ĐỀ TÀI MÁY ĐÓNG GÓI CÔNG XUẤT 1800Kg/h

Đồ án môn học
Đề tài: Máy đóng gói. Công suất: 1800 kg/h
Phần 1: Tính toán sơ bộ cho bộ phận cấp liệu:
1. Tính số cốc cấp liệu và chiều cao cốc cấp liệu:
Khối lợng thể tích riêng của đờng: =800 kg/m3.
Chọn đờng kính của cốc đong cấp liệu: CL=100
Chọn đờng kính vòng đi qua tâm các cốc cấp liệu trên đĩa quay là: ĐCL =500
Chọn chiều dày thành ống: 5
(100)2
(90)2
ị V =p.
(h - x) +p.
.x
4
4
= p.(h- x).2500 + p.2025.x
= p.h.2500-p.x.475
Ban đầu ta chọn x=h/2
V = 2500.p.h - 475.p.h / 2 = 7107,85h
Mặt khác ta lại có: V=G/
Nên:
1000
= 1,25.10 6
- 6
800.10
h=176,4(mm)

7107,85h =
ị

Trong đó: G= 1 kg=1000g, =800 g/dm3 =800.10-6 g/mm3.

+ Chiều dài ống trên: (176)/2=88 Chọn lt=90 mm
+ Chiều dài ống dới:(Chọn bằng): ld176-90=86 Chọn ld=100mm
Khoảng cách tâm của hai cốc đong: 200.
Phân bố cốc đong trên đĩa cấp liệu:
Chọn số cốc đong phân bố trên đĩa là 6 cốc.
Chọn chiều dày vành đai ngoài là: VĐN =5
Theo bảng 2-4, ta chọn góc chảy tự nhiên của đờng theo thông số của cát ớt

1


Góc chảy tự nhiên của vật liệu đờng: 500.
Chọn góc chảy động của đờng cho phép khi tính toán là 200.
Do khoảng cách giữa mép hai lỗ là 100, nên
Chiều cao tối thiểu của thành chắn đờng và tấm gạt là:
l = 100.sin200=34.2
Vậy chọn chiều cao của thành là: 40.
Chọn chiều dày của tấm cửa đáy cốc lót là 5
Lực tác dụng của đờng trong một cốc đối với tấm là không đáng kể (10N). Nên ta
không cần tính bền cho thiết bị này
Kết cấu của cốc lót và tấm chắn đáy đợc thể hiện nh trên hình vẽ.
Chọn cấp chính xác, dung sai lắp ghép cho các cốc cấp liệu:
Do cốc khi làm việc v0ới một tốc độ không lớn, đòi hỏi dịch trợt trên nhau một
cách dễ dàng cũng nh khi lắp ráp đợc thuận tiện, nên ta chọn cho các cốc lắp với
nhau theo kiểu lắp lỏng.
Đồng thời, do là lắp lỏng, và bên trong là chỉ tiếp xúc với vật liệu dời, không
bám dính, nên chúng không đòi hỏi cao về cấp chính xác.
Chọn cấp chính xác cho bề mặt trong của xi lanh trên và bề mặt ngoài của
xilanh dới là: cấp 11 (ứng với quá trình tiện tinh. Theo bảng 20-1, sách TTTK hệ
dẫn động cơ khí của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển)

Chọn cấp chính xác cho bề mặt ngoài của xilanh trên và bề mặt trong của xilanh
dới là cấp 12( ứng với quá trình tiện thô. Theo bảng 20-1, sách TTTK hệ dẫn động
cơ khí của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển).
Chọn kiểu lắp ghép theo hệ thống lỗ H11/h11. Chọn theo bảng 20-2 TTTK hệ
dẫn động cơ khí. TC-LVU.
Độ nhám bề mặt: Tra bảng 21-1 TTTKHDĐCK-TC_LVU: Rz=55, Ra=1,25
2. Tính tốc độ vòng của đĩa nạp liệu:
Tốc độ quay của đĩa nạp liệu là:
Với công suất Q=1800 kg/h: Q=1800/60 kg/ph=30kg/ph
Mỗi vòng quay, máy đóng đợc 1x6=6(kg/vòng).
Số vòng quay của đĩa trong 1 phút là: n=30/6=5 (vòng/ph).
3. Tính toán thiết kế nắp đáy:
Nắp đáy có rất nhiều kiểu loại mà ta có thể chọn nh hình trang bên:
Chọn đờng kính cho tai nắp đạy là: 30
2


