Đồ án máy ép nước mía đồ án thiết kế máy

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

Lời nói đầu
Trên thị trường việt nam hiện nay có rất nhiều loại nước để
đáp ứng nhu cầu giải khát của con người như các sản phẩm của
Pepsi, Coca, Tribeco… nhưng những thành phần hóa học trong các
loại nước này ít nhiều gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe của
mọi người. Bới vậy, người sử dụng hiện nay đang hướng đến những
loại nước có nguồn gốc xuất xứ từ thiên nhiên. Nước mía chính là
loại nước ép được nhiều người Việt Nam sử dụng bởi chất lượng và
hương vị của chúng.
Chính vì vậy, em đã chọn đề tài “Thiết kế hộp giảm tốc trong
máy ép nước mía” để làm đề tài đồ án môn học Thiết kế máy.
Thông qua đồ án môn học Thiết kế máy, em cùng những sinh viên
khác được hệ thống lại những kiến thức đã học nhằm tính toán
thiết kế hệ thống máy theo chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc;
thiết kế kết cấu máy, các hệ thống dẫn động và phương pháp tính
và các số liệu tra cứu khác… Nhờ việc tra cứu, tham khảo lại kiến
thức các môn đã học như: Truyền động cơ khí, Kỹ thuật chế tạo
máy, Vẽ kỹ thuật cơ khí…. từng bước giúp sinh viên làm quen và
định hướng được việc mình phải làm trong tương lại.
Bởi vì đây là lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế,
phải tổng hợp lại kiến thức đã học, tham khảo các quá trình thực
tế, đồng thời phải thu thập kiến thức từ nhiều nguồn khác nhau
song khó tránh khỏi việc thiết sót trong khi thực hiện. Em mong
được sự góp ý và giúp đỡ của GVHD.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô đặc biệt là thầy Trần
Đình Sơn đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báo
cho việt hoàn thành đồ án môn học này.

Đà Nẵng, ngày 11/11/2016
SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

1


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn
Sinh viên thực
hiện

Mục lục

CHƯƠNG 1: TỔNG QUANG VỀ MÁY ÉP NƯỚC MÍA
1.1 Giới thiệu máy ép nước mía
1.1.1 Sơ lược về máy ép nước mía
Máy ép nước mía là thiết bị được dùng để ép cây mía đường
lấy nước.

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

2


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

Máy ép nước mía siêu sạch
1.1.2 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 công suất :
+ Máy ép nước mía công nghiệp được sử dụng trong
các nhà máy mía đường để ép và tinh luyện đường từ mía.
+ 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:

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

3


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

+ Máy ép nước mía kiểu cũ có tay quay ở bên ngoài có
thể sử dụng động cơ hoặc quay bằng tay để ép nước mía. Loại này
chỉ có 2 trục ép – hay còn 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.

+ Máy ép nước mía kiểu mới sử dụng động cơ với 3, 4

hay 5 rulo… đồng thời khoảng cách của 2 rulo nhỏ nên có thể ép
kiệt mía trong một lần ép.Chính vì vậy em chọn thiết kế máy ép
mía kiểu mới trong đề tài này.

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

4


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

1.2 Các bộ phân chính của máy ép nước mía
1.2.1 Nguồn động lực
Nguồn động lực có vai trò quan trọng trong tất cả các hệ
thống truyền động. Nó cung cấp toàn bộ năng lượng cho cả hệ
thống hoạt động. Bởi vậy việc lựa chọn động cơ cho máy ép nước
mía cũng phải đảm bảo các điều kiện sau:
- Công suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết của cả
hệ thống
- Tốc độ động cơ phải phù hợp để đơn giản trong việc thiết kế
hộp giảm tốc, đảm bảo về khối lượn và về mặt kinh tế.
- Động cơ ổn định khi làm việc trong thời gian dài.
- Momen làm việc đủ lớn để thắng được momen cản ban đầu.
1.2.2 Hộp giảm tốc
Hộp giảm tốc là một bộ phận phổ biến và quan trọng trong
hầu hết các máy móc cơ khí. Trong hệ thống băng tải vận chuyển
người hộp giảm tốc được sử dụng nhằm mục đích giảm tốc độ từ
trục động cơ đến trục rulo. Thông thường để dễ chế tạo thì thiết kế

