Bài tập lớn Thiết kế kĩ thuật Máy rang cà phê

Giới thiệu chung:
Cà phê là một đồ uống hết sức quen thuộc trong cuộc sống hiện đại.
Nước ta nằm trong diện một trong những nước xuất khẩu cà phê nhiều
nhất trên thế giới. Sản lượng xuất khẩu cà phê mỗi năm rất cao. Tuy
nhiên, năng suất và chất lượng cà phê sản xuất ra còn thấp do quy trình
chế biến cà phê chủ yếu vẫn ở dạng thô. Đặc biệt là công đoạn rang cà
phê không đều, đa số công đoạn này mang tính chất thủ công. Người
rang cà phê thường phải rang bằng tay, và với một số lượng nhỏ trong
mỗi lần rang, nhiệt độ rang ở mỗi phần của chảo rang thường không
đồng đều. Vì lý do đó, nhóm quyết định thực hiện dự án thiết kế Máy
rang cà phê với mục đích cải tiến công đoạn rang cà phê nhằm đạt năng
suất, chất lượng cao hơn, góp phần thúc đẩy việc sản xuất và xuất khẩu
cà phê ở nước ta.
Mô tả nhóm thiết kế:
Nhóm thiết kế bao gồm các thành viên sau:
1. Lâm Hữu Bảo (MSSV: 20500143)
Đặc điểm: Có khả năng lãnh đạo, có tài tổ chức sắp xếp công việc,
năng động, nhạy bén, có cái nhìn tinh tế, có khả năng đánh giá công
việc, được sự tin cậy và có quan hệ tốt với các thành viên trong nhóm
Vai trò: Trưởng nhóm, và cũng là người điều phối, người chăm sóc
nhóm; ngoài ra còn là người lập kế hoạch, người giám sát-đánh giá
Nhiệm vụ: Phân chia công việc cho các thành viên trong nhóm, tổ
chức, sắp xếp các buổi gặp mặt, lên kế hoạch thực hiện các nhiệm vụ,
giám sát việc thực hiện các nhiệm vụ đó, đảm bảo nhóm hoạt động hòa
đồng, có nguyên tắc, cơ sở


2. Lê Văn Dũng (MSSV: 20500490)
Đặc điểm: Thông minh, lanh lợi, có óc sáng tạo, hòa đồng, có quan
hệ ngoại giao tốt
Vai trò: Người sáng tạo, người khám phá

Nhiệm vụ: Tìm kiếm, thu thập dữ liệu, tham khảo các thiết kế
tương tự bên ngoài thị trường, từ cơ sở các dữ liệu đưa ra các ý tưởng
thiết kế
3. Phạm Văn Bình (MSSV: 20500224)
Đặc điểm: Là người có kỷ luật, có đầu óc thực tế, làm việc nhanh
chóng, có nguyên tắc và có hiệu quả
Vai trò: Người thực thi, đồng thời là người hoàn chỉnh sau cùng
Nhiệm vụ: Thiết kế và tổ chức công việc đi đến mô hình cuối cùng
Ngoài các nhiệm vụ giúp nhóm làm việc hiệu quả, cả 3 thành viên
trong nhóm đều có nhiệm vụ chung là tham gia vào quá trình thiết kế bài
toán Máy rang cà phê.

Phát biểu bài toán thiết kế:
Máy rang cà phê được sử dụng bởi các cơ sở chế biến cà phê. Máy
giúp cho công việc rang cà phê được nhanh chóng, nâng số lượng cà phê
được rang trong mối lần rang, đồng thời giúp việc rang cà phê đồng đều
hơn, do vậy, tăng năng suất cũng như chất lượng hạt cà phê sau khi rang.
Các bước tiến hành thiết kế:
Nhóm sẽ tiến hành thiết kế sản phẩm theo trình tự các nhiệm vụ sau:
 Nhiệm vụ 1: Thành lập nhóm thiết kế
Mục đích: Tìm nguồn nhân lực cho dự án thiết kế










