Thiết kế máy đóng nắp chai

Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
chai bia
chai bia
CHỈÅNG 6
THIÃÚT KÃÚ MẠY ÂỌNG NÀÕP CHAI
Nhiãûm vủ ca cå cáúu ny l nháûn nàõp tỉì hãû thäúng
cáúp nàõp âãø tiãún hnh âọng nàõp khẹp kên lãn miãûng chai
â âỉåüc rọt âáưy bia theo âënh lỉåüng.
6.1. THIÃÚT KÃÚ ÂÁƯU ÂỌNG :
6.1.1. Nghiãn cỉïu kãút cáúu chai v âọng nàõp :
a. Miãûng chai :
Hiãûn nay trãn thë trỉåìng cọ ráút nhiãưu loải chai bia
thãø têch khạc nhau nhỉ chai 330ml; 450ml; 500ml; 650ml ...
Nhỉng cạc loải chai ny âãưu cọ miãûng chai âụng kêch
thỉåïc quy âënh â âỉåüc tiãu chøn họa.
* Kãút cáúu miãûng cäø chai :
b. Nàõp :
Hçnh 6.1.a. Kãút cáúu miãûng chai
Nàõp âáûy miãûng chai cng âỉåüc tiãu chøn họa tỉåg
ỉïng våïi cäø miãûng chai. Nàõp âỉåüc dáûp thnh hçnh dảng
så bäü gáưn âụng âãø âënh dảng chênh xạc trong âáưu âọng
v miãûng chai. Nàõp cọ dảng âéa näúng, trong lng âỉåüc
dạn mäüt låïp cao su lm kêt khêt miãûng chai. Nàõp âỉåüc
chãú tảo bàòng thẹp cạc bon tháúp, dy 0,3mm v cọ trạng
mäüt låïp km bãn ngoi.
Nhiãûm vủ ca giai âoản âọng nàõp l âënh vë nàõp vo
âụng cäø chai åí vë trê ẹp roan vo miãûng cäø chai v lm
biãún dảng nàõp. Hçnh dảng v kêch thỉåïc ca nàõp trỉåïc

v sau khi âọng nàõp nhỉ sau :
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
1
1
C - Khoa Cå Khê
C - Khoa Cå Khê
Trang
Trang
Ø
28
Ø
26,5
5
R8
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
chai bia
chai bia
Trỉåïc khi âọng nàõp :
Hçnh 6.1.b
Kêch thỉåïc sau khi âọng nàõp :
Hçnh 6.1.c
6.1.2. Kãút cáúu âáưu âọng nàõp chai :
Do miãûng chai v nàõp chai cọ kãút cáúu v kêch thỉåïc
âỉåüc tiãu chøn họa nãn pháưn låïn cạc mạy âọng nàõp chai
âãưu cọ kãút cáúu tỉång tỉû nhau. Do âọ ta chè âỉa ra mäüt
loảt kãút cáúu ca âáưu âọng cå bn âàûc trỉng nháút v

dng nọ âãø thiãút kãú.
Kãút cáúu ca âáưu âọng nàõp :
1. Miãûng âáưu âọng 15. Vụ måỵ bäi trån
äø bi treo
2. Khn âọng nàõp 16. ÄØ bi kim
3. Chy giỉỵ nàõp 17. Trủc äø bi
kim
4. Bảc hm v dáùn hỉåïng chy 18. ÄØ âa
trủ di
5. Buläng lủc giạc 19. Läù âënh vë
trủc
6. Bảc dáùn hỉåïng äúng âáøy 20. Trủc äø
bi
7. Buläng chäúng xoay äúng âáøy 21.Thán piston
âọng nàõp
8. Âãûm chàûn l xo 22.Buläng hm
9. L xo âáøy chy ẹp nàõp 23.Läù làõp
chäút âënh vë âáưu âọng
10. ÄÚng âáøy
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
1
1
C - Khoa Cå Khê
C - Khoa Cå Khê
Trang
Trang
Φ
26,5
Φ

29
6
Φ
2
7
Φ
3
2
ọử Aẽn Tọỳt Nghióỷp
ọử Aẽn Tọỳt Nghióỷp
Thióỳt kóỳ maùy õoùng nừp
Thióỳt kóỳ maùy õoùng nừp
chai bia
chai bia
11. Loỡ xo õoùng nừp
12. Bulọng
13. Cheùn chỷn loỡ xo
14. Vuù mồợ bọi trồn ọứ bi õoùng
Hỗnh 6.1.2. ỏửu õoùng nừp
b. Nguyón lyù laỡm vióỷc cuớa maùy õoùng nừp :
SVTH : Buỡi Minh Hióứn - Lồùp 98C
SVTH : Buỡi Minh Hióứn - Lồùp 98C
1
1
C - Khoa Cồ Khờ
C - Khoa Cồ Khờ
Trang
Trang
2
1