hộp giảm tốc sử dụng bộ truyền bánh răng nghiên kết hợp với bộ
truyền xích hoặc bánh răng. Vì thế hộp giảm tốc cần phải được
tiến hành tính toán cẩn thận. Thông thường phải thỏa mãn các
điều kiện sau:
- Thỏa mãn những chỉ tiêu làm việc chủ yếu như độ bền
mòn, độ cứng ,…
- Giá thành , dễ chế tạo, nhỏ gọn và thẫm mĩ .
- Kiểm tra, tháo lắp và sửa chữa thuận lợi.
- Đảm bảo dung sai lắp ghép các chi tiết.
- Đảm bảo tính an toàn lao động.

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

5


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

Hộp giảm tốc có nhiều phương án khác nhau để đạt được yêu
cầu thiết kế. Vì vậy người thiết kế cần vận dụng những hiểu biết về
lý thuyết và kinh nghiệm thực tế để lựa chọn phương áp hợp lý và
cao hơn là phương án tối ưu nhất.
1.2.3 Rulo
Là thành phần quan trọng
của máy ép nước mía được làm
bằng inox để tránh rỉ sét. Rulo
được xẻ nhiều rãnh nhỏ trên bề
mặt để tăng độ ma sát giúp mía

tự “ăn” vào đồng thời để giúp mía
được ép kiệt nước chỉ trong một
lần ép.
Máy ép nước mía càng nhiều rulo thì mía ép càng kiệt nước
nhưng giá thành cùng công suất động cơ sẽ tăng lên, hiện nay trên
thị trường đa số sản xuất loại máy ép mía có 3 rulo.
1.2.4 Vỏ, khung máy
Thường được làm bằng sắt hoặc inox. Vỏ thường có độ dày từ
0.8 - 1mm để che chắn tránh bụi vào các cơ cấu làm việc.
1.2.5 Các bộ phận khác
Tấm lọc được đặt dưới các quả rulo nhằm giữ lại cặn mía chỉ
cho nước mía chảy ra phía
dưới, tấm lọc được đặt vị
trí dễ tháo lắp để có thể
dễ dàng vệ sinh khi cần
thiết.
Có một số loại máy
ép nước mía được trang bị

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

6


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

thêm các máy ép bao bì để trang trí cho ly nước mía thêm sinh
động, tiện lợi.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ
2.1 Nhiệm vụ thiết kế
- Nhiệm vụ : Thiết kế hộp giảm tốc của máy ép nước mía dân
dụng.
- Các thông số sau khi khảo sát thực tế và lựa chọn :
+ Vận tốc trục ép: tối đa 25 vòng/phút
+ Nguồn cung cấp 380V, 50HZ
+ Thời gian làm việc 5 năm, mỗi năm làm việc 300
ngày, mỗi ngày 2 ca, mỗi ca 6 tiếng ( tương đương 18000 giờ)
2.2 Nguyên lý làm việc và yêu cầu thiết kế
2.2.1 Nguyên lý làm việc
Máy ép nước mía làm việc 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 ngoài.