Chọn đờng kính cho phần nắp đạy là: 110
Điều kiện để nắp đạy có thể quay xung quanh trục quay của nó là:
110+15 x185-10
125x175
Chọn x=140.
Thử lại điều kiện: Từ tâm quay của trục quay nắp ta quay một vòng tròn có bán
kính bằng 140, và qua hình vẽ ta thấy tầm hoạt động của nó không ảnh hởng đến
các đối tợng khác xung quanh.
4. Tính toán lực ma sát tác động trên các cốc đong và trọng lực của đĩa cấp
liệu:
a. Lực ma sát của đờng tác động lên đĩa là:
áp dụng công thức tính lực ma sát: Fms1=f1.N
Ta có: N: Phản lực của mâm đĩa lên lợng đờng phía trên.

f: hệ số ma sát của đờng với đĩa
Fms1: Lực ma sát của đờng tác dụng vào đĩa
Khối lợng của đờng phía trên đĩa là:
Pđt=G.g=Vđt.đ.g
Trong đó:
Vdt: Thể tích của đờng ở trên đĩa(Đợc tính gần đúng bằng thể tích giữa
hai cốc cấp liệu hợp với thành và thanh gạt đờng).
đ: Khối lợng riêng của đờng: đ=800g/dm3=800.10-6g/mm3.
g: Gia tốc trọng trờng.
P: Lực mà đờng tác dụng lên mâm đĩa.
dd
4.5
595 1
ị V = 70.p.
. = 3892708 (mm 3 )
4 5
V ằ 70.p.

G=3892708.800.10-63114(g)=3.114(kg)
P=N=31,14 (N)
F1=31,14.0,154,671(N)
b. Lực ma sát của thanh gạt với nắp đậy và nắp đậy với đờng:
3


b.1. Ma sát giữa nắp đậy và đờng:
Lực tác dụng giữa nắp đậy và đờng:
Ban đầu, ta tính cho chế độ chuẩn: khối lợng của đờng trong cốc đong là 1kg.
P=9,8 N Fms2=9,8.0,15=1,47 (N)
Lực ma sát giữa chốt và nắp bằng fms quay. Theo công thức 7.3 sách NLM( Đinh

gia Tờng, Tạ Khánh Lâm, T1-2000). Thì lực tác dụng lên đĩa là:
Fms=Fms1+ Fms2+ Fms34,671+1,47+2.3,8=13,741
vậy lực tác dụng lên các cốc đong là:
Fmstrụ=0,15.13,8.4/=2,64 (N)
Lực ma sát khi nâng đĩa lên ta còn phải xét tới lực ma sát giữa đờng với ống trụ
phân bố nh sau:
Tóm lại, khi tính toán ma sát cho mâm đĩa, ta chọn sơ bộ lực ma sát d lên là:
50N.
5. Tính toán thiết kế hệ thống điều chỉnh khoảng chạy (thể tích) của cốc
đong:
Các công thức trong phần này đợc tính theo sách Hớng dẫn thiết kế chi tiết
máy Trịnh Chất, Lê văn Uyển.
Chọn cơ cấu truyền động dạng trục vít đai ốc: Truyền động loại này để biến
chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến.
Chọn cơ cấu truyền động vít đai ốc trợt.
5.1. Chọn vật liệu vít và đai ốc:
Chọn vít: Thép 45, đai ốc: Gang giảm ma sát.
Chọn loại ren hình thang:
5.1. Đờng kính trung bình của ren: Đợc tính theo công thức:
d2 =

Fa
p.y H .y h .[q]

(CT8-sách CTM)

