Thiết kế máy ép nước mía 3 lô

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
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 máy ép nước mía 3 lô” để
làm đề tài đồ án tốt nghiệp . Thông qua đồ án tốt nghiệp, 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 Quốc
Hùng đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báo cho việt hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này.
Sinh viên thực hiện

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

1

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

MỤC LỤC
Lời nói đầu........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUANG VỀ MÁY ÉP NƯỚC MÍA..........................4
1.1 Giới thiệu máy ép nước mía 1.1.1 Sơ lược về máy ép nước mía...........4
1.1.2 Phân loại máy ép nước mía............................................................4
1.2 Các bộ phân chính của máy ép nước mía..............................................6
1.2.1 Nguồn động lực..............................................................................6
1.2.2 Rulo .................................................................................................6
1.2.3 Vỏ, khung máy................................................................................6
1.2.4 Các bộ phận khác............................................................................6
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ........................................................7
2.1 Nhiệm vụ thiết kế..................................................................................7
2.2 Nguyên lý làm việc và yêu cầu thiết kế................................................7
2.2.1 Nguyên lý làm việc.........................................................................7
2.2.2 Nguyên lý hoạt động......................................................................7
2.2.3 Yêu cầu thiết kế..............................................................................9
2.3 Lựa chọn phương án thiết kế.....................................................................9
2.3.1 Phương án 1: Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền ngoài xích 9
2.3.2 Phương án 2: Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền ngoài đai....10
2.4. Thiết kế động lực học.............................................................................11
2.4.1. Chọn động cơ điện :................................................................11
2.4.2. Phân phối tỷ số truyền.............................................................14
2.4.3. Đại lượng và thông số đặc trưng cho quá trính ép mía...........15
2.5. Thiết kế bộ truyền xích.......................................................................18
2.6. Thiết kế bộ truyền bánh răng..............................................................23

2.6.1. Bộ truyền bánh răng to................................................................23
2.7. Tính toán trục.....................................................................................32
2.7.1. chọn vật liệu............................................................................32
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

2

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trng i hc Cụng nghip H Ni
2.7.2. xỏc nh s b ng kớnh trc..................................................32
2.7.3. xỏc nh khong cỏch gia cỏc gi v im t lc............32
2.7.4. Tớnh cỏc lc tỏc dng lờn trc I..................................................34
2.7.5. TNH TON CHN LN.....................................................49
CHNG 3: PHN TCH CHI TIT GIA CễNG V XC NH
DNG SN XUT CC CHI TIT..................................................................53
3.1. Chi tit bỏnh rng.............................................................................53
3.1.1. Phõn tớch chc nng lm vic v yờu cu k thut ca chi tit
.................................................................................................................. 53

3.1.2. Phân tích yêu cầu kỹ thuật chi tiết bánh răng: 53
3.1.3. Phõn tớch tớnh cụng ngh trong kt cu chi tit.......................54
3.1.4. Xỏc nh dng sn xut...........................................................55
3.1.5. Thit k quy trỡnh cụng ngh gia cụng chi tit........................55
3.3.S B QUY TRèNH CễNG NGH GIA CễNG CHI TIT 7......110
3.3.1. Gia cụng truyn thng...............................................................110
3.3.2. Gia cụng truyn thng cú kt hp CNC...................................111
3.4 Thit k gỏ phay rónh then.............................................................125
3.4.1. V trớ v vai trũ ca gỏ:.....................................................125

3.4.2 Gii thiu gỏ phay:................................................................125
3.4.3 Tớnh toỏn lc kp:.......................................................................127
3.4.4. Tớnh sai s cho phộp ca gỏ.................................................130
TI LIU THAM KHO............................................................................133
CHNG 1: TNG QUANG V MY ẫP NC MA
1.1 Gii thiu mỏy ộp nc mớa
1.1.1 S lc v mỏy ộp nc mớa
Mỏy ộp nc mớa l thit b c dựng ộp cõy mớa ng ly nc.

ti: Thit k mỏy ộp nc mớa

3

GVHD: TS. Trn Quc Hựng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

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:
+ 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.