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

7


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

Để tăng năng suất ép mía, người ta thường làm trục cán hay
rulo được khứa nhiều rãnh để tăng diện tích tiếp xúc , tăng ma sát

để cây mía tự ăn vào rulo đồng thời cũng giúp cho nước mía được
ép ra dễ dàng chảy ra ngoài theo rãnh.
Trục cán của nước mía thường có vận tốc chậm để giảm công
suất của động cơ đồng thời tránh nguy hiểm cho người sử dụng.
2.2.2 Nguyên lý hoạt động
Động cơ được sử dụng để tạo nguồn động lực. Thông qua hộp
giảm tốc sẽ đưa tốc độ động cơ xuống mức phù hợp với tải. Tốc độ
và momen xoắn sẽ đưa đến rulo thông qua một bộ bánh răng
ngoài.
2.2.3 Yêu cầu thiết kế
- Có độ bền, kết cấu vững chắc.
- Đảm bảo an toàn, thân thiện, đảm bảo vệ sinh.
- Phải có kích thước hợp lý, gọn gàng dễ di chuyển.
- Sửa chữa bảo trì dễ dàng, thuận lợi.
- Thiết kế phải có tính kinh tế, nguyên liệu dễ kiếm trên thị
trường.
- Đảm bảo được các chỉ tiêu về đánh giá thiết kế.
2.3 Lựa chọn phương án thiết kế
Hệ thống máy ép nước mía dân dụng có nhiều kiểu thiết kế
bao gồm động cơ điện, hộp giảm tốc, bộ truyền răng, bộ truyền
xích, bộ truyền đai….
Các phương án thiết kế :
- Hộp giảm tốc hai cấp côn trụ, sử dụng bộ truyền ngoài
xích.

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

8

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

- Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng bộ truyền
ngoài xích.
- Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng bộ truyền
bánh răng.
2.3.1 Phương án 1: Hộp giảm tốc hai cấp côn trụ, sử dụng
bộ truyền ngoài xích

Hình 2.3: Hộp giảm tốc hai cấp côn trụ, sử dụng bộ truyền ngoài xích
Ưu điểm:
+ Truyền được mô men xoắn và chuyển động quay giữa các trục giao
nhau
+ Có chuyển động bằng xích nên tỉ số truyền cao hơn truyền động
bằng đai và có thể làm việc được khi quá tải.
+ Tỉ số truyền của hộp giảm tốc từ 8 – 12.
Nhược điểm:
+ Giá thành chế tạo đắt
SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

9


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

+ Lắp ghép khó khắn

+ Khối lượng và kích thước lớn hơn so với việc dùng bánh răng trụ.
+ Sử dụng truyền xích nên dễ bị mòn, ồn ào khi làm việc.
2.3.2 Phương án 2: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng bộ truyền ngoài
xích

Hình 2.4: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng bộ truyền ngoài xích
Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản
+ Sử dụng truyền xích thì không có hiện tượng trượt khi truyền động,
hiệu suất cao hơn so với truyền đai, không đòi hỏi căng xích, có thể
làm việc khi có tải đột ngột
+ Tỷ số truyền hộp giảm tốc giảm từ 8-40
 Có nhiều ưu điểm nên ngày nay vẫn được sử dụng rộng rãi.

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

10


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

Nhược điểm:
+ Bánh răng bố trí không đối xứng nên tải trong phân bố không đồng
đều trên các ổ
+ Kích thước thường to hơn các hộp giảm tốc khác khi thực hiện cùng
chức năng
+ Mắc xích dễ bị mòn, gây tải trọng động phụ, ồn khi làm việc.
+ Do truyền tải trọng lớn với vận tốc nhỏ nên khoảng cách hai trục

của bộ truyền xích tương đối lớn không phù hợp với tính cơ động của máy ép nước
mía dân dụng.
2.3.2 Phương án 3: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng bộ truyền bánh
răng
Ưu

điểm:
+ Kết cấu đơn giản
+ Sử dụng bộ truyền bánh răng giúp giảm khoảng cách giữa trục hộp
giảm tốc và rulo tăng tính cơ động của máy.
+ Tỷ số truyền hộp giảm tốc giảm từ 8-40
+ Thiết kế và chế tạo đơn giản hơn
+ Chi phí thấp

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

11


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

 Có nhiều ưu điểm nên ngày nay vẫn được sử dụng rộng rãi.
Nhược điểm:
+ Bánh răng bố trí không đối xứng nên tải trong phân bố không đồng
đều trên các ổ
+ Bánh răng dễ bị mòn sau quá trình làm việc, cần phải kiểm tra
thường xuyên, bảo dưỡng định kỳ
=> Như vậy, qua phân tích ưu nhược điểm của các phương án, ta chọn cách

thiết kế theo phương án thứ 3: Hộp giảm tốc hai cấp khai triển, sử dụng bộ
truyền bánh răng.