Công việc: Vận động, tìm kiếm các thành viên có những phẩm
chất và năng lực cần thiết để thành lập nhóm thiết kế
Người thực hiện: Bảo
Thời gian: 1 tuần
Nhiệm vụ 2: Phân tích nhiệm vụ thiết kế
Mục đích: Xác định mục tiêu, nhiệm vụ cụ thể của bài toán thiết
kế
Công việc: Đặt vấn đề thực hiện bài toán Máy rang cà phê, phát
biểu bài toán thiết kế
Người thực hiện: Bảo và Dũng
Thời gian: 2 tuần
Nhiệm vụ 3: Lập kế hoạch thực hiện
Mục đích: Lập kế hoạch, thời gian biểu cho các công việc cần
được giải quyết
Công việc: Sắp xếp, lên kế hoạch các công việc, nhiệm vụ phải
thực hiện theo trình tự để giải quyết bài toán thiết kế, sử dụng
biểu đồ thanh lập lịch trình thiết kế
Người thực hiện: Bảo và Bình
Thời gian: 1 tuần
Nhiệm vụ 4: Xác định các yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế
Mục đích: Xác định các yêu cầu khách hàng và các yêu cầu kỹ
thuật
Công việc: Tiến hành thăm dò ý kiến khách hàng để xác định các
yêu cầu của họ về sản phẩm, sau đó sử dụng phương pháp QFD
để xác định các yêu cầu kỹ thuật
Người thực hiện: Dũng
Thời gian: 1 tuần
Nhiệm vụ 5: Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế
Mục đích: Đưa ra các ý tưởng thiết kế

Công việc: Đóng góp ý tưởng cho bài toán sau khi đã tham khảo
các thiết kế có liên quan
Người thực hiện: Dũng và Bình
Thời gian: 2 tuần


 Nhiệm vụ 6: Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế
Mục đích: Chọn phương án thiết kế
Công việc: Từ các ý tưởng được đưa ra, các thành viên tiến hành
đánh giá và lựa chọn thiết kế theo ý tưởng khả thi và hiệu quả
nhất
Người thực hiện: Cả nhóm
Thời gian: 2 tuần
 Nhiệm vụ 7: Tính toán thiết kế sản phẩm
Mục đích: Tiến hành thiết kế sản phẩm
Công việc: Tính toán thiết kế chi tiết sản phẩm, hình dáng, kết
cấu các chi tiết, thực hiện các bản vẽ chung, bản vẽ lắp, bản kê,
bản vẽ chi tiết…
Người thực hiện: Cả nhóm
Thời gian: 2 tuần
 Nhiệm vụ 8: Đánh giá sản phẩm
Mục đích: Đánh giá các chỉ tiêu liên quan đến sản phẩm
Công việc: Sử dụng các chỉ tiêu đánh giá khả năng đáp ứng nhu
cầu khách hàng của sản phẩm về các mặt như: khả năng làm việc,
giá thành, độ bền, độ tin cậy…
Người thực hiện: Cả nhóm
Thời gian: 1 tuần
 Nhiệm vụ 9: Viết thuyết minh và báo cáo
Mục đích: Giới thiệu bài toán thiết kế
Công việc: Trình bày các bài thuyết trình, báo cáo, giới thiệu bài

toán thiết kế
Người thực hiện: Cả nhóm
Thời gian: 1 tuần
 Nhiệm vụ 10: Nộp bài
Thời gian: 1 tuần
Biểu đồ thanh biễu diễn lịch trình thiết kế:
Nhiệm vụ
1.