5
4
3
6
7
8
23
10
9
11
12
13
22
15
14
20
21
19
18
16
17
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
chai bia
chai bia
Khi chai â âi vo âụng vë trê ca âáưu âọng nàõp chai
(chai v âáưu âọng nàõp quay quanh trủc chênh v cng mäüt
täúc âäü cn cam dáùn hỉåïng thç âỉïng n) theo hnh trçnh

lm viãûc ca cam, äø bi (16) tiãúp xục våïi màût dỉåïi ca cam
âỉa ton bäü củm âáưu âọng âi xúng (lục ny nàõp â
âỉåüc thäøi vo miãûng ca khn âọng nàõp v âỉåüc giỉỵ
lải åí màût dỉåïi ca chy âọng nhåì lỉûc hụt nam chám ca
chy)
Khi nàõp bia â tiãúp xục våïi miãûng chai thç củm âáưu
âọng váùn tiãúp tủc âi xúng theo hnh trçnh lm viãûc ca
cam dáùn hỉåïng, khi âọ l xo (9) bë chy (3) nẹn lải (do phn
lỉûc åí miãûng chai tạc dủng lãn chy âọng låïn hån lỉûc bung
ca l xo(9)) lm cho nàõp åí trãn miãûng chai tiãúp xục trỉûc
tiãúp vo khn âọng (1). Củm âáưu âọng (hay cn gi l
piston) tiãúp tủc âi xúng nhỉng khn âọng (1) bë nàõp v
miãûng chai giỉỵ lải thäng qua chi tiãút (7) lm cho l xo (11)
håi bë nẹn lải. Khi lỉûc nẹn ca l xo (11) thàõng âỉåüc lỉûc
chäúng biãún dảng ca vnh nàõp thç khn (1) s khäng bë
âáøy lãn nỉỵa m s âi xúng cng củm piston lm bọp
chàût nàõp vo miãûng chai theo hçnh dảng ca khn âọng.
Âáy cng l lục kãút thục hnh trçnh âi xúng ca củm
piston âọng nàõp.
Khi kãút thục hnh trçnh âi xúng ca củm piston (nàõp
chai â âỉåüc âọng kên theo u cáưu k thût), củm piston
âọng nàõp bàõt âáưu âi lãn theo hnh trçnh ca cam dáùn, äø bi
(16) tiãúp xục màût trãn ca cam v náng củm piston âọng
nàõp âi lãn, l xo (11) bung ra âáøy cäút trong v khn âọng (7)
vãư vë trê c, lục âọ l xo (9) bung ra tảo mäüt lỉûc lãn chy
(3) âãø âáøy nàõp (â âỉåüc âọng kên vo chai) ra khi khn
âọng (1) v âỉåüc sao gảt âỉa ra xêch ti.
L xo (9) cọ tạc dủng gim cháún giỉỵa miãûng chai v
nàõp âäưng thåìi lm nhiãûm vủ âáøy chai ra khi khn âọng
khi củm piston âi xúng âọng nàõp khäng lm bãø miãûng chai

v tảo lỉûc ẹp lãn cän âọng (1) âãø lm biãún dảng vnh
nàõp.
6.1.3. Tênh lỉûc âọng nàõp :
a. Nhiãûm vủ ca giai âoản âọng :
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
1
1
C - Khoa Cå Khê
C - Khoa Cå Khê
Trang
Trang
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
chai bia
chai bia
Âọng nàõp l ẹp vút pháưn â gáúp nãúp vo cäø chai
åí vë trê ẹp kên roan lãn miãûng chai.
Nhỉ váûy lỉûc âọng nàõp l lỉûc cáưn thiãút tạc dủng
lãn gåì nãúp ca nàõp âãø nàõp biãún dảng do v äm sạt vo
cäø chai nhàòm tảo âỉåüc âäü kên cáưn thiãút.
b. Så âäư lỉûc lãn nàõp nhỉ sau :
Hçnh 6.1.3.a Så âäư lỉûc
Trong âọ :
Q : lỉûc ẹp âãø giỉỵ nàõp cäú âënh v phàóng trong
quạ trçnh âọng nàõp âäưng thåìi ẹp kên roan cao su
f
i

