Đồ án thiết kế máy chủ đề thiết kế, mô phỏng máy ép nước mía cải tiến

lOMoARcPSD|2935381

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MÔN KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG VÀ VŨ TRỤ
--------

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
Chủ đề: Thiết kế, mô phỏng máy ép nước mía cải tiến

Giảng viên hướng dẫn:

TS. Hà Mạnh Tuấn

Nhóm sinh viên thực hiện:
Họ và tên

MSSV

Vũ Xn Đức

20196848

Văn Đình Hồng

20196857

Nguyễn Viết Hoàng Anh

20196839

Hà Nội, 8/2022
Hà Nội, 6/2022

Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

MỤC LỤC
CHƯƠNG I....................................................................................................12
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC...............................................................................12
1. Mục tiêu đề tài và phương pháp nghiên cứu.....................................12
2. Giới thiệu về cây mía và máy ép nước mía........................................12
2.1 . Sơ lược về cây mía và món nước mía............................................12
2.2 . Giới thiệu về máy ép nước mía cũ và máy ép nước mía cải tiến.13
CHƯƠNG II...................................................................................................17
CƠ SỞ TÍNH TỐN MÁY ÉP MÍA............................................................17
1. Các đại lượng và thơng số đặc trưng cho q trình cán cây mía......17
1.1. Các thơng số đặc trưng cho vùng biến dạng...............................18
2. Điều kiện vật cán ăn vào trục cán.......................................................18
CHƯƠNG III.................................................................................................21
TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÁY ÉP MÍA..............................................21
1. Xác định lực cán, moment cán và công suất động cơ.......................21
1.1. Xác định lực cán............................................................................21
1.2. Xác định momen cán và cơng suất động cơ.................................23
2. Chọn đường kính và hình dạng trục ép.............................................25
3. Thiết kế bộ truyền bánh răng.............................................................25
3.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng thứ nhất.......................................25

3.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng thứ 2.............................................34
4. Thiết kế trục.........................................................................................42
4.1. Tính sơ bộ đường kính trục..........................................................42
4.2. Xác định gần đúng các kích thước chiều dài trục......................42
4.3. Tính trục trên phần mềm Inventor..............................................43
4.3.1. Kết quả tính tốn trục I (trục động cơ)....................................44
4.3.2. Kết quả tính tốn trục II............................................................49
4.3.3. Kết quả tính tốn trục III..........................................................54
5. Tính then...............................................................................................59
5.1. Thiết kế then trên trục I................................................................59
720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 2


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
5.1.1. Thiết kế then trên khớp nối.......................................................59
5.1.2. Thiết kế then trên bánh răng.....................................................62
5.2. Thiết kế then trên trục II..............................................................64
5.2.1. Then trên bánh răng thứ hai:....................................................64
5.2.2. Then tren bánh răng thứ ba:.....................................................64
5.3. Thiết kế then trên trục III.............................................................66
6. Thiết kế ổ lăn........................................................................................66
6.1. Thiết kế ổ lăn trên trục I...............................................................66
6.2. Thiết kế ổ lăn trên trục II.............................................................70
6.3. Thiết kế ổ lăn trên trục III............................................................73

CHƯƠNG IV.................................................................................................74
CÁC CHI TIẾT KHÁC CỦA MÁY............................................................74
1. Khớp nối trục động cơ.........................................................................74
2. Hộp cán.................................................................................................75
3. Thanh ren.............................................................................................77
4. Khung máy...........................................................................................77
5. Phễu hứng nước mía............................................................................78
6. Lưới lọc: Có tác dụng lọc cặn...............................................................78
7. Vỏ bọc máy...........................................................................................79
8. Cao su chặn ổ........................................................................................79
9. Vòng giữ chữ C.....................................................................................80
10. Cánh cửa 1............................................................................................81
11. Cánh cửa 3............................................................................................82
12. Bình chứa..............................................................................................82
13. Tấm ốp mặt sau....................................................................................83
14. Tấm ốp mặt đáy...................................................................................83
15. Tấm ốp mặt bên 2................................................................................84
16. Tấm ốp mặt bàn giữa...........................................................................84
17. Ngăn kéo...............................................................................................85
CHƯƠNG V...................................................................................................85