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

12


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

CHƯƠNG 3:

GVHD: Trần Đình Sơn

THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC

3.1. Chọn động cơ điện :
3.1.1. Xác định công suất đặt trên trục động cơ
Công suất ép mía tính theo momen cán:
V : tốc độ quay trục cán
R : bán kính trục cán
: momen cán
Mà :
: momen ma sát trên trục cán
: momen biến dạng
Với :
Trong đó:

f : hệ số ma sát trên cổ trục cán
P : lực cán ( theo tài liệu thực nghiệm [6]

thì lực cán mía trong khoảng 0,75 kN – 1,53kN nên chọn P =
1,53kN)
D : đường kính cổ trục
Và : = Pa = (0,3 0,5)
Trong đó:

a : tay đòn
a

R : bán kính rulo ép
: lượng ép mía
P : lực ép mía
Vậy:

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

13


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

Động cơ điện được chọn phải tận dùng được toàn bộ công
suất động cơ để tránh lãng phí. Khi làm việc không được quá nóng,
có thể chịu được sự quá tải trong thời gian ngắn, có momen khởi
động đủ lớn để thắng mômen cản ban đầu của phụ tải.
Để chọn động cơ điện, ta dựa vào công suất cần thiết của
động cơ:

Trong đó:

– hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ kín
– hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ hở
_ hiệu suất của một cặp ổ lăn
– hiệu suất khớp nối

Vậy
Dựa vào công suất cần thiết ta chọn động cơ điện 3 pha Y3132S-4 có các thông số kỹ thuật của động cơ:
+ Công suất động cơ Nđc = 5,5Kw
+ Số vòng quay động cơ nđc = 1425 vg/ph
+ Hiệu suất

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

14


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

3.2. Phân phối tỷ số truyền
Tỷ số truyền động chung:
nt : tốc độ vòng quay của rulo
Mà
Trong đó:

: tỷ số truyền chung của hộp giảm tốc

: tỷ số truyền của cặp bánh răng ngoài
: tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh
: tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm

Ta chọn trước =>
Truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp
[Bảng 2-2 tr 32 sách [2]]
Để tạo điều kiện bôi trơn các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm
tốc bằng phương pháp ngâm dầu, ta chọn
Chọn
Do đó ta có
=>
Tính chính xác
3.3. Xác định số vòng quay, công suất và momen trên các
trục hộp giảm tốc
3.3.1.

Số vòng quay các trục :

- Trục thứ nhất :
- Trục thứ hai :
- Trục thứ ba

:

- Trục rulo

:

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

15


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía
3.3.2.

GVHD: Trần Đình Sơn

Xác định công suất các trục :

- Công suất trên các trục:

P1 =
+ Trục III :
+TrụcII

:

P2
5,21
P2 =
=
= 5,34
η brη ol 0,98.0,995

P1 =

+TrụcI

Pct
5,34
=
= 5,48
ηbrη ol 0,94.0,99

:

+ Trục động cơ :
3.3.3.