Thành

Người
thực hiện
Bảo

T T T T T T T T T T1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

T1
1

T1
2

T1
3


lập nhóm
thiết kế

2.
Phân
tích nhiệm
vụ thiết kế
3.
Lập kế
hoạch thực
hiện
4.
Xác
định các yêu
cầu kỹ thuật
5.
Đưa ra
ý tưởng

Bảo+Dũng
Bảo+Bình
Dũng
Dũng+Bìn
h

6.
Đánh
giá, lựa chọn
ý tưởng
7.
Tính
toán thiết kế
sản phẩm

8.
Đánh
giá sản phẩm
9.
Thuyết
minh, báo
cáo
10.
Nộp bài

Cả nhóm
Cả nhóm
Cả nhóm
Cả nhóm
Cả nhóm

Xác định yêu cầu khách hang:
Với đề tài thiết kế lại Máy rang cà phê, đối tượng khách hàng nhóm
hướng tới là nông dân, xí nghiệp chế biến, hợp tác xã, nông trường sản
xuất cà phê… Do thời gian có hạn, nhóm quyết định lựa chọn phương
pháp thăm dò (đặt câu hỏi) để thu thập thông tin từ phía khách hàng.
Bảng câu hỏi:
Bạn vui lòng trả lời các câu hỏi sau:


1.

Bạn đã từng mua Máy rang cà phê chưa?
a) Rồi
b) Chưa

c) Đang dự định mua

2.

Máy có vận hành dễ không?
a) Dễ
b) Tương đối
c) Khó

3. Thành phẩm sau khi rang có đạt được những yêu cầu của bạn
không?
a) Có
b) Tương đối
c) Không
4. Hiệu quả kinh tế của máy như thế nào? (Tính tiết kiệm điện,
đầu tư thấp, hoàn vốn nhanh)
a) Cao
b) Vừa phải
c) Thấp
5. Tác động của máy đối với môi trường? (Tiếng ồn, khói bụi)
a) Tốt
b) Có thể chấp nhận được


c) Xấu
6. Máy cũ của bạn (nếu có) có thường xuyên trục trặc không?
a) Thường xuyên
b) Thỉnh thoảng
c) Hiếm khi
7. Khi máy trục trặc, bạn được tư vấn sửa chữa từ nhà sản xuất

như thế nào? (Hệ thống chăm sóc khách hàng)
a) Tốt
b) Tạm được
c) Tệ
8. Bạn có sẵn lòng mua máy mới nếu nó đáp ứng được tất cả các
yêu cầu của bạn?
a) Có
b) Suy nghĩ thêm
c) Không
9.

Bạn có chấp nhận mua sản phẩm trong nước? (Giá thành thấp,
chất lượng đảm bảo)
a) Sẵn lòng
b) Suy nghĩ thêm
c) Chắc chắn không

10. Giá thành của máy có là vấn đề đối với bạn không?
a) Rất nhiều


b) Còn tùy ở chất lượng máy
c) Không thành vấn đề
Nhóm thiết kế xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của các bạn. Ý kiến
của các bạn rất quan trọng trong việc hoàn thiện sản phẩm.
Sau khi nhóm thiết kế tiến hành thăm dò, thu được kết quả các câu trả
lời từ phía khách hàng, có thể tóm tắt các yêu cầu của khách hàng đối
với sản phẩm như sau:
Thao tác máy phải đơn giản, không quá cồng kềnh, số lượng cà phê
mỗi lần rang lớn, nhiệt độ rang đồng đều, thời gian nhanh, không gây ô

nhiễm môi trường, đặc biệt giá thành của máy phải phù hợp với khách
hàng.
Sử dụng phương pháp QFD xác định yêu cầu kỹ thuật của sản
phẩm:
Sau khi tham khảo các yêu cầu của khách hàng về sản phẩm, nhóm tiến
hành biên dịch các yêu cầu đó thành các yêu cầu kỹ thuật và đạt được
kết quả như sau:
1. Máy có kiểu dáng đẹp => thiết kế mẫu mã
2. Máy không quá cồng kềnh, nặng nề => mức độ đơn giản, kích thước
của các chi tiết
3. Máy dễ sử dụng => các công đoạn, thao tác đơn giản
4. Máy tiết kiệm điện => hiệu suất máy cao
5. Máy có độ tin cậy cao => độ bền của các chi tiết, hiệu quả rang cà
phê