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 3


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC MÁY ÉP NƯỚC MÍA TRÊN PHẦN MỀM
INVENTOR...................................................................................................85
10 Mơ phỏng động học máy ép mía cải tiến trên phần mềm Inventor 85
PHẦN KẾT: KẾT LUẬN.............................................................................87
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................88
Phụ lục............................................................................................................89
Danh sách bản vẽ...........................................................................................89

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 4


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

GIẢI THÍCH KÝ HIỆU
Bánh răng
Các thông số thông dụng của bánh răng
i : Tỉ số truyền
iin : Tỉ số truyền nhập vào
m : Môđun. Là tỉ số đường kính vịng chia trên số răng.
β: Góc nghiêng của răng. Là góc giữa tiếp tuyến với đường
xoắn cắt mặt bên của răng với hình trụ chia và tâm bánh
răng
α: Góc prơfin gốc. Là góc giữa prơfin răng và đường tâm tại điểm vịng chia

của nó
aw: Khoảng cách tâm trục
a: Khoảng cách trục chia
Σx: Hệ số dịch chỉnh tổng
p: Bước răng. Là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau
đo trên vòng chia
ptb: Bước vịng cơ sở
ε: Hệ số ăn khớp. Khơng phụ thuộc vào mơđun mà phụ thuộc
vào góc ăn khớp và chiều dài đoạn ăn khớp thực tế. (số
răng và hệ số chiều cao răng)
fx: Sai lệch giới hạn theo trục x
fy: Sai lệch giới hạn theo trục y
Bộ bánh răng
Z: Số răng của bánh răng. Là tỉ số đường kính vịng chia trên mơđun
x: Hệ số dịch chỉnh
d: Đường kính vịng chia. Là đường tròn tiếp xúc khi hai bánh răng ăn khớp
nhau
da: Đường kính đỉnh răng
df: Đường kính đáy răng
db: Đường kính cơ sở
720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 5


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

dw: Đường kính vịng lăn
b: Chiều rộng bánh răng
br: Tỷ số chiều rộng
a*: Hệ số profin gốc
c*: Hệ số khoảng hở
rf*: Hệ số lượn đáy răng
s: Chiều dày răng
st: Chiều dày răng tiếp tuyến
tc: Chiều dày răng theo dây cung vòng chia
ac: Độ cao đầu răng theo dây cung vịng chia
zw: Kích thước răng theo dây cung vòng chia
Fβ: Sai lệch giới hạn của góc nghiêng
Fr: Chu vi giới hạn độ đảo vành răng
fpt: Sai lệch giới hạn của bước răng theo đường pháp
fpb: Sai lệch giới hạn của bước răng theo đường cơ sở
zv: Số răng ảo
dn: Đường kính vịng chia ảo
dan: Đường kính đỉnh răng ảo
dbn: Đường kính cơ sở ảo
xz: Hệ số dịch chỉnh khơng tính độ thon
xp: Hệ số dịch chỉnh khơng tính sự cắt chân răng
xd: Hệ số dịch chỉnh có tính sự cắt chân răng
k: Độ chặt cụt profin gốc
sa: Độ dày bề ngồi răng
αa: Góc tiếp xúc đỉnh
Tải
P: Cơng suất của động cơ
n: Tốc độ vịng quay
T: Mômen xoắn
720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx

GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 6


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
η: Hệ số hiệu suất
Fr: Lực hướng tâm
Ft: Lực vòng
Fa: Lực dọc trục
Fn: Lực toàn phần
v: Vận tốc tiếp tuyến
nE1: Tốc độ cộng hưởng
Vật liệu
GOST 45: Thép 45 được nhiệt luyện
Su: Giới hạn độ bền kéo. Được hiểu là khả năng chống lại sự phá vỡ dưới ứng
suất kéo. Đây là một trong những đặc tính quan trọng nhất của vật liệu
dùng cho các ứng dụng kết cấu.
Sy: Giới hạn chảy. Được hiểu là khi tác động một lực lên bề mặt thép làm biến
dạng và khơng cịn khả năng quay về hình dạng cũ.
E: Mơđun đàn hồi
µ: Hệ số poisson. Là tỉ số giữa độ biến dạng hông (độ co, biến
dạng co) tương đối và biến dạng dọc trục tương đối (theo
phương tác dụng lực).
σFlim: Trị số ứng suất uốn cho phép
σHlim: Trị số ứng suất tiếp xúc cho phép
JHV: Độ cứng chân răng