: lỉûc cáưn thiãút âãø tảo ra lỉûc ạp tuún
N
i
: lỉûc phạp tuún cáưn thiãút âãø tạc âäüng lãn
gåì nàõp ẹp vo miãûng chai
F
ms
: lỉûc ma sạt sinh ra giỉỵa nàõp v âáưu
âọng
α : gọc nghiãng ca vnh nàõp so våïi phỉång thàóng
âỉïng
Ta cọ :
α
=
sin
N
f
i
i
V F
ms
= N
i
.f (f : hãû säú ma sạt f = 0,15)
Hay N
i
= f
i
.sinα
⇒ F

ms
= f
i
.f.sinα
Suy ra lỉûc âọng nàõp (f
â
) phi thàõng âỉåüc lỉûc f
I
v
lỉûc ma sạt
Tỉïc l :
⇒ f
â
= f
i
+ F
ms
.cosα
Hay : f
â
=
α
sin
N
i
+ N
i
.f.cosα = N
i







α+
α
cosf
sin
1
Thỉûc tãú lỉûc âọng nàõp tạc dủng lãn ton bäü vn
nàõp cọ âiãøm gåì lãn (cọ 21 säúng gåì). Khai triãøn vnh nàõp
theo chu vi ta cọ så âäư tênh tỉång âỉång nhỉ sau :
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
1
1
C - Khoa Cå Khê
C - Khoa Cå Khê
Trang
Trang
α
Q
F
ms
N
i
f
i

α
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
chai bia
chai bia

Hçnh 6.1.3.b
Våïi : l : chiãưu di nàõp (rça nàõp) l = 6,5(mm)
s : âäü dy nàõp s = 0,3 (mm)
b : chu vi nàõp b =π.d
Ta xem quạ trçnh biãún dảng ca nàõp l quạ trçnh ún
ngang phàóng mäüt dáưm cäng xän bë ngàn båíi mäüt âáưu (do
lỉûc Q tạc âäüng) våïi chiãưu di cäng xän l =6,5(mm) v chiãưu
räüng táúm phàóng b = π.d
Âãø nàõp äm sạt vo gåì miãûng chai thç nàõp phi biãún
dảng do dỉåïi tạc dủng ca lỉûc âọng f
â
nghéa l ỉïng
sút sinh ra phi vỉåüt quạ giåïi hản chy [σ
ch
] ca váût liãûu
lm nàõp.
Âäúi våïi thẹp CT
3
lm nàõp ta cọ [σ
ch
] = 240 N/mm
2

Theo bng (5-8) sạch thiãút kãú chi tiãút mạy ta cọ ỉïng
sút sinh ra khi biãún dảng :
W : mämen chäúng ún ca tiãút diãûn
[ ]
ch
w
1
.N
σ≥=σ
(6-1)
w = b.
6
s
2
(6-2)
Tỉì cäng thỉïc (6-1)
Hay : N ≥ [σ]
ch

l
ds 1
.
6
2
Π
(*)
Thay säú [σ]
ch
= 240N/mm
2

; d = 26,5(mm); S = 0,3(mm)
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
1
1
C - Khoa Cå Khê
C - Khoa Cå Khê
Trang
Trang
1
N
i
0,3
b
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
chai bia
chai bia
l = 6,5(mm) vo phỉång trçnh (8) ta âỉåüc N ≥ 46 láúy N =
50(N)
c. Xạc âënh gọc nghiãng
α
:
Láúy theo âiãưu kiãûn gọc nghiãng ta cọ :
sinα =
5,6.2
5,2629
−

= 0,1923
Âãø b trãn dảng dỉ ca nàõp ta láúy α = 10
o
Thay cạc giạ trë : N = 50(N); α = 10
o
; f = 0,15 vo cäng
thỉïc f
â
Ta cọ :