6. Chất lượng hạt cà phê sau khi rang tốt => bộ phận cung cấp nhiệt
đều đặn, vận tốc quay của thùng rang ổn định
7. Máy không gây ô nhiễm môi trường => nhiệt độ rang không quá cao
làm cháy cà phê, hệ thống bôi trơn tốt, giảm thiểu tiếng ồn
8. Máy không tỏa nhiệt ra môi trường bên ngoài => sử dụng vật liệu
cách nhiệt
9. Giá thành máy thấp => mức độ đơn giản trong công tác chế tạo máy

3
9

3

9
9

Khối lượng 60 kg

9

Không kêu

9

Không lắc

1

9

Điều chỉnh được

9

0.81

0.45

0.11

0.06

Hệ số cải tiến tương đối

Hệ số cải tiến

Tỉ lệ tầm quan trọng

Tỉ lệ cải tiến

Mức thiết kế

Mức hiện tại

Mức yêu cầu

5

5

5

1

1.5

7.5

0.13

5

3

4

1.3

1.5

9.8

0.17

5

4

5

1.3

1.5

9.8

0.17

4

4

5

1.3

1

5.2

0.09

5

5

5

1

1.5

7.5

0.13

3

3

4

1.3

1

3.9

0.07

3

4

5

1.7

1

5.1

0.09

2

3

3

1.5

1

3

0.05

5

5

5

1

1

5

0.09

0.81

1.17
0.16
1

0.72
0.1

0.81
0.11

1.17

1.92
0.26

0.16
80

1.53
14

Chuẩn cạnh tranh kỹ thuật

9

0.2

Rẻ tiền

Tầm quan trọng tương đối

Giá thành

9

Tốc độ ổn định

Tầm quan trọng tuyệt đối

Hệ thống hiệu chỉnh tay quay

Kết cấu ổn định

Vỏ thùng dày

Bôi trơn tốt

Tải trọng lớn

Truyền động bánh răng và đai

9

7.5

0.11

Không độc hại

3

50

Không nứt gãy bộ truyền

Vật liệu làm thùng

Độ bền bộ truyền động
Không nứt thùng

Giá trị mục tiêu

16

100

2

50

Đơn vị

KN/cm2

W

mm

$

Khả năng cạnh tranh

56.8


Tham khảo thiết kế liên quan:
Máy rang hiện đang được sử dụng bày bán phổ biến ngoài thị trường:
-

Xuất xứ: Việt Nam

-

Lĩnh vực áp dụng: Nông nghiệp, Công nghệ thực phẩm

- Mô tả tóm tắt công nghệ thiết bị: Thiết bị dùng để rang cà phê hoặc
các nông sản khác đã được phơi khô
Thiết bị bao gồm:
+ Thùng rang đường kính khoảng 1000 mm
+ Bếp ga cung cấp nhiệt cho thùng rang
+ Bộ điều khiển nhiệt độ và cơ cấu van tiết lưu khí tự động cung
cấp ga cho bếp ga


+ Động cơ và hệ thống điện điều khiển toàn bộ quá trình rang như
tốc độ quay, thời gian rang, nhiệt độ
-

Công suất: 70-100 kg/h

-

Tiêu chuẩn đạt được: Tiêu chuẩn Việt Nam

- Ưu điểm: Tăng năng suất lao động, giảm thiểu thời gian rang, giảm
giá thành sản xuất, thao tác đơn giản, giảm được thời gian làm việc trong
môi trường nóng, một số khâu vận hành phức tạp được tự động hóa, do
đó sẽ sản phẩm sau khi rang đạt được độ ổn định, không tỏa nhiệt ra môi
trường bên ngoài trong quá trình rang nhờ có lớp cách nhiệt, tiết kiệm