VHV: Độ cứng mặt răng
NFlim: Số chu kỳ tải trọng trong uốn mỏi
NHlim: Số chu kỳ tải trọng trong tiếp xúc
qF: Đồ thị hàm mũ Wöhler cho uốn mỏi
qH: Đồ thị hàm mũ Wöhler cho tiếp xúc
Các hệ số phụ tải
KA: Hệ số ảnh hưởng.
KHv: Hệ số ăn khớp động học
KHβ: Hệ số ăn khớp tải phân bố
720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 7


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
KHα: Hệ số ăn khớp tải trọng ngang
KAS: Hệ số quá tải lớn nhất tại 1 thời điểm
Các hệ số ăn khớp của bánh răng
ZE: Hệ số đàn hồi
ZH: Hệ số hình dạng bề mặt tiếp xúc
Zε: Hệ số trùng khớp răng
ZB: Hệ số tiếp xúc một cặp răng
ZN: Hệ số tuổi thọ
ZL: Hệ số bôi trơn
ZR: Hệ số độ nhám
ZV: Hệ số tốc độ vịng quay

Zβ: Hệ số góc nghiêng
ZX: Hệ số kích cỡ
ZW: Hệ số làm việc quá tải
Các hệ số thể hiện độ uốn
YFa: Hệ số dạng răng
Ye : Hệ số tiếp xúc tính đến sự thay đổi của ứng suất cục bộ khi tải trọng đặt
tại đỉnh răng đến giá trị gần đúng ứng với khi tải trọng đặt tại điểm ăn
khớp một đơi răng ngồi.
YSa : Hệ số hiệu chỉnh ứng suất có tính đến sự chuyển ứng suất uốn danh
nghĩa khi tải trọng đặt tại đỉnh răng thành ứng suất chân răng cục bộ
Yβ: Hệ số độ nghiêng răng
Yε: Hệ số ăn khớp ngang
YA: Hệ số tải trọng biến đổi
YT: Hệ số công nghệ sản xuất
YSag: Hệ số mài rãnh răng
Yδ: Hệ số độ nhạy rãnh răn

YX: Hệ số kích cỡ khi tính độ bền chân răng

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 8


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
YR: Hệ số bề mặt tương đối. Là tỷ số của hệ số nhám bề mặt của phần lượn

chân răng của bánh răng được kiểm và hệ số nhám bề mặt phần lượn chân
răng của bánh răng thử chuẩn
YN: Hệ số tuổi thọ đối với ứng suất chân răng
Kết quả tính tốn
SH: Hệ số an toàn về lõm răng
SF: Hệ số an toàn về vỡ răng
SHst: Hệ số an toàn tĩnh về tiếp xúc
SFst: Hệ số an tồn tĩnh về uốn

Trục
E: Mơđun đàn hồi
G: Môđun độ cứng
ρ: Khối lượng riêng
β: Hệ số chuyển vị lực cắt
L: Chiều dài trục
σB: Ứng suất uốn tối đa
τS: Ứng suất cắt tối đa
τ: Ứng suất xoắn tối đa
σT: Ứng suất kéo tối đa
σred: Ứng suất tương đương tối đa
fmax: Độ sai lệch tối đa
φ: Góc xoắn

Then
b: Chiều rộng then
h: Chiều cao then
l: Chiều dài then
lf: Chiều dài thực then
720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn

Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 9


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
s: Vát mép then
R: Bán kính then
Đặc tính khi ghép
N: Số then
Ka: Hệ số ăn khớp
Kf: Hệ số độ bền mỏi
Kw: Hệ số độ mài mòn
Km: Hệ số phân bố tải trọng
Sv: Hệ số an toàn yêu cầu
Vật liệu
pA: Ứng suất cho phép
τA: Ứng suất cắt cho phép

Ổ lăn
Tải
Fr: Tải trọng hướng tâm ổ lăn
Fa: Tải trọng dọc trục ổ lăn
s0: Hệ số an tồn tĩnh u cầu
Thơng số ổ lăn
d: Đường kính vịng trong ổ lăn
D: Đường kính vịng ngồi ổ lăn
B: Bề rộng ổ lăn