+=






+=
174,0
1
986,0.15,0.50
sin
1
cos
α

α
fNfd
= 296 (N)
Tênh lỉûc ẹp Q :
Lỉûc Q ch úu âãø giỉỵ nàõp phàóng trong quạ trçnh
âọng nàõp v ẹp rồn cho kên miãûng chai.
Så âäư chëu lỉûc nhỉ sau :
Hçnh 6.1.3.c
Ta xem lỉûc Q phán bäú âãưu trãn nàõp, âãø nàõp khäng bë
biãún dảng dỉåïi tạc dủng ca cạc lỉûc phán bäú N
I
, thç
momen do Q sinh ra tải cạc gäúi (miãûng chai) phi cán bàòng
våïi momen do N sinh ra.
Xẹt phán bäú diãûn têch ca bãư màût ta cọ :
ds = r.dr.dϕ (6-3)
Lỉûc phán bäú tạc dủng
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
1
1
C - Khoa Cå Khê
C - Khoa Cå Khê
Trang
Trang
°
°
°
°
N

Q
N
i
rdrdϕ
dϕ
n
dr
rdϕ
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Âäư Ạn Täút Nghiãûp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
Thiãút kãú mạy âọng nàõp
chai bia
chai bia
dQ = q.ds = q.r.dr.ds (6 -4)
Trong âọ :
q : cỉåìng âäü lỉûc phán bäú :
2
r.
Q
q
π
=
(6-5)
Vç váûy mämen do dQ sinh ra tải gäúc (tỉïc miãûng chai)
l :
dM = dQ(R-r) = qr(R - r) dr.dϕ
Nãn momen do Q sinh ra :
∫∫ ∫
Π

ϕ==
R
0
2
0
qrddMM
(R-r)dr = 2Πq
3
qR
3
r
2
Rr
3
R
0
32
Π
=






−
(6-6)
Thay
2
R.

Q
q
Π
=
Vo phỉång trçnh (6-6) ta âỉåüc :
M = Q.
3
R
Ngoi ra momen do N sinh ra l :
M
'
= N.1 (6-7)
Âiãưu kiãûn âãø nàõp âỉåüc ẹp phàóng lãn miãûng chai l :
M ≥ M
'
⇔ Q.
3
R
≥ N.l (6-8)
⇒ Q ≥
R
Nl3
Thay säú : N = 50(N); l = 6,5(mm); R =
2
5,26
= 13,25(mm)
Ta âỉåüc : Q ≥ 73,6N, láúy Q = 75N
Váûy lỉûc cáưn thiãút âãø âọng nàõp l :
P = P
â

+ Q = 296 + 75 = 371 (N)
6.1.4. Tênh cạc chi tiãút ca củm piston âáưu âọng :
ÅÍ âáy ta tênh toạn thiãút kãú cạc chi tiãút ch úu ca
củm piston âọng nàõp l :
- L xo âáøy chy (ẹp nàõp)
- L xo âọng nàõp
- Khn cän nàõp
a.Tênh l xo âáøy chy ẹp nàõp :
Lỉûc l xo sinh ra phi thàõng âỉåüc cạc lỉûc sau :
- Lỉûc ẹp nàõp khẹp kên : Q = 75(N)
- Lỉûc ma sạt F
ms
= 0,15.75 = 11,25(N)
- Lỉûc l xo cỉûc âải P
max
> Q + F
ms
= 86,25
(N)
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
SVTH : Bi Minh Hiãøn - Låïp 98C
1
1
C - Khoa Cå Khê
C - Khoa Cå Khê
Trang
Trang
ọử Aẽn Tọỳt Nghióỷp
ọử Aẽn Tọỳt Nghióỷp
Thióỳt kóỳ maùy õoùng nừp

Thióỳt kóỳ maùy õoùng nừp
chai bia
chai bia
Lổỷc loỡ xo cổỷc tióứu P
min
F
ms
(=11,25N), do õoù ta choỹn
P
min
=15 N
Haỡnh trỗnh laỡm vióỷc cuớa loỡ xo : choỹn X = 17(mm)
Choỹn vỏỷt lióỷu chóỳ taỷo laỡ theùp loỡ xo cỏỳp I
Sồ bọỹ choỹn õổồỡng kờnh dỏy loỡ xo d = (3-4)mm
Coù
bk
= 1900N.mm
2
(baớng 19-3 saùch chi tióỳt maùy)
Theo baớng (19-4) saùch chi tióỳt maùy coù :
[]
x
= 0,3.
bk
= 570N/mm
2
Coù r =
87
15
P

P
T
T
max
min
max
min
==
= 0,173
Theo baớng (19-7) vồùi sọỳ chu kyỡ N 10
Coù : .r = 0,40 + 0,05 -






25
40,0
.17 = 0,476
Vỗ vỏỷy ổùng suỏỳt cho pheùp thổỷc tóỳ laỡ :
[]
xt
= []
x
.
r
= 570.0,476 = 271 [N/mm
2
]