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

4

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

+ 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.

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

5

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
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 đảm bảo về tốc độ ép mía đề bài
giao.
- 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 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.
1.2.3 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.
1.2.4 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 thêm các máy ép bao bì để trang trí
cho ly nước mía thêm sinh động, tiện lợi.

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

6

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ
2.1 Nhiệm vụ thiết kế
- Nhiệm vụ : Thiết kế máy ép nước mía 3 quả lô ( quả lô tháo rời).
- Các thông số sau khi khảo sát thực tế và lựa chọn :
+ Vận tốc trục ép: tối thiểu 2,5-3 m/phút
+ Nguồn cung cấp 220V, 50HZ
+ Thời gian làm việc 5 năm, mỗi năm làm việc 300 ngày( 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.
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 .

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

7

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

Ð?ng co có h?p
gi?m t?c

1

Vo= 60
(vg/p)

V= 12
(vg/p)

2

3

3

2

V = 12
(vg/p)

V = 12
(vg/p)

V = 12
(vg/p)

I

II

III

III

II

I

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

8

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng

T? s? truy?n U=5


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
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 có hộp giảm tốc, bộ truyền răng, bộ truyền xích, bộ truyền đai….
Các phương án thiết kế :
 Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền ngoài xích.
 Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền đai.
 Trong máy ép mía này sử dụng bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng có
đường thân khai vì loại bánh răng này có những ưu điểm phù hợp với
máy ép mía này.
- Truyền động bánh răng thân khai được sử dụng nhiều hơn cả vì
vận tốc trượt nhỏ nên tổn thất do ma sát ít, hiệu suất cao
- bán kính cong ở vùng tiếp xúc đủ lớn nên khả năng tải lớn đồng
thời dụng cụ cắt có cạnh thẳng dễ đảm bảo độ chính xác cao
2.3.1 Phương án 1: Động cơ giảm tốc, 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.
+ Không có hiện tượng trượt, có thể làm việc khi quá tải đột ngột.
+ Thích hợp với chuyển động chậm.

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

9

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

 Nhược điểm:
+ Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động, ồn.
+ Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị
dẫn thay đổi.
+ Phải bôi trơn thường xuyên và phải có bánh điều chỉnh xích.
+ Mau bị mòn trong môi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt.
+ Phải căng lại xích khi chạy thời gian dài.
2.3.2 Phương án 2: Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền ngoài đai
Ưu điểm:
+ Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau (<15m)
+ Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẽo của đai nên có thể truyền động
với vận tốc lớn
+ Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh được dao động sinh ra do tải
trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu.
+ Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ
+ Kết cấu và vận hành đơn giản.
Nhược điểm:
+ Kích thước bộ tuyền đai lớn so với các bộ truyền khác: xích, bánh răng.
+ Tỉ số truyền thay đổi do hiện tượng trượt trơn giữa đai và bánh đai (ngoại trừ
đai răng)
+ Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (thường gấp 2-3 lần so với bộ truỵền
bánh răng) do phải có lực căng đai ban đầu (tạo áp lực pháp tuyến lên đai tạo
lực ma sát)
+ Tuổi thọ của bộ truyền thấp
=> Như vậy, qua phân tích ưu nhược điểm của các phương án, ta chọn

cách thiết kế theo phương án thứ 1:Động cơ giảm tốc, sử dụng bộ truyền
ngoài xích

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

10

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
2.4. Thiết kế động lực học
2.4.1. Chọn động cơ điện :
2.4.1.1. Tính toán lực cán.
Tính toán lực cán phụ thuộc yêu cầu đặt hàng : vận tốc trung bình khi ép là
2,5-3 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 thông số