α: Góc tiếp xúc danh nghĩa của ổ lăn
C: Tải trọng động cơ bản danh định
C0: Tải trọng tĩnh cơ bản danh định. Phụ thuộc loại ổ và kích
thước ổ
X: Hệ số tải trọng động hướng tâm
Y: Hệ số tải trọng động dọc trục
720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 10


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
e: Giá trị giới hạn của Fa/Fr
X0: Hệ số tải trọng tĩnh hướng tâm.
Y0: Hệ số tải trọng tĩnh dọc trục.
nlim1: Tốc độ quay giới hạn của mỡ bôi trơn
nlim2: Tốc đọ quay giới hạn của dầu bôi trơn
Thời gian làm việc của ổ lăn
Lreg: Tuổi thọ danh định yêu cầu
Rreg: Độ tin cậy yêu cầu
a2: Hệ số tuổi thọ điều chỉnh cho tính chất ổ lăn đặc biệt
a3: Hệ số tuổi thọ điều chỉnh cho điều kiện làm việc
T: Nhiệt độ làm việc
fd: Hệ số của lực thêm vào
Kết quả tính tốn
L10: Tuổi thọ cơ bản danh định

Lna: Tuổi thọ điều chỉnh danh định
s0c: Hệ số an tồn tĩnh tính tốn được
Pz: Cơng suất hao hụt bởi ma sát
Fmin: Tải trọng tối thiểu cần thiết
P0: Tải trọng tĩnh tương đương
P: Tải trọng động tương đương
kn: Hệ số vòng quay quá mức
a1: Hệ số tuổi thọ điều chỉnh cho độ tin cậy
ft: Hệ số nhiệt độ
ne: Tốc độ tương đương
nmin: Tốc độ vòng quay tối thiểu
nmax: Tốc độ vòng quay tối đa

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 11


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 12

lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC
1. Mục tiêu đề tài và phương pháp nghiên cứu
- Mục tiêu đề tài:
Mục tiêu chung: Thực hiện tính tốn thiết kế máy ép nước mía cải tiến và
mơ phỏng hoạt động của máy
- Phương pháp nghiên cứu:
Dựa trên cơ sở lý thuyết và thực nghiệm kết hợp với sử dụng phần mềm
Inventor để mơ phỏng, tính tốn thiết kế.
2. Giới thiệu về cây mía và máy ép nước mía
2.1. Sơ lược về cây mía và món nước mía
2.1.1. Cây mía
- Mía đường là cây nhiệt đới và ơn đới, là cây thảo cao. Thân đặc cao từ 2
- 4m, chia thành nhiều đốt rõ, dài 2 - 5cm, đường kính 2 - 5cm, bên trong gần
như có màu trắng, nhiều xơ, chứa nhiều nước và nhều đường.
- Cây công nghiệp khỏe, khơng kén đất, có thể trồng mía trên nhiều loại
đất khác nhau. Thế nên những năm gần đây cây mía đường trở thành sản
phẩm nơng nghiệp chủ lực của một số vùng miền và trỡ thành cây trồng xóa
đói giảm nghèo cho nhiều vùng canh tác. Hơn thế nữa mía đường là cây cơng
nghiệp lấy đường quan trọng của ngành công nghiệp đường, là nguồn nguyên
liệu không thể thiếu cho ngành cơng nghiệp thực phẩm sản xuất đường.

Hình I.1. Cây mía đường
2.1.2. Món nước mía

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 13


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
- Nước mía: Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại nước giải khát
nhằm đáp ứng nhu cầu giải khát của con người như các sản phẩm của pepsi,
cocacola,… nhưng những thành phần hóa học trong các loại nước này ít nhiều
cũng gây ảnh hưởng tới sức khỏe của mọi người. Do đó hiện nay mọi người
đang có xu hướng dùng những loại nước có nguồn gốc xuất xứ từ thiên nhiên.
Loại nước uống tự nhiên hiện nay được mọi người ưa chuộng là nước mía, là
loại nước có xuất xứ 100% từ thiên nhiên.
- Nước mía vốn là một thứ nước giải khát rẻ tiền, bình dân, tươi mát.
Nước mía khá ngon, bổ dưỡng và được ép nguyên chất từ cây mía tươi. Nó
hiện nay là món nước uống lý tưởng để giải tỏa cơn khát mùa hè, và ta có thể
tìm đến quán nước mía một cách rất thuận tiện về địa điểm. Quán được mở
trên vỉa hè mọi phố phường, nhiều con đường và giá một cốc chỉ khoảng từ
5.000 - 7.000 đồng.
2.2. Giới thiệu về máy ép nước mía cũ và máy ép nước mía cải tiến
2.2.1. Sơ lược về máy ép nước mía cũ
- Phân loại máy ép nước mía:
Máy ép nước mía hiện nay được thế kế và chế tạo đa dạng và phong phú
với nhiều kiểu dáng và chủng loại khác nhau phù hợp với mục đích của người
sử dụng.
- Phân loại theo cơng suất :