Theo baớng (19-2) vồùi caùch choỹn c =
q
P
= 8
Ta coù õổồỹc hóỷ sọỳ k õóứ õóỳn õọỹ cong cuớa loỡ xo laỡ : K
= 1,17
Thay vaỡo cọng thổùc (19-6) saùch chi tióỳt maùy ta coù :
d 1,6
[ ]
x
max
C
.KP

(6-9)
Ta õổồỹc d 2(mm)
Choỹn d = 3(mm) phuỡ hồỹp vồùi õióửu kióỷn õaợ choỹn
ổồỡng kờnh cuớa loỡ xo : D = cd = 8.3 = 24(mm)
( )
minmax
3
PPC.8
d.G.x
n

=
(6-10)
Sọỳ voỡng laỡm vióỷc cuớa loỡ xo :
Cọng thổùc (19-7) saùch chi tióỳt maùy
Vồùi P

max
= 87(N) d = 3(mm)
P
min
= 15(N) c = 8
X = 17(mm)
ọỳi vồùi loỡ xo chởu neùn ta lỏỳy sọỳ voỡng toaỡn bọỹ cuớa loỡ
xo laỡ :
n =
( )
1587.8.8
3.10.178
3
4

= 13,8 (voỡng)
n
0
= n + (1,5.2)
SVTH : Buỡi Minh Hióứn - Lồùp 98C
SVTH : Buỡi Minh Hióứn - Lồùp 98C
1
1
C - Khoa Cồ Khờ
C - Khoa Cồ Khờ
Trang
Trang
ọử Aẽn Tọỳt Nghióỷp
ọử Aẽn Tọỳt Nghióỷp
Thióỳt kóỳ maùy õoùng nừp

Thióỳt kóỳ maùy õoùng nừp
chai bia
chai bia
(6-11) trong saùch chi tióỳt maùy phỏửn tờnh sọỳ voỡng cuớa
loỡ xo
n
0
= 13 + (1,5.2) = 16(voỡng)
Chuyóứn vở lồùn nhỏỳt cuớa loỡ xo. Theo cọng thổùc (19-3),
TLTK [3]
=
34.10.8
24.8,13.87.8
d.G
P.n.D.8
4
3
4
max
3
=
= 20,5 (mm)
Bổồùc cuớa loỡ xo khi chổa chởu taới : [3]
t = d +
n

+ (6-12)
Vồùi = 0,1.d = 0,3(mm) laỡ khe hồớ giổợa caùc voỡng khi chởu
lổỷc P
max

Vỗ vỏỷy :
Chióửu daỡi loỡ xo khi caùc voỡng khờt nhau :
t = 3 +
8,13
5,20
+ 0,3 = 4,8 (mm)
H
v
= (n
0
-0,5)d = (16-0,5).3 = 46,5(mm) (6-13)
Chióửu daỡi cuớa loỡ xo khi chổa chởu taới
H
0
= H
v
+ n(t-d) (6-14)
= 46,5 +13,8(4,8 -3) = 72(mm)
Tố sọỳ :
24
72
D
H
0
=
= 3
Vỏỷy coù thóứ khọng duỡng loới sừt õóứ ọứn õởnh loỡ xo
b. Tờnh loỡ xo õoùng nừp :
Lổỷc loỡ xo sinh ra phaới khừc phuỷc õổồỹc caùc lổỷc sau:
- Lổỷc õoùng nừp P

k
= 371(N)
- Lổỷc ma saùt giổợa baỷc dỏựn hổồùng vaỡ cọỳt trong cuớa
piston õoùng nừp.
F
ms1
= f.P
k
= 371.0,15 = 56(N)
- Lổỷc ma saùt cuớa cuỷm piston õoùng vaỡ xi lanh dỏựn
hổồùng
F
ms2
= f.P
k
= 371.0,15 = 56(N)
- Lổỷc loỡ xo cổỷc õaỷi :
P
max
P
k
+ F
ms1
+ F
ms2
P
max
483 (N)
- Lổỷc loỡ xo cổỷc tióứu :
P

min
F
ms1
+ F
ms2

P
min
112(N)
SVTH : Buỡi Minh Hióứn - Lồùp 98C
SVTH : Buỡi Minh Hióứn - Lồùp 98C
1
1
C - Khoa Cồ Khờ
C - Khoa Cồ Khờ
Trang
Trang