(kW)

P2
5,34
=
= 5,48
η brη ol 0,98.0,995

Pdc =

P1 5,48
=
= 5,48
ηk
1

(kW)

(kW)

(kw)

Xác định momen xoắn các trục:

- Công thức để xác định mômen xoắn trên các trục là:
Ti =

9,55.10 6.Pi
ni

T dc=

+ Trên trục động cơ:
T1 =

+ Trên trục I:

9,55.10 6.5,48
= 36725,61
1425

T2 =

+ Trên trục II:
T3 =

+ Trên trục III:

9,55.10 6.5,48

= 36725,61
1425

(Nmm)

9,55.10 6.5,34
= 166054,51
307,11

9,55.10 6.5,21
86 ,02

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

(Nmm)

(Nmm)

= 578417,81

(Nmm)

16


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn
6

Trulo =

9, 55.10 .4920, 43

+ Trên trục rulo:

Động cơ

Trục I

25

Trục II

= 1879604, 26

(Nmm)

Trục III

i

Rulo
= 3,44

n (vg/ph)

1425

1425

307,11

86,02

25

N (kW)

5,48

5,48

5,34

5,21

4,920

T (N.mm)

36725,61

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

1879604,26

17

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
4.1. Thiết kế bộ truyền ngoài (bộ truyền bánh răng thẳng) :
4.1.1 Chọn vật liệu
Theo bảng 6.1/92 [I] chọn:
- Bánh nhỏ : thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241-285, có
giới hạn bền

σ b1 = 850MPa

, giới hạn chảy

σ ch1 = 580MPa

.

- Bánh lớn : thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192-240 , có
giới hạn bền

σ b 2 = 750 MPa

,giới hạn chảy

σ ch 2 = 450MPa

.

4.1.2 Xác định ứng suất cho phép
* Ứng suất tiếp xúc cho phép

Sơ bộ ta có

Trong đó

σ H0 lim

[σ H ] = σ H0 lim K HL / S H

: là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì

cơ sở tra ở bảng 6.2/94[I]. Lấy độ rắn bánh răng nhỏ HB 1=245,
bánh lớn HB2=230 khi đó ta có:

σ H0 lim1 = 2 HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560

σ H0 lim 2 = HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530

(MPa)

(MPa)

SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc SH1 = SH2 = 1,1
KHL : Hệ số tuổi thọ

K HL =

6

N HO
N HE

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

18


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

Với NHO : số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về
tiếp xúc
NHO=30HB2,4
Do đó NHO1=30.2452,4=1,6.107 , NHO2=30.2302,4=1,39.107
Số chu kì ứng suất tương đương

N HE = 60c ∑ (Ti / Tmax 1 )3 niti
Với c : số lần ăn khớp trong một vòng quay ,lấy c=1 .
Số vòng quay bánh nhỏ : n1= 86,02 (v/ph),bánh lớn n2 =
25(v/ph)
Do đó ta có:

4
4
N HE1 = 60.1.18000.86,02.(13. + 0,73. ) = 62, 4.106
8
8

4
4
N HE 2 = 60.1.18000.25(13. + 0,73. ) = 18,13.106
8
8
Ta thấy NHE1 > NHO1 ; NHE2 > NHO2 do đó ta chọn KHL1 = KHL2 = 1.

Ta tính được

σ H lim1 = σ H0 lim1.K HL1 = 560.1 = 560

(MPa)

σ H lim 2 = σ H0 lim 2 .K HL 2 = 530.1 = 530

(MPa)

Vậy ta tính được

[σ H 1 ] = 560.1 / 1,1 = 509,10

(MPa)

[σ H 2 ] = 530.1 / 1,1 = 481,82

(MPa)

Với bánh răng trụ răng thăng ta có:

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

19


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

[σ H ] = min{[σ H 1 ],[σ H 2 ]} = 481,82

(MPa)

* Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

[σ

]

H max

= 2,8σ ch 2 = 2,8.450 = 1260( MPa )

* Ứng suất uốn cho phép

[σ F ] = σ F0 lim K FC K FL / S F

Sơ bộ ta có:

Trong đó

σ F0 lim

: là ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở

σ F0 lim1 = 1,8 HB1 = 1,8.245 = 441

(MPa)