Ký hiệu

cần tính toán
1
Độ ép lún tuyệt

2
∆h,mm

Các công thức tính toán
3

∆h = ho – h1 = 40 - 8 = 32mm

đối
Độ ép lún tương

.ε

đối

ε=
l=

Chiệu dài cung

.l,mm

cặp
Tỉ số giữa chiều
dài cung cặp và
chiều cao trung
bình

μ = k1k2k3(1,05-0.05T)
μ

k1= 1,0

Hệ số ma sát

k2= 0,9

k3= 1.0,9,1
μ=1.(1,05-0,005.29) = 0,905
F = bcpl =
F,mm2

Diện tích tiếp
xúc
Tốc độ biến

Ucp,c-1

� = �o.nktkε.ku=0.21.0,7.1,02.0,8 = 0,123

dạng trung bình
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

11

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Sức bền biến

�

dạng

kgl/mm

γ=

2
Hệ số xét đến
ảnh hưởng của

γ

n,�

ứng suất chính
trung bình
Hệ số xét đến
ảnh hưởng của

n’’�
n,�

ứng ma sát
ngoài
Hệ số xét đến
ảnh hưởng của

n’’�

các vùng ngoài
n� = 1

Hệ số xét đến

sự thay đổi ảnh

nB

hưởng của ma

p=γn’�n’’�n’’’�nB�=
= 1,179.1,16.1,42.1.0,96.4,8=0,23

sát ngoài do có

P= p.F = 0,23.2160 =500

sự mở rộng
Hệ số xét đến
ảnh hưởng của

n’’’�

sức căng
Áp suất tiếp xúc
P
Lực cán
P, tl

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

12

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

2.4.1.2. 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
D : đường kính cổ trục
Và : = 2.Pa = (0,3 0,5)
Trong đó:

a : tay đòn
a

R : bán kính rulo ép
: lượng ép mía
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

13

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
P : lực ép mía
Vậy:

Động cơ 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 xích
_ hiệu suất của một cặp ổ bi
– hiệu suất khớp nối
Vậy
Dựa vào công suất cần thiết ta chọn động cơ giảm tốc, có các thông số
kỹ thuật của động cơ:
+ Công suất động cơ Nđc = 0,75Kw
+ Số vòng quay động cơ nđc = 60vg/ph
2.4.2. Phân phối tỷ số truyền
Tỷ số truyền động chung:
nt : tốc độ vòng quay của rulo
Mà
Trong đó:

: tỷ số truyền của xích

Do ta sử dụng động cơ giảm tốc lên tỉ số truyền động chung bằng tỷ số truyền
của xích

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

14

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
2.4.3. Các đại lượng và thông số đặc trưng cho quá trính ép mía.
Khi ép thân cây mía được ăn vào trục, dưới tác dụng của lực cán thân cây mía
bị biến dạng tại vùng biến dạng thân cây bị biến dạng và tạo hình mãnh liệt.
Sau khi ép thân cây mía rộng ra chiều cao cây mía giảm nên ta sẽ đưa ra một
vài đại lượng và thông số đặc trưng cho quá trình ép mía.

Hình 3.1: Sơ đồ vùng biến dạng khi ép mía
1. Thân mía, 2. Quả lô, 3. Vùng biến dạng, 4. Tiết diện chung hòa
- 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)

- l1,l2 : chiều dài của thân mía trước và sau khi ép

(mm)

- R,D : bán kính và đường kính của trục ép

(mm)

2.4.3.1. Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng.
- Góc ăn mía : α (Rad/độ)
Góc chắn bởi cung AB va CD gọi là góc ăn và kí hiệu là α
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