Trong đó: Fa=416,5. Chọn H=1,2; h=0,5; [q]=5 MPa
d2 =

416,5

= 6,65mm
3,14.8.0,75.1,2

Chọn d2=7 mm, d=8, d2=D2=7; d3=5,5; d1=D1=6,0; D4=8,5
4


5.3. Chọn các thông số của ren: Chiều cao Profin ren:
h=0,1.d2=0,1.7=0,7 (mm)
Đờng kính ngoài: d=d2+h=7+0,7=7,7 (mm)
Đờng kính trong: d1=d2-h=7- 0,7=6,3 (mm)
Bớc ren: p=2.h=0,7.2=1,4 (mm)
Bớc vít: ph=Zh.p=1.1,4=1,4 (mm)
Góc vít: =arctg(ph/(p.d2))=arctg(1,4/(.7))=5,71o
Ren thang =150
=arctg(0,13/cos15)=7,67o
< Đảm bảo tính tự hãm.
6. Kiểm nghiệm vít và độ bền:
Đối với trờng hợp này, tiết diện nguy hiểm tiếp nhận toàn bộ lực dọc F a và
mômen là giá trị lớn hơn trong hai giá trị Tr,Tg. Theo công thức 8.8 ta có:
Tr= Fa.tg(+).d2/2=16,5.tg(5,71+6,84).7/2=325 (Nmm)
Chọn mặt tì với Do=2.d=2.7=14 mm.
Giá trị của Tg đợc tính theo hình 8.4b
Tg=1/3.0,12.416,5.14=233,24 Nmm
Tr=325 Nmm
Theo công thức 8.7
2
ổ4Fa ử
ổ
ử

T
ữ
ữ=
s td = ỗ
ữ
+ 3.ỗ
ỗ
ỗ
3ữ
ữ
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ố
ứ
p
.d
0,2.6,3
ố 1ứ

2

ổ
ổ 325 ử
4.416,5 ử
ữ
ữ
ỗ
ỗ

+
3.
ữ
ữ
ỗ
ỗ
ữ ố
ữ = 17,47
ỗ p.6,32 ứ
ỗ0,2.6,33 ứ
ố

Với thép 45, ch=360 MPa []=ch/3=360/3=120 MPa
Điều kiện bền đợc đảm bảo.
7. Kiểm nghiệp vít về ổn định:
Để xác định độ mềm của vít, cần tính, mô men quán tính J và bán kính quán
tính i:
p.d 22
d
p.72
7,7
J=
(0,4 + 0,6. ) =
(0,4 + 0,6
) = 43,6 (mm 3 )
4
d1
4
6,3

5


i=

j
43,6
= 1,06
2 =
pd2
3,14.72
4
4

Do đó, theo 8.16, độ mềm của vít sẽ là:
l =

m.l 2.40
=
= 75,5
i
1,06

Với 60<<100. Dùng công thức thực nghiệm để tính:
p.d 2
Fth =
(a - l .b)
4
Thép 45: a=450, b=1,67
ị Fth =

p.72
(450 - 1,67.75,5) = 12466
4

ị S0 =

Fth 12466
=
ằ 30 > S o = 2,5 á 4
Fa
416,5

Nh vậy, vít thoả mãn điều kiện ổn định.
8. Kích thớc đai ốc:
Chiều cao đai ốc: H=H.d2=1,2.7=8,4 mm
Số vòng ren của đai ốc: Z=H/p=8,4/1,4=6 (vòng)Tơng tự trờng hợp của đai ốc ghép với đai ốc nguyên của kích vít ta cũng theo
điều kiện bền dập, điều kiện bền kéo, và điều kiện bền cắt để kiểm tra hoặc
chọn kích thớc còn lại của đai ốc, trong đó [d]=80MPa, [k]=40, [c]=30 MPa.
Đờng kính ngoài của đai ốc:
D