o Máy ép nước mía cơng nghiệp được sử dụng trong các nhà máy
mía đường để ép và tinh luyện đường từ mía.
o Máy ép nước mía dân dụng : để ép mía thành nước giải khát sử
dụng hằng ngày. ( Đây là loại máy ép nước mía được thiết kế
trong đồ án này).
- Máy ép nước mía dân dụng có nhiều loại với nhiều mẫu mã kiểu dáng
khác nhau nhưng chủ yếu có hai loại chính là:
o Máy ép nước mía kiểu cũ có tay quay ở bên ngồi có thể sử dụng
động cơ hoặc quay bằng tay để ép nước mía. Loại này chỉ có 2 trục ép – hay
cịn gọi là rulo to để ép mía đồng thời khoảng cách giữa 2 trục ép lớn nên
không thể ép kiệt mía trong một lần ép.

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 14


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình I.2: Máy ép nước mía 2 lơ
o Máy ép nước mía kiểu mới sử dụng động cơ kết với 3, 4 hay 5
rulo… đồng thời khoảng cách của 2 rulo nhỏ nên có thể ép kiệt mía trong một
lần ép.

Hình I.3: Máy ép 3 lô trên thị trường

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 15


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
- Hiện nay loại máy phổ biến được dùng để ép mía là loại máy ép mía ba
trục sử dụng bộ truyền có xích. Mía sau khi được gọt vỏ và rửa sạch sẽ được
cho đi qua hai trục cán của máy. Nước được hứng phía dưới qua lớp lọc cặn.
Mía sau khi đi qua hai trục cán đầu thì sẽ được cán ln lần thứ hai nên sẽ cán
được kiệt nước. Trên trục cán của máy có những rãnh thẳng song song tác
dụng cán nát mía đồng thời cả hai tạo ra ma sát để cuốn mía vào.
Thế nhưng, hiện nay nền nhiệt tăng cao, nhu cầu giải khát của con người
càng lúc càng nhiều. Dường như các máy ép nước mía hiện tại đa số chưa đáp
ứng được khả năng hoạt động liên tục cường độ cao và tốc độ ra thành phẩm.
Việc sử dụng nhiều bộ truyền để giảm tốc động cơ khiến máy cồng kềnh,
nhiều tiếng ồn, công sức, chi phí bảo dưỡng cao.
2.2.2. Giới thiệu nguyên lý hoạt động của máy và hướng cải tiến
- Máy ép nước mía hiện tại:

Hình I.4: Sơ đồ động của máy ép 3 trục trên thị trường
Nguyên lý hoạt động:
- Máy ép nước mía hoạt động theo nguyên lý cán.Về cơ bản quá trình ép
nước mía là làm cho cây mía bị biến dạng giữa 2 trục cán quay ngược chiều
nhau có khe hở nhỏ hơn đường kính của cây mía, kết quả làm cho đường kính
theo chiều dọc của mía giảm, chiều dài và đường kính theo chiều rộng tăng

lên để ép lượng nước trong mía ra ngồi.
720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 16