15

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
- Lượng ép tuyệt đối ∆h (mm)
Là hiệu số chiều cao ( còn gọi là chiều dầy ) của thân mía sau khi ép
∆h1= h1 - h2 = 40-8 = 32 (mm)
Trong đó : h1 là chiều dầy của thân mía trước khi ép
h2 là chiều dầy của thân mía sau khi ép giữa quả lô 2 và 3
∆h2= h2 – h3 = 8-1 = 7 (mm)
Trong đó : h2 là chiều dày của thân mía sau khi ép giữa quả lô 2 và 3
h3 là chiều dày của thân mía sau khi ép giữa quả lô 1 và 3
Từ đó ta tính được lượng ép tương đối ε %
Là tỷ số giữa lượng ép tuyệt đối với chiều cao ban đầu của thân mía đem
nhân với 100%
ε1==
ε2==
Lượng ép mía tổng ∑∆h%
Từ những thông số tính toán bên trên ta chọn khoảng cách quả lô 2 và 3 là
8 (mm) và quả lô 1 và 2 là 1 (mm). Với khoảng cách trên đảm bảo mía
được ép kiệt nước.

- Lượng dãn rộng tuyệt đối : ∆b (mm)
Là hiệu số giữa chiều rộng của thân mía trước và sau khi ép
∆b = B2 – B1 (mm)
Trong đó : B1 chiều rộng của thân mía trước khi ép
B2 chiều rông của thân mía sau khi ép
Ta có ∆b = 80 – 40 = 40 ( mm)
Từ đó ta chọn được chiều dài của lô lơn hơn B2 là 94 (mm)
2.4.3.2. Quan hệ giữa các thông số trong vùng biến dạng khi ép mía.
Góc ăn α : α =

(rad)

2.4.3.3. Điều kiện thân mía ăn vào quả lô.
Khi máy ép mía làm việc nhờ ma sát giữa bề mặt nhờ ma sát giữa bề mặt trục
ép và thân mía, trục ép quay và lôi thân mía vào trục để ép làm cho nó biến
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

16

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
dạng. Thực tế không phải thật mạnh thân mía vào trục hoặc dùng thân mía
thật dày đem vào ép để có năng suất cao, qua thực nghiệm thân mía muốn ăn
vào trục cần phải có điều kiện của nó.

Hình 3.2 : Sơ đồ phân bố lực khi thân mía tiếp xúc với trục ép.( xem lại hình
này thầy bảo vẽ sai)
Muốn thân mía ăn vào trục ép cần có điều kiện : lực ma sát tiếp tuyến T phải

lơn hơn lực cản pháp tuyến N, nghĩa là
2Tx > 2Nx → Tx > Nx
Mặt khác ta lại có Nx = N.sinα
Tx = T.cosα = T.f ( f là hệ số ma sát )
Suy ra : T.f.cosα > N.sinα

→

f > tanα

Vì α quá nhỏ nên ta có tanα = α →

F>α

α là góc ăn kim loại α =

f>

→

∆h < R.f2
Trong đó :
- f là hệ số ma sát phụ thuộc vào bề mặt trục cán, chon f = 0,9.
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

17

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Vậy để đảm bảo trong quá trính ép mía, mía tự đi vào không cần lực đẩy thì
∆h < R.f2.
( công thức được chứng minh trong sách ’tính toán thiết kế chế tạo máy cán
kim loại và máy cán thép ‘ trang 72 )
2.5. Thiết kế bộ truyền xích
2.5.1. Chọn loại xích
Xích ống – con lăn gọi tắt là xích con lăn chế tạo đơn giản, giá thành hạ, độ
bền mòn cao. Do bộ truyền tải không lớn nên ta chọn loại xích này
2.5.2. Xác định các thông số của bộ xích và bộ truyền xích
1). Chọn số răng nhông xích
Theo công thức:
Với
là số răng đĩa nhỏ ( để tránh bánh xích quá lớn)
Từ số răng đĩa nhỏ tính ra số răng đĩa lớn :
Thay vào:
2). Xác định bước xích P.
Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích được viết dưới
dạng:
Trong đó:
– Công suất tính toán;
P – Công suất cần truyền, PI = 0,72 kW
Với theo bảng (5.5) (sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1)có kết quả –
công suất cho phép; =

Hệ số k được xác định theo công thức:
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