nhiên liệu (chỉ 2 kg gas/mẻ/100 kg sản phẩm)
Đưa ra các phương án thiết kế:
Ý tưởng 1: Hệ thống sẽ gồm một bộ truyền xích, hộp giảm tốc, bộ
phận công tác là thùng rang. Dùng bộ truyền xích nối giữa bàn đạp với
hộp giảm tốc bánh răng côn, sau đó đi đến thùng rang
Người ngồi trên xe sẽ đạp bàn đạp tạo mô men truyền đến xích, qua
hộp giảm tốc làm quay thùng rang
Ý tưởng 2: Hệ thống cũng bao gồm bộ truyền xích nối giữa tay quay
với hộp giảm tốc bánh răng côn, sau đó đi đến thùng rang
Người dùng tay quay tay quay tạo mô men truyền đến xích, qua hộp
giảm tốc làm quay thùng rang
Ý tưởng 3: Dùng động cơ điện thay cho sức người, động cơ được nối
với hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng thông qua bộ truyền đai
Sử dụng ma trận quyết định đánh giá các ý tưởng:
Tiêu chuẩn

Tỷ trọng

Ý tưởng


(Wt)

1

2

3

Kiểu dáng đẹp 3

-

S

+

Không cồng
kềnh

7

-

-

+

Dễ sử dụng

10

-

+

+

Tiết kiệm điện 7

+

+

-

Độ tin cậy cao 10

S

S

S

Chất lượng
rang tốt

7

+

+

+

Không gây ô
nhiễm

5

-

-

+

Cách nhiệt

7

-

-

+

Giá thành thấp 3

-

-

-

Tổng điểm
cộng

2

3

6

Tổng điểm trừ

6

4

2

Tổng điểm
toàn bộ

-4

-1

4

Tổng điểm tỷ
lệ

-21

2

29

Từ ma trận quyết định ta thấy ý tưởng thứ 3 khả thi nhất nên ta chọn

thiết kế theo ý tưởng thứ 3.
Tính toán thiết kế sản phẩm:


Việc tính toan thiết kế sản phẩm đã được tham khảo cac thiết kế liên
quan để từ đó nhóm sẽ quyết định thiết kế sản phẩm với các số liệu
Cơ cấu cần thiết để tạo ra hệ thống rang cà phê bao gồm bộ truyền
xích có tác dụng truyền chuyển động từ động cơ, hộp giảm tốc cặp bánh
răng trụ răng nghiêng, và thùng trộn, các ổ bi, ổ lăn trong hệ thống và
trục truyền , then truyền chuyển động
Lực cần thiết để quấn thùng trộn là F = 600 N ( do lượng cà phê không
nặng lắm ; vật liệu làm thùng trộn nhẹ và gọn)
Đường kính cần thiết cho thùng trộn là D = 1000 mm
Để cà phê được rang đều thì thùng trộn nên quay cỡ nửa vòng trong
một giây tức vận tốc quay trên trục thùng trộn là n = 0.5555 vòng/s
( nhóm chọn vận tốc lẻ vì để thuận lợi cho quá trình tính toán thiết kế)
Từ đó tính toán được vận tốc vòng trên thùng trộn :v = 1.745 m/s

Phần một : Chọn động cơ và phân phối tỉ số
truyền
1-CHỌN ĐỘNG CƠ


Xác định công suất động cơ:
Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức

Pct =
Trong đó:

Pt

η

Pct là công suất tính toán
η là hiệu suất truyền động của cả hệ thống

a.Tính Pt
Do tải trọng không đổi nên công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy công tác
(trục quay thùng rang) và được tính:

Pt = Plv =

Trong đó:

F .V
1000

F là lực vòng quấn thùng trộn: F = 600N
V là vận tốc vòng trên thùng trộn:

Vậy

Pt =

V = 1.745 m s

600.1, 745
= 1, 047
KW
1000

b.Tính η

η = ηnt .η 4 .η .η x 2
ol br

Trong đó:

ηnt là hiệu suất bộ truyền nối trục đàn hồi
ηol là hiệu suất một cặp ổ lăn

ηnt = 1
ηol = 0.99

ηbr là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
η x là hiệu suất một bộ truyền xích

Tất cả các giá trị này đều tra theo bảng 2.3 tài liệu [1]