4Fa
4.416,5
+ d2 =
+ 7,72 = 8,25(mm)
p[s k ]
p.40

Vậy ta chọn D=10 (mm)
Đờng kính mặt ngoài của đai ốc
D1

4.Fa
4.416,5
+ D2 =
+ 10 2 = 10,33
p[s d ]
p.80

Chọn D1=12

6


ChiÒu dÇy ®êng kÝnh ®ai èc:
d=

Fa
416,5
=
= 1,1
p.D.[t c ] p.10.12

Chän δ=2 mm

7

Phần 2: Tính toán bộ phận đai kéo
1. Chọn loại đai: Do không làm việc dới tác động của lực lớn, không chịu mài
mòn cao, nhng đòi hỏi độ dịch chuyển chính xác, không có sự trợt của đai.
Chọn loại đai răng
2. Xác định các thông số của bánh đai:
Theo chu trình ban đầu: + Thời gian dịch chuyển túi ls.
+ Quãng đờng dịch chuyển là chiều dài của túi gói
16(cm).
Vận tốc của cuộn giấy bao gói:
v=0,16 (m/s).
= v/r=0,16/0,075=2,13 rad/s
Với r=dbđ/2; dbđ là đờng kính bánh đai.
Vận tốc vòng của bánh đai:
n=/2=20 v/ph.
Chọn nmax=25 v/ph.
max=25/30=2,62 rad/s.
Xác định các thông số của bộ truyền:
Do không có công thức chính xác để tính cho lực ma sát giữa giấy bao và ống cấp
liệu( do hệ số ma sát bị ảnh hởng rất lớn bởi yếu tố độ ẩm của môi trờng). Nên ta
chọn cho lực kéo d: Chọn Fms =100N
Mô men trên bánh đai con là: T1=100*150=15000 (Nmm).
Ta có: P1 =

T1.n1
9,55.106

Trong đó: n1=/2=v/2r=0,16.60/(2..0,04=38,2 vòng/ph
15000.38,2
=0,06 (KW)=60W
9,55.106

Xác định mô đun chiều rộng đai:
Theo công thức 4.28:
P1 =

8


m=35. 3

P1
0,06
= 35. 3
= 4,07
n1
38,2

Chọn m=4.
Tra bảng 4.27 ta có:
Bớc đai:
Chiều dày răng min
Chiều cao răng:
Chiều dày đai:
Khoảng cách từ đáy răng đến

p=12,57
S=4,4
h=2,5
H=5,0

(mm)

(mm)
(mm)
(mm)

đờng TB lớp chịu tải

=0,8

(mm)

Góc Profin răng:

=400.

Bán kính góc lợn của răng
R1=R2=1
(mm)
Chiều rộng đai(bảng 4.28)
b=25
(mm)
Bảng 4.29: chọn z1=z2=10 (răng).
Tính chọn khoảng cách trục:
amin=0,5m(z1+z2)+2m=0,5.4.(20)+2.4=48 (mm)
amax=2.m.(z1+z2)=2.4.20=160 (mm).
Khoảng cách trục này quá ngắn không đảm bảo cho quá trình vuốt giấy, nên ta
chọn lại: z1=z2=20 (răng).
amin=0,5m(z1+z2)+2.m=0,5.4.46+2.4=100 mm
amax=2.4.40=320 (mm)
Chọn khoảng cách trục là: 200 (mm)
2a z1 + z 2 2.200 20 + 20

+
=
+
= 51 (răng).
p
2
12,57
2
Tra bảng 4.30, với zđ=50, m=4 ta có chiều dài của đai là:
lđ=791,3 (mm).
Đờng kính vòng chia các bánh đai:
d1=d2=20.4=80
Theo CT 4.30: z d =

Đờng kính ngoài của bánh đai là: da1=da2=m.z1-2.=4.23-2.0,8=90,4 (mm).
Do đai không chịu tải trọng lớn, nên ta không cần kiểm nghiệm bền.
Xác định lực căng ban đầu của đai:

9


Theo CT 4.25:
Fo=1,3.Fv=1,3.qm.b.v2=1,3.0,05.25.0,162=0,04N.
Chän F0=5 N.

10


Phần 3: Tính toán thiết kế hệ con lăn
cấp giấy bao và cổ áo

1. Thiết kế bộ phận cổ áo:
Đờng kính của ống cấp liệu đợc tính từ chiều rộng của giấy bao gói.
Chọn chiều rộng giấy gói là 416mm. Trong đó: chừa lề để dán mỗi bên là 8
mm.
Nh vậy chiều rộng giấy tiếp xúc với ống cấp liệu là 400mm.
Đờng kính của ống cấp liệu là: d=400/3,14=127,6 mm.
Chọn đờng kính ống cấp liệu là 130mm. Chiều rộng của giấy là:
130*3,14=408 mm.
Chiều rộng thực của giấy gói là: 408+16=424 mm.
Chọn hệ thống con lăn và bộ phận cổ áo nh hình vẽ:
Khi đó ta có:
Chọn góc nghiêng của cổ áo là 450, khoảng cách giữa trục cuối cùng tới cổ áo
là: t=200, vậy chiều cao của cổ áo so với bộ phận cấp giấy cũng là 200mm.
Từ đây ta đi tính đờng biên của cổ áo:
+ Giả sử lấy một điểm bất kì nào đó trên cổ áo, khoảng cách từ điểm đó lên đỉnh
là x, nh vậy