18

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Các hệ số thành phần lấy trong bảng (5.6 – thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1)
hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền; ( đường nối tâm 2 đĩa xích hợp
với phương nằm ngang 1 góc lớn hơn 600)
– hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích
( a = 20)
kđc – hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng.
kđc = 1,1 (điều chỉnh bằng đĩa căng xích hoặc con lăn xích)
kbt – hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn
kbt = 1(môi trường làm việc có bụi,chất lượng bôi trơn đạt yêu cầu, nhỏ giọt)
kđ – hệ số tải trọng động.
kđ = 1 ( đẫn động bằng động cơ điện và tải trọng ngoài tác động lên bộ truyền
tương đối êm)
kc – hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền.
kc = 1,12 ( làm việc 2 ca)
 k = 1,25.1,25.1,1.1.1.1,2 = 1,925
 pt = 0,72 .2,27 . 3,3 . 1,975 = 10,38 (kw)
Theo bảng 5.5 ( sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1) vớ n01 = 200 v/p và
điều kiện Pt
Chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 15,875 mm
Pt = 10,38 (kw) < [P] = 11 (kw)
Đồng thời theo bảng 5.8 P< Pmax
- khoảng cách trục sơ bộ: asb = 20.p = 20.15,875 = 317,5 (mm)
Xác định số mắt xích:
Thay số vào ta được:
Lấy số mắt xích chẵn xc = 74 , tính lại khoảng cách trục theo công thưc:

a* =
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

19

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
thay trị số tương ứng vào công thức trên có kết quả:
= 305,168 = 305 (mm)
Để xích không chịu lực căng quá lớn cần giảm khoảng cách trục đi một lượng
Lấy
 a = = 305 – 1 = 304 (mm)
Số lần va đập của bản lề xích trong một giây:

Bảng 5.9 ( sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí) sự va đập của các mắt xích vào
các răng trên đĩa xích đảm bảo, không gây ra gẫy các răng và đứt má xích.

3) Kiểm nghiệm xích về độ bền.
Với các bộ truyền xích bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên chịu tải
trọng va đập trong quá trình làm việc cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải
theo hệ số an toàn.
Trong đó :
Q – tải trọng phá hỏng, Q = 22,7 kN = 22700N ( tra bảng 5.2 sách hệ dẫn
động cơ khí tập 1)
Kd – hệ số tải trọng tĩnh, làm việc êm. Chọn kd = 1( bảng 5.6 sách hệ dẫn động
cơ khí)
Ft – lực vòng trên đĩa xích,
Trong đó

P - công xuất trên trục đĩa dẫn xich PI = Pđc. kw
v – Vận tốc trên vành đĩa dẫn:
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

20

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
25
)
Fv – lực căng do lực li tâm sinh ra khi làm việc:
Trong đó:
q – khối lượng 1 mét xích, q = 0,8 kg ( tra bảng 5.2 sách hệ dẫn động cơ khí)
 Fv = 0,8. 0,1746252 =0,0244 (N)
F0 – lực căng do lực li tâm sinh ra khi làm việc:
F0 = 9,81.kf.q.a
Trong đó :
kf – hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền;
f = (0,01.....0,02).a = (0,01....0,02).304 = 3.04....6,08
kf = 6, 4, 2 và 1 ứng với bộ truyền nằm ngang, nghiêng 1 góc dưới 400 trên
400 so với phương nằm ngang và bộ truyền thẳng đứng:
của ta dùng bộ truyền thẳng đứng lên chọn kf = 1.
F0 = 9,81.1.0,8.0,304 = 2,3857 (N)
Do đó :
Theo bảng 5.10( sách hệ dẫn động cơ khí tập 1) với n01 =200 v/p, p = 15,875
thì [s]
Vậy s < [s]:
4) Đường kính đĩa xích

+ Đường kính vòng chia d1 và d2:
lấy d1 = 56 mm
lấy d1 = 278 mm
+ Đường vòng đỉnh da1, da2:
da1 = p.(0,5 + cotg () =15,875.(0,5 + cotg (180/11)) = 62 mm
da1 = p.(0,5 + cotg () = 15,875.(0,5 + cotg (180/55) = 285,5 mm
+ Đường kính vòng chân df1, df2 :
df1 = d1 – 2.r = 56 – 2.5,15 = 45,7 lấy df1 = 46 mm
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