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
- Moment xoắn từ động cơ tích hợp giảm tốc truyền qua bộ truyền xích và
bộ truyền bánh răng thẳng đến trục chính tạo ra moment cán mía.
Ưu điểm khi sử dụng bộ truyền ngồi xích:
- Truyền được mơ men xoắn và chuyển động quay giữa các trục giao nhau
- Có chuyển động bằng xích nên tỉ số truyền cao và có thể làm việc được
khi q tải.
- Khơng có hiện tượng trượt, có thể làm việc khi quá tải đột ngột
- Thích hợp với chuyển động chậm.
Nhược điểm:
- Bộ truyền xích có vận tốc và tỷ số truyền tức thời không ổn định
=> Dễ bị xung đột gây hỏng khi ứng suất thay đổi đột ngột
- Va đập khi vào khớp nhất là khi đĩa xích có số răng nhỏ và bước xích
lớn
=> Có nhiều tiếng ồn khi làm việc
- Có quá nhiều mối ghép và bản lề bị mòn tương đối nhanh do bơi trơn
bề mặt tiếp xúc khó khăn
=> Tuổi thọ khơng cao
- Kết cấu phức tạp, chi phí chế tạo và bảo dưỡng chăm sóc ( bơi trơn,
điều chỉnh độ chùng của xích) cao

=> Yêu cầu thường xuyên phải bảo dưỡng
Phương án cải tiến:
Như vậy, qua phân tích ưu nhược điểm của bộ truyền xích trên máy ép mía,
ta chọn phương án cải tiến lại sao cho tránh tiếng ồn lớn và chi phí bảo dưỡng
cao như sau:
- Dùng động cơ giảm tốc có sẵn khơng cần bộ truyền phức tạp
- Dùng khớp nối nối trực tiếp với trục ép I
- Truyền động giữa trục cán I với trục cán II và trục cán III ta chọn bộ
truyền bánh răng thẳng đảm bảo tỷ số truyền ổn định, tốc độ ba trục cán phải
như nhau để tránh ứng suất đột ngột khi ba trục cán không quay cùng tốc độ
- Phương án bố trí trục trong khơng gian và khoảng cách giữa các trục: Ba
trục cán được bố trí theo hình tam giác để tạo thành từng cặp trục cán, trong

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 17


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
đó trục I là trục chủ động truyền moment xoắn cho hai trục còn lại thơng qua
bộ truyền bánh răng.
 Sơ đồ bố trí trục:

Hình I.5: Sơ đồ bố trí trục ép
- Khe hở giữa các trục: Qua tìm hiểu thực tế thì ta chọn khe hở giữa các
trục như sau:

 Khe hở giữa trục cán I và II là 8 (mm)
 Khe hở giữa trục cán II và III là 1(mm)
- Mía sau một lần cán sẽ khơ nước, vì trong q trình cán mía đã được cán
hai lần. Lần cán 1 giữa hai trục I và II mía đã được ép đi một phần nước. Lần
2 cán qua qua trục II và III, vì khe hở giữa hai trục nhỏ nên mía được ép khơ
hồn tồn.

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 18


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

CHƯƠNG II
CƠ SỞ TÍNH TỐN MÁY ÉP MÍA
1. Các đại lượng và thơng số đặc trưng cho q trình cán cây mía

- Vật cán là cây mía đường được cạo lớp vỏ bên ngồi, qua thực tế tìm
hiểu mía thường dùng để ép làm nước mía là loại mía khơng đủ tiêu chuẩn
làm ngun liệu cho các nhà máy đường, nên mía dùng ép mía thường có
đường kính từ 2,5-3,5 cm. Ta sẽ chọn đường kính cây mía là 4cm để thực hiện
tính tốn.

- Khi ép mía, thân cây mía được ăn vào trục, dưới tác dụng của lực cán,
thân cây mía bị biến dạng và tạo hình mãnh liệt. Sau khi ép thân cây mía sẽ

dài ra, chiều rộng sẽ rộng hơn và chiều cao cây mía giảm. Từ đó, ta sẽ đưa ra
một vài đại lượng và thông số đặc trưng cho q trình ép mía.

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 19


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình II.1: Sơ đồ vùng biến dạng khi ép mía
1. Thân mía, 2. Quả lơ, 3. Vùng biến dạng, 4.Tiết diện chung hịa
 h1, h2: Chiều cao thân mía trước và sau khi ép

(mm)

 b1, b2: Chiều rộng của thân mía trước và sau khi ép

(mm)

 R, D: Bán kính và đường kính quả lơ

(mm)

1.1.