11


PHầN 4: chọn động cơ truyền động cho
đai kéo, mâm cấp liệu và kích vít
1. Động cơ servo:
Nh phần tính đai kéo đã giả sử, ta có công suất trên trục ra của đai kéo là 60W,
chọn động cơ servo kéo đai có công suất là 60W.
2. Động cơ truyền động cho mâm cấp liệu:
Theo tính toán phần 1: lực ma sát tác dụng lên mâm đĩa, ta chọn lực tác dụng
lên mâm d là 50N, Nh vậy công suất của tải là:
T1.n1
.

9,55.106
Trong đó :
T1=50x250=12500 Nmm.
n1=5 (v/ph)
P1 =

P1 =

T1.n1
12500.5
=
= 0,0065 (KW)=6,5 (W)
6
9,55.10
9,55.106

Công suất cần thiết của động cơ đợc tính theo công thức 2.8 sách tính toán thiết
kế chi tiết máy:
Pct=P1/.
Với

6 2
= 3brt .ol
.n ot .brc

Trong đó: brt: hiệu suất truyền động của bánh răng trụ
ol:Hiệu suất truyền động của ổ lăn.
ot:Hiệu suất truyền động của ổ trợt.
brc:Hiệu suất truyền động của bánh răng côn.
Tra bảng 2.8 ta đợc:

brt=0,96.
ol=0,99.
ot=0,98
brc=0,95
12


Thay vµo ta cã:
η = 0,963.0,996.0,982.0,95 = 0,76
⇒ Pct=6,5/0,76=8,55 W.

13


Phần 5: Thiết kế bộ phận li hợp ma sát
Thực hiện cơ cấu đóng mở li hợp bằng khí nén:
Do vận tốc cơ cấu không quá cao và tải trọng không lớn.
Chọn loại thép chế tạo vấu: Thép 15X vấu thấm than.
Do ứng với mỗi vòng quay Trục tăng thêm đợc 1,4 mm
Nghĩa là tăng thêm đợc 1,4x3,14x502x800x10-9=0,008792(kg)8,8 (g).
Phân phối tỉ số truyền cho cơ cấu:
Do yêu cầu của bài toán, sai số khi đóng bao phải đảm bảo đợc là 0,3%, có
nghĩa là sai số chỉ ở mức 03(g), vì vậy, mỗi khi bấm nút để điều chỉnh thì vít chỉ
quay một khoảng là 1,5 (g). Hay có nghĩa là quay một khoảng là:
1,5/8,8=0,17 (vòng).
Khi quay một khoảng 0,17 vòng trong khoảng thời gian để đĩa quay một
khoảng là: 2s( quay từ cốc đong này sang cốc đong kế tiếp). Vậy kích vít quay với
tốc độ là: (0,17/2)*60=5,1 (vòng /phút).
Vậy để đảm bảo là cốc phía sau sẽ đủ liệu, ta chọn cho kích vít quay với vận tốc
là: 10 vòng/phút.

Chọn động cơ ban đầu có số vòng quay là 1500 v/ph
Vậy tỷ số truyền của kích vít là:
u=n1/n2=1500/10=150.
Với tỉ số truyền là 150 v/ph, để quay 0,17 vòng cần một khoảng thời gian là:
(0,17/10)*60=1,02s
Ta chọn cơ cấu truyền động qua 3 cấp nh hình vẽ.
Chọn thời gian dịch chuyển của pittông điều khiển cơ cấu li hợp ma sát là: 1,5s.
Chọn thời gian dịch chuyển d lên là vì khi dùng pittông khí nén còn có thời gian
dịch chuyển của pittông để đóng mở li hợp. (khoảng 0,4s).

14