η x = 0.96

ηbr = 0.97


η = 1.0,994.0,97.0,962 = 0,8587

Vậy

Pct =

Vậy

1, 047
= 1, 21
KW
0,8587

Như vậy theo bảng phụ lục P1.3 tài liệu [1] ta chọn loại động cơ có các thông số như sau

Kiểu động

Công
suất

cơ

Vận tốc
quay vg/ph

cos ϕ

η%

Tmax
T
dn

698

0,65

74

1,7

KW

4A100L8Y3

1.5

TK
T
dn

1,6

2-PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

2.1-Xác định tủ số truyền ut của hệ dẫn động

n = n .ut
dc
lv

⇔
Trong đó:

ut =

ndc

nlv

ut là tỷ số truyền tổng của hệ thống
nlv

là số vòng quay của trục quay thùng rang

ndc là số vòng quay của động cơ ndc = 698 vg/ph


Để cà phê được rang đều thì vận tốc quay của trục quay thùng rang ta nên chọn với vận tốc là
0.5555 vòng/s= 33.33 vòng/phút
Từ đó suy ra tỷ số truyền của cả hệ thống

:

⇒

ut =

698
= 20,9 4
33,33

2.2-Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động ut
Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc là uh = 5
Vậy tỷ số truyền của bộ truyền xích là

ux =

ut 20,94
=
= 4,188
uh
5

2.3. Xác định công suất,mômen,và số vòng quay trên các trục:

PT 3 =

Ta có

Plv 1
= = 1 KW
ηol 1

PT 2 =

PT 3
1
=
= 1, 042 KW
ηol η x 1.0,96

PT 1 =

PT 2
1, 042
=
= 1, 074 KW

ηol ηbr 1.0,97

Ta có

nT 1 = ndc = 698
nT 2 =

nT 1 698
=
= 139, 6
uh
5

vg/ph

nT 3 =

nT 2 139, 6
=
= 33,333
u x 4,188

vg/ph

PTi
nTi

Nmm

T1 = 14694,412

Nmm

T2 = 71282,951

Nmm

Ti = 9,55.106.

Ta có

⇒

vg/ph

Với i=1,2,3


T3 = 286502,865

Nmm

Ta có bảng đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động

Trục
Động cơ

Trục 1

Trục 2

Trục 3

1,5

1,074

1,042

1

Thông số

Công suất KW

1

5

4,188

Tỷ số truyền

Mômen xoắn
Nmm

20522,922

14694,412

71282,951

286502,865

Số vòng
quay,vg/ph

698

698

139,6

33,333

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY


1-TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

Số liệu ban đầu :
Công suất

P1 = PT 3 = 1

KW

Mômen xoắn

T = T3 = 286502,865

Nmm

Tỷ số truyền

u x = 4,188

Số vòng quay bánh dẫn n1 = nT 2 = 139, 6

vg/ph

1.1-Chọn loại xích ống con lăn
1.2-Chọn số răng của đĩa xích dẫn theo công thức

z1 = 29 − 2.u x = 29 − 2.4,188 = 20, 624
Chọn

z1 = 21 răng

1.3-Tính số răng đĩa xích bị dẫn theo công thức

z2 = u x .z1 = 4,188.21 = 87,948
Chọn

z2 = 89 răng

1.4-Xác định các hệ số điều kiện sử dụng xích K theo công thức

K = K r K a K o K dc K b K lv
Trong đó:

K r là hệ số tải trọng động,do dẫn động bằng động cơ điện và tải trọng ngoài tác động lên bộ
truyền tương đối êm nên K r = 1

K a là hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục hay chiều dài xích,ta chọn K a = 1
K o là hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền,ta chọn K o =1


K dc là hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích,do có bộ phận căng
xích nên K dc = 1

K b là hệ số xét đến điều kiện bôi trơn,ta chọn chế độ bôi trơn định kỳ
K lv là hệ số xét đến chế độ làm việc,làm việc hai ca nên