σ F0 lim 2 = 1,8 HB2 = 1,8.230 = 414

(MPa)

SF: hệ số an toàn khi tính về uốn SF1 = SF2 = 1,75

K FL = mF
KFL : hệ số tuổi thọ

N FO
N FE

Với NF0: Số chu kì cơ sở khi uốn NF0 = 4.106
MF : Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với vật liệu
HB < 350 ta có mF = 6
NFE : Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương
mF

N FE
Ta có

 T 

= 60c∑  i ÷ nit i
 Tmax 

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

20


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

⇒

GVHD: Trần Đình Sơn

4
4
N FE1 = 60.1.86,02.18000(16. + 0,76. ) = 51,9.106
8
8
4
4
N FE 2 = 60.25.18000(16. + 0,7 6. ) = 185.10 6
8
8

(MPa)

(MPa)

Ta thấy NFE1 > NFO , NFE2 > NFO , ta lấy NFL1 = NFL2 = 1

Bộ truyền quay một chiều, lấy giới hạn bền uốn K FC = 1
Vậy ứng suất uốn cho phép:

[σ F 1 ] =

[σ F 2 ] =

441.1.1
= 252
1,75

(MPa)

414.1.1
= 236,57
1,75

(MPa)

* Ứng suất uốn cho phép khi quá tải

[σ F 1 ]max = 0,8.σ ch1 = 0,8.580 = 464( MPa)
[σ F 2 ]max = 0,8.σ ch1 = 0,8.450 = 360( MPa)
4.1.3 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
4.1.3.1 Khoảng cách sơ bộ trục :

aw1 = K a (u1 + 1) 3

Theo bảng 6.6/97 [I] chọn

ψ ba = 0,3

T1K H β
[σ H ]2 ubrψ ba

;

Theo bảng 6.5/96 [I] ta chọn Ka= 49,5 ( răng thẳng)

⇒

ψ bd = (ubr + 1)ψ ba / 2 = (3, 44 + 1).0,3 / 2 = 0.666

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

21


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

KHβ

GVHD: Trần Đình Sơn

: Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng

vành răng

Tra bảng 6.7/98 [I] suy ra

KHβ

=1,02

Với T1 = 578471,81 ; u1=3,44 ta có :
aw1 = 49,5.(3, 44 + 1). 3

Chọn

578471,81.1, 02
= 296,8
481,82 2.3, 44.0,3

(mm)

aw1 = 300( mm)

4.1.3.2 Xác định các thông số ăn khớp
Chọn môđun pháp theo công thức

mn = (0,01 ÷ 0,02) aw1 = (3 ÷ 6)( mm)

Chọn môđun theo bảng 6.8/99 [I] :

z1 =
Số bánh răng nhỏ 1:
Lấy

z1 = 27

Do đó
Chọn

⇒

mn = 2,5(mm)

2aw1
2.300
=
= 27,02
m(u1 + 1) 5.(3, 44 + 1)

z2 = 3,44.27 = 92,8

chọn z2 = 92

aw1 = m( z1 + z2 ) / 2 = 5.(27 + 92) / 2 = 297,5( mm)
aw1 = 300

mm

Do đó ta dùng dịch chỉnh chiều cao để đảm bảo chất lượng ăn
khớp với x1 = 0,3 ; x2 = - 0,3
Góc ăn khớp :

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

22

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

GVHD: Trần Đình Sơn

cos α tw = zt m cos α / (2aw1 ) = (27 + 92).5.cos 20 / (2.300) = 0,93

Suy ra

α tw = 220

4.1.3.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

σH

σ H = Z m Z H Zε 2T1K H (um + 1) / (bw1um d w21 )

Theo bảng 6.5/96 [I]

Z m = 274 Pa1/3

Do đó hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :

Z H = 2cos β b / sin 2α tw = 2.1 / sin(2.22) = 1,76

Với bánh răng thẳng

Z ε = (4 − ε α ) / 3 = (4 − 1,73) / 3 = 0,87

ε α = 1,88 − 3,2(

Trong đó:

1 1
1
1
+ ) = 1,88 − 3,2.( + ) = 1,73
z1 z 2
27 92

Đường kính vòng lăn bánh nhỏ

d w1 = 2aw1 / (um + 1) = 2.300 / (3,41 + 1) = 135,14(mm)

Với um = 92/27=3,41 ;

v=
Vận tốc vành răng:

bw1 = 0,3.300 = 90( mm)

π d w1n1 π .136.86,02
=
= 0.61(m / s )
60000
60000

Theo bảng 6.13/106 [I] chọn cấp chính xác 9 ,
Theo bảng 6.15,6.16/107 [1] ta có

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

K Hα = 1,13

δ H = 0,004; g 0 = 82

23


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

Suy ra

GVHD: Trần Đình Sơn

υ H = δ H g 0v aw1 / um = 0,004.82.0,61. 300 / 3,44 = 1,87
K HV = 1 +

Ta có

υ H bw1d w1
1,87.136.90
=1+
= 1,02
2T1K H β K Hα
2.578471,81.1,02.1,13

K H = K H β K Hα K HV = 1,02.1,13.1,02 = 1,18
Ta tính được

σ H = 274.1,76.0,87. 2.578471,81.1,18(3,44 + 1) / (90.3,44.135,142 ) = 434, 4

(

MPa)
Ta có hệ số ảnh hưởng của vận tốc vòng : với v < 5m/s,

Zv = 1

Với cấp chính xác động học là 9 ta chọn cấp chính xác về mức tiếp
xúc là 9 , ta có được

Z R = 0,9

5

d a < 700mm ⇒ K HX = 1

Do đó

[σ H ]' = [σ H ]ZV .Z R Z XH = 481,82.1.0,95.1 = 457,73( MPa)

Do đó ta thấy

σ H < [σ H ]'

nên bánh răng thoả mãn đk bền tiếp xúc

4.1.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

σ F = 2T1K F Yε Yβ YF 1 / (bw1d w1m)

Ta có

ψ bd = 0,666

tra bảng 6.7/97 [I] ta có

H F β = 1,06

Với vận tốc v = 0,61 m/s ,cấp chính xác 8 tra bảng 6.14/107[1] ta
có

K Fα = 1,37

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

24


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

Ta có

GVHD: Trần Đình Sơn

υ F = δ F g 0v aw1 / um = 0,016.82.0,61. 300 / 3,44 = 7,47

Theo bảng 6.7/98[I] ta có

K Fβ

= 1,06

Trong đó tra bảng 6.15,6.16/107 ta có

δ F = 0,016; g 0 = 82

Hệ số xét đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính
về uốn :

K FV = 1 +

υ F bw1d w1
7,47.136.90
=1+
= 1,073
2T1K F β K Fα
2.578471,81.1,06.1,02

Hệ số tải trọng khi tính về uốn:

K F = K F β K Fα K FV = 1,06.1,02.1,073 = 1,16
Với z1=27 , z2 = 92, x1= 0,3 ; x2 = -0,3 theo bảng 6.18/109 [I] ta có

YF 1 = 3,57 ; YF 2 = 3,54

Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Với bánh răng thẳng ta có
Vậy

Yε = 1 / ε α = 1 / 1,73 = 0,58

Yβ = 1

σ F 1 = 2.578471,81.1,16.0,58.1.3,57 / (136.90.5) = 45, 4

σ F 2 = σ F 1YF 1 / YF 2 = 45,4.3,57 / 3,54 = 45,78

(MPa)

(MPa)

Tính chính xác ứng suất uốn cho phép:

[σ F ] = [σ F ]YRYSYxF

SVTH: Phạm Vũ Anh Kiệt – Lớp:13CDT2

25