Các thơng số đặc trưng cho vùng biến dạng

- Góc ăn mía: α (rad / độ). Là góc chắn bởi cung AB và CD
- Lượng ép tuyệt đối ∆h (mm). Là hiệu số chiều cao (có thể gọi là chiều
dầy) của thân mía sau khi ép.
Qua khảo sát thực tế ta có khe hở giữa quả lơ I và II là 8 mm, giữa II và III
là 1mm. Đặt làm giả thiết, ta bắt đầu đi tính tốn để kiểm nghiệm lại:
∆h1 = h1 – h2 = 40 – 8 = 32 (mm)
Trong đó: h1 là chiều dầy thân mía trước khi ép qua trục I và II
h2 là chiều dầy thân mía sau khi ép qua trục I và II
∆h2 = h2 – h3 = 8 – 1 = 7 (mm)
Trong đó: h2 là chiều dầy trước khi ép qua trục II và III
h3 là chiều dầy sau khi ép qua trục II và III
- Lượng ép tương đối: %. Là tỷ số của lượng ép tuyệt đối ∆h trên chiều
cao ban đầu h1 nhân với 100%
= 80%
- Lượng ép tổng: (mm) và %
∑∆h% =
Vậy từ những thông số tính tốn trên, khoảng cách giữa các quả lơ ta khảo
sát ban đầu (giữa I và II là 8mm, giữa II và III là 1mm) đã thỏa mãn điều kiện
mía sau khi ép sẽ được ép kiệt nước trong một lần cán (97.5%).
2. Điều kiện vật cán ăn vào trục cán.
- Khi máy cán làm việc, trục cán quay và lơi vật cán vào trục cán để ép
làm nó biến dạng. Thực tế không phải cứ đẩy mạnh vật cán vào trục hoặc
720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 20

lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
dùng vật cán thật dày đem vào cán để có năng suất cao là được. Vì lý thuyết
cán cho ta biết rằng: Vật cán muốn ăn vào trục cán phải cần có điều kiện của
nó.

Hình II.2: Điều kiện để vật cán ăn vào trục cán
- Trong khi hai trục đang quay với tốc độ là V 1, V2 (giả thiết V1 = V2) bán
kính hai trục là R1, R2 (R1 = R2). Tại hai điểm A và B qua hai đường thẳng
hướng tâm O1 và O2 (AO1 = BO2) hai đường thẳng này cùng với đường thẳng
nối hai tâm trục O1O2 tạo thành những góc α1 và α2 (α1 = α2 ) gọi là góc ăn vật
cán. Tại thời điểm mà vật cán tiếp xúc với hai trục cán, trục cán sẽ tác dụng
lên vật cán các lực P1 và P1 (P1 = P2), đồng thời với chuyển động tiếp xúc trên
bề mặt vật xuất hiện hai lực ma sát tiếp xúc T1 và T2 có chiều theo chiều
chuyển động đi vào của vật cán (T1 = T2).
- Ta giả thuyết quá trình cán là cán đối xứng cho nên các ngoại lực tác
dụng lên vật cán ví dụ như lực đẩy, lực kéo căng…là khơng có, đồng thời lực
qn tính do trọng lượng vật cán tạo ra ta bỏ qua.
- Với các lực P1, P2, T1 và T2 khi chiếu lên phương x-x là phương chuyển
động của vật cán, chúng ta dễ nhận thấy rằng: nếu như P 1 + P2 T1 + T2 hoặc là
Px1 + Px2 Tx1 + Tx2 thì vật cán đi tự nhiên vào khe hở giữa hai trục cán, vậy là
ta có điều kiện vật cán ăn vào trục cán tự nhiên.
Tx1 + Tx2 Px1 + Px2 <=> 2.Tx1 2.Px1 nghĩa là lực Tx1 Px1

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 21


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Ta lại có: Px1 = P1.sinα1
Tx1 = T1.cosα1 = T1 .f

(f: hệ số ma sát giữa vật cán và trục)