K b = 1,5

K lv = 1,12

Vậy

K = 1.1.1.1.1,5.1,12 = 1, 68
Hệ số vòng quay K n =

n01
200
=
= 1, 433 chọn n01 = 200 vg/ph theo bảng 5.5 tài liệu [1]
n1 139, 6

Hệ số răng đĩa xích K z =

25 25
=
= 1,19
z1 21

1.5-Tính công suất tính toán Pt
Ta có công thức

Pt =

KK z K n P1
≤ [ P]
Kx

Trong đó:
Chọn xích một dãy nên

Kx = 1

Vậy

Pt =

1, 68.1,19.1, 433.1
= 2,865 KW
1

Theo bảng 5.5 tài liệu [1] cột n01 = 200 vg/ph ta chọn bước xích pc = 19, 05 mm
Ứng với bước xích này ta có [ P ] = 4,8 KW nên thỏa mãn điều kiện Pt ≤ [ P ]

1.6-Theo bảng 5.2 tài liệu [2] số vòng quay tới hạn tương ứng bước xích 19,05 mm là nth = 900
vg/ph nên điều kiện n1 < nth được thỏa
1.7-Xác định vận tốc trung bình v của xích theo công thức


v=

n z p 139, 6.21.19,5
π dn1
= 11 c =
= 0,953 m/s
60000 60000
60000

Ft =

Lực vòng có ích là

1000 P1 1000.1
=
= 1049,3 N
v
0,953

1.8-Tính toán kiểm nghiệm bước xích pc theo công thức

pc ≥ 600 3

P1 K
z1n1 [ po ] K x

Với [ po ] = 30 MPa là áp suất cho phép trong bản lề xích khi số vòng quay của bánh xích nhỏ n1
vg/ph,tra theo bảng 5.3 tài liệu [2]

⇒

pc ≥ 600 3

1.1, 68
= 16, 04 mm
21.139, 6.30.1

Do pc = 19, 05 mm nên điều kiện trên được thỏa
1.9-Chọn khoảng cách trục sơ bộ a = ( 30 : 50 ) pc = 40.19, 05 = 762 mm
Số mắt xích X được tính theo công thức
2

L 2a z1 + z2  z2 − z1  pc
X=
=
+
+
÷
pc pc
2
 2π  a
⇔

2

X=

2.762 21 + 89  89 − 21  19, 05
+
+
= 137,93 mắt xích
÷
19, 05
2
 2π  762

Chọn X = 138 mắt xích
Chiều dài xích

L = pc X = 19, 05.138 = 2628,9 mm

Tính chính xác lại khoảng cách trục theo công thức
2
2

z +z
z +z 

z −z  
a = 0, 25 pc  X − 1 2 +  X − 1 2 ÷ − 8  2 1 ÷ 
2
2 


 2π  




Vậy
2
2

21 + 89
21 + 89 
89 − 21  


a = 0, 25.19, 05 138 −
+ 138 −
÷ − 8
÷  = 762, 71 mm
2
2 
2π  






Để xích không chịu lực căng quá lớn giảm a một lượng bằng ( 0, 002 : 0, 004 ) a
Do đó chọn a = 760 mm

1.10 -Số lần va đập xích trong một giây:

i=

z1n1 21.139, 6
=
= 1, 42 ≤ [ i ] = 25
15 X
15.138

Theo bảng 5.6 tài liệu [2] với bước xích pc = 19.05 mm,ta chọn số lần va đập cho phép của
xích [ i ] trong một giây là [ i ] = 25
Kiểm tra xích theo hệ số an toàn theo công thức:

s=

Q
≥ [ s]
F1 + Fv + Fo

Trong đó:

Q là tải trọng phá hủy cho phép của xích,tra theo bảng 5.1 tài liệu [2]
ứng với bước xích pc = 19, 05 mm thì Q = 29,5kN = 29500 N

