:

l₂₂ =0,5(45+19)+15 =47 mm

Khoảng cách từ ổ bi đến bánh răng thứ hai:

l₂₃ = 0,5(45+45)+65  =97 mm

Khoảng cách từ ổ bi đến bánh răng đĩa xích :

l₂₁=0,5(45+19)+15 =47 mm

* Trục Ivà III :

Khoảng cách từ ổ bi đến bánh răng :

l₁₁ = 0,5(45+19)+15+18 =65 mm

* Tính toán các phản lực có trên trục II:

- Xét trong mp Oyz:

∑F_y = -Fx -y_A+F_r1-y_B+F_r2+F_r3=0

-1214,4522 - y_A +50,6 -y_B+ 7139,9012 +7139,9012 =0

y_A+y_B= 13115,9502 (1)

Thay (2) vào (1) ta có: y_A= -8569,27 N (ngược chiều phản lực liên kết đã chọn)

- Xét trong mp Oxz:

Thay (8) vào (7) ta có: x_A= 3012,32 N

- Biểu đồ momen tại trục II: Thể hiện như hình dưới.

* Tính toán các phản lực có trên trục I và III :

- Xét trong mp Oyz:

∑M_E =50,6 x90+ y_F.180+ 245x 7139,9012 = 0

y_F= -9743,49 (6) (ngược chiều phản lực liên kết đã chọn)

Thay (6) vào (5) ta có: y_E= 2552,99 N

- Xét trong mp Oyz:

Thay (12) vào (11) ta có: x_E= 1151,96 N

* Tính kích thước gần đúng trục :

- Biểu đồ monmen tại trục I :

Vị trí E và F là vị trí lắp ổ lăn nên ta chọn d_E=d_F  = d_B= 60mm

Vị trí M lắp bánh răng nên ta chọn d_G= d_M= 25mm

3.4.2 Tính mối ghép then

Ta chọn then bằng

Do đặc tính tải trọng là va đập nhẹ và dạng lắp cố định. Ta chọn then bằng

Tại trục 2 ta có :

Moment xoắn TII = 79787,5240 Nmm

Đường kính tại bánh xích và 2 bánh răng d_G=d_H= d_K= 25 mm

Chọn vật liệu làm then là thép có σ_d = 150 N/mm², [𝜏𝑐] = 120 N/mm²

Tra bảng xác định được b = 8mm, h=7mm.

Để then thỏa điều kiện bền, theo dãy số chiều dài then tiêu chuẩn chọn l = 18 mm

Tại vị trí 2 bánh răng trục 2 lắp liền kề nhau nên chọn l = 12x2 = 36 mm

Ta có đường kính tại bánh răng trục 3 và trục 1 bằng trục 2 chọn chiều dài then tiêu chuẩn  l= 18 mm

3.4.4 Thiết kế ổ lăn

Ta có:

=> Thay số được: F_TB=23669,3983 N

*  Với tải trọng nhỏ và chỉ có lực hướng tâm, dùng ổ bi đỡ một dãy cho các gối đỡ 0 và 1.

*  Với kết cấu trục II và đường kính ngõng trục d= 30 mm, chọn ổ đỡ bi 1 dãy cỡ trung 312 (bảng P.2.7, Phụ lục) có đường kính trong d=30mm, đường kính ngoài D=72mm, khả năng tải động C=64,1kN, khả năng tải tỉnh Co=49.40 kN

Trong khi đó phản lực tại hai gối đỡ khi tính trục là F_TA =9083,3159  N,F_TB=23669,3983 N. Vậy tiến hành tính kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn so với F_r=F_TA=9114.2721 N

Theo công thức::

Q=XVF_r+YF_r ) k_t k_đ,

=> Q=1.1.9114.2721.1.1=9114.2721 N

Theo công thức C_d=Q√(m&L)=9114.2721 .∛3,63=14.0074kN 

Trong đó với ổ bi m = 3; L = (60nL_h)/10⁶ =60.60,6.1000/10⁶=3.63 triệu vòng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. S. g. d. v. đ. t. H. Nội, Giáo trình máy và thiết bị nông nghiệp, Nhà xuất bản Hà Nội, 2005.

[2]. T. C. -. L. V. Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, tập 1, Nhà xuất bản Giáo dục, 2006.

[3]. N. H. Lộc, Cơ sở thiết kế máy, năm xuất bản.

[4]. T. C. -. L. V. Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, tập 2, Nhà xuất bản Giáo dục, 2006.

[5]. N. Đ. Tốn, Dung sai và lắp ghép, Nhà xuất bản Giáo dục, 2007.

[6]. N. Đ. Tốn, Sổ tay dung sai và lắp ghép, Nhà xuất bản Giáo dục, 2005.

[7]. SFK, Cụm ổ bi dùng trong Dây chuyền chế biến thực phẩm của SKF, Tập đoàn SFK, 2020.

[8]. Đ. Sanh, Cơ học - Tập 1 - Tĩnh học và Động học, Nhã xuất bản Giáo dục Việt Nam.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"