- Như vậy ta suy ra được:
T1.f.cosα1 > P1.sinα1 hay f > tgα1 hoặc tgβ > tgα1 (β là góc ma sát)
- Tiếp theo ta xét trong khi cán có lực đẩy vật cán vào (Q) cùng phương
cán và lực quán tính I ngược phương cán.
- Nhưng trong thực tế lực quán tính I rất nhỏ nên ta bỏ qua, ta có cơng
thức lực Q như sau:
- Từ cơng thức trên ta có được 3 trường để vật cán ăn vào trục cán sau:
Trường hợp I:
 Nếu α = β. Suy ra Q = 0. Vậy có q trình cán tự nhiên khơng
cần có lực đẩy vào.
Trường hợp II:
 Nếu α > β. Suy ra Q > 0. Có nghĩa cần có lực tác động vào vật
cán để làm cho đầu vật cán bóp nhỏ lại và lức đó mới có được α
= β. Ở thời điểm đó sẽ có điều kiện ăn vào.
Trường hợp III:
 Nếu α < β. Suy ra Q < 0. Có nghĩa là tồn tại lực ma sát thừa, điều
kiện ăn dễ dàng
- Trong thực tế, trước khi ép cây mía sẽ được vót nhọn một góc từ 30 - 40
độ, vì vậy góc ăn khớp tương đối nhỏ. Như vậy trong q trình khi đưa mía

vào ép ta đã làm thỏa điều kiện ăn của vật cán, vót nhọn làm tăng ma sát thừa
cùng với tay dùng lực đẩy cây mía vào đảm bảo mía sẽ ăn vào trục ép.
- Khi mía vào vào giữa hai trục ép thì góc ăn nhỏ và chỉ bằng α/2. Thế nên
khi đã cán hình thành góc ma sát β chỉ cần lớn hơn α/2 là đủ để quá trình ép
hoạt động bình thường.
- Và để bảo đảm điều kiện cán vào đồng thời sử dụng ma sát thừa khi cán
ta tiến hành làm tăng ma sát thừa là khoét rảnh trên trục cán làm tăng hệ số
ma sát sẽ cán tốt hơn

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 22


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Hình II.3: Thể hiện đưa mía vào ép

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 23


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

CHƯƠNG III
TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÁY ÉP MÍA
1. Xác định lực cán, moment cán và cơng suất động cơ
1.1.

Xác định lực cán

Tính tốn lực cán phụ thuộc yêu cầu đặt hàng : vận tốc trung bình khi ép là
18 m/p, nhiệt độ ép 29oC. kích thước ban đầu của mía ho = 40mm, bo = 40mm
kích thước mía sau khi ép h1 = 8mm, b1 = 80mm.
Các thơng số
cần tính tốn
1
Độ ép lún tuyệt
đối
Độ ép lún tương
đối
Chiều dài cung
cặp

Ký hiệu

Các cơng thức tính toán

2

3

∆h (mm)

∆h = ho – h1 = 40 - 8 = 32mm

ε
l (mm)

Tỉ số giữa chiều
dài cung cặp và
chiều cao trung
bình
μ = k1 .k2 .k3 .(1,05 - 0.05T)
k1 = 1,0
Hệ số ma sát

μ

k2 = 0,9
k3 = 1.0,9,1
μ=1.(1,05 - 0,005 .29) = 0,905

Diện tích tiếp
xúc

F (mm2)

720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 24


lOMoARcPSD|2935381

Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Tốc độ biến
dạng trung bình
Sức bền biến
dạng

Ucp (c-1)
�
(kgl/mm2)

� = �o.nktkε.ku=0,21 . 0,7 . 1,02 . 0,8 = 0,123

Hệ số xét đến
ảnh hưởng của
ứng suất chính

γ

γ=

n’�

n,�

n’’�

n’’�

trung bình
Hệ số xét đến
ảnh hưởng của
ứng ma sát
ngồi
Hệ số xét đến
ảnh hưởng của
các vùng ngoài
Hệ số xét đến
sự thay đổi ảnh
hưởng của ma

nB

sát ngồi do có
sự mở rộng
Hệ số xét đến
ảnh hưởng của

n’’’� = 0,57

n’’’�

sức căng
Áp suất tiếp xúc

p

Lực cán

P

1.2.

p = γ . n’� . n’’� . n’’’� . nB .�
= 1,179 .1,16 .1,42 .0,57 .0,96 .4,8 = 0,138
P= p.F = 0,138.2160 =300

Xác định momen cán và công suất động cơ

Cơng suất ép mía tính theo momen cán:
720779257ab04a10c2086cd308f58602.docx
GVHD: TS. Hà Mạnh Tuấn
Downloaded by EBOOKBKMT VMTC ()

Trang 25