F1 là lực trên nhánh căng F1 ≈ FT = 1049,3 N
Fv là lực căng do lực ly tâm gây nên xác định theo công thức
Fv = qm v 2
qm là khối lương của một m xích,kg/m tra theo bảng 5.1 tài liệu [2] ứng với bước xích
pc = 19, 05 mm thì qm = 1, 6 kg
Vậy

Fv = 1, 6.0,9532 = 1, 45 N
Fo là lực căng ban đầu của xích xác định theo công thức


Fo = K f aqm g
a là chiều dài của đoan xich tự do gần bằng khoảng cách trục a

Trong đó:

g là gia tốc trọng trường g = 9,81 m 2
s
K f là hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích ta chọn K f = 3
Fo = 3.0, 76.1, 6.9,81 = 35, 79 N

Vậy

[ s]

là hệ số an toàn cho phép,phụ thuộc vào số vòng quay và bước

xích chọn trong bảng 5.7 tài liệu [2]

s=

Vậy

[ s ] = ( 7,5: 8, 4 )

29500
= 27,15 ≥ [ s ] = ( 7,5: 8, 4 )

1049,3 + 1, 45 + 35, 79

1.11-Tính lực tác dụng lên trục theo thức:

Fr = K m Ft
K m là hệ số trọng lượng xích ta chọn K m = 1,15
Fr = 1,15.1049,3 = 1206, 7 N

Vậy

1.12-Đường kính đĩa xích:

d1 =

pc z1 19, 05.21
=
= 127,34 mm
π
π

d2 =

pc z2 19, 05.89
=
= 539, 68 mm
π
π

d a1 = d1 + 0, 7 pc = 127,34 + 0, 7.19, 05 = 140, 68 mm

d a2 = d 2 + 0, 7 pc = 539, 68 + 0, 7.19, 05 = 553, 02 mm

2-TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT CẶP BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM
TỐC

Số liệu ban đầu :
Mômen xoắn trên trục bánh dẫn: T1 = 14694, 412 Nmm
Tỷ số truyền : u = uh = 5
Số vòng quay trên bánh dẫn :

n1 = nT 1 = 698

vg/ph


Số vòng quay trên bánh bị dẫn : n2 = nT 2 = 139, 6

vg/ph

Thời gian phục vụ : L = 5 năm (1 năm làm việc 300 ngày,1 ca làm việc 8 giờ)
Do bộ truyền kín (hộp giảm tốc) chọn chế độ bội trơn tốt thì dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt
răng và ta tiến hành tính toán theo ứng suất tiếp xúc và kiểm nghiệm theo độ bền uốn.
2.1-Mômen xoắn trên trục bánh dẫn T1 = 14694, 412 Nmm,tỷ số truyền u = 5 ,số vòng quay

n = 698 vg/ph.
2.2-Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn.Theo bảng 6.13 tài liệu [2] chọn loai thép C45
được tôi cải thiện. Theo bảng 6.13 tài liệu [2] đối với bánh dẫn,ta chọn độ rắn trung bình HB1
270, đối với bánh bị dẫn ta chọn độ rắn trung bình HB2 250.
2.3-Số chu kỳ làm việc cơ sở:

N HO1 = 30 HB12,4 = 30.2702,4 = 20,53.106

chu kỳ

N HO2 = 30 HB2 2,4 = 30.2502,4 = 17, 07.106

chu kỳ

N FO1 = N FO 2 = 5.106

chu kỳ

2.4-Số chu kì làm việc tương đương,xác định theo sơ đồ tải trọng:
Do làm việc với chế độ tải trọng không đổi nên

N HE1 = N FE1 = 60cn1Lh
N HE 2 = N FE 2 = 60cn2 Lh
Trong đó:

c là số lần ăn khớp của răng trong mỗi vòng quay của bánh răng c = 1
Lh là tổng thời gian làm việc tính bằng giờ,được xác định theo công thức:
Lh = L365 K nam 24 K n
K nam =
Kn =

300
là hệ số sử dụng bộ truyền trong một năm
365

8
là hệ số sử dụng bộ truyền trong một ngày
24

L = 5 năm là thời gian phục vụ