21

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
df2 = d2 – 2.r = 278 – 2.5,15 = 267,7 lấy df2 = 268 mm
trông đó : r = 0,5025.d1 + 0,05 = 0,5025.10,16 + 0,05 = 5,15 mm
theo bảng 5.2 ( sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí) d1 = 10,16 mm
5)Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích:
Trong đó : - ứng suất tiếp xúc cho phép, theo bảng (5.11) sách thiết kế hệ dẫn
động cơ khí
Ft - lực vòng , Ft = 4123,12 N
Fvd - lực va đập trên m dãy xích ( ở đây m = 1); tính theo công thức:
Fvd = 13.10-7.nIII.p3.m
kd - hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy;
kd = 1 ( xích 1 dãy)
Kđ – hệ số phân bố tải trọng động, bảng (5.6)
Kđ = 1 ( tải trọng làm việc êm)
kr – hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích; phụ thuộc z:

E = – mô đun đàn hồi, với E1, E2 lần lượt là mô đun đàn hồi của vật liệu con
lăn và răng đĩa, lấy E = 2,1.105 MPa;
A – diện tích chiếu của bản lề, theo bảng 5.12 sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí
A = 51,5 mm2
2.6. Thiết kế bộ truyền bánh răng.
2.6.1. Bộ truyền bánh răng to.
1) Chọn vật liệu
+ Cặp bánh lớn
- Thép 45 tôi cao tần.
- Đạt tới độ rắn HRC12 = (45 ....48)
- Giới hạn bền
- Giới hạn chảy
- Chọn độ rắn bánh lớn HRC12 = 48
2. Xác định ứng suất cho phép
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

22

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Ứng suất uốn cho phép :
Trong đó:
= 18HRC12 + 150 = 18.48 + 150 =1014 (MPa)
hệ số an toàn khi tính về tiếp súc và uốn:
Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng
của bộ truyền, được xác định theo công thức sau.

Ở đây :
mH =6, mF = 9 khi độ rắn mặt răng HB
NHO số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc;
NHO = 30.
 NHO12 = 30.4802,4 = 81677084,01
NFO – số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thửu về uốn;
NFO = 4.106 đối với tất cả các loại thép,
NHE, NFE – số chu kì thay đổi ứng suất tương đương. Khi bộ truyền chịu tải
trọng tĩnh:
.
C – số lần ăn khớp trong 1 vòng, C = 1
nII – số vòng quay trong 1 phút nII = 12v/p
tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét= 27600 giờ
Thay số vào có kết quả:
Ta thấy NHE1 > NHO1 ; NHE2 > NHO2 do đó ta chọn KHL1 = KHL2 = 1.
KFL = 1
Ta tính được

=1014.1/1,1 = 921,82 (Mpa)

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

23

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
= 550.1.1/1,75 = 314,28 (MPa)
Với bộ truyền bánh răng trụ , ứng suất tiếp xúc cho phép [ là giá trị trung bình

của [ và [ nhưng không vượt quá 1,25[min
[ == 1014 Mpa
Kiểm tra sơ bộ ứng suất:
1,25[min = 1,25.1014 = 1267,5 Mpa > [ = 1014Mpa
Vậy ứng suất tiếp xúc đảm bảo điều kiện
 Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
[max = 2,8.
[max = 2,8.580 = 1624 Mpa
max

=0,6.

max

= 0,8.580 = 464 MPa

Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền:
a) Xác định khoảng cách trục:
Trong đó:
Ka – hệ số, phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng, Ka = 49,5
Mpa1/3 ( theo bảng (6.5) sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí.
u – tỉ số truyền, u = 1
Chọn Ψba = 0,3 ( theo bảng 6.6 sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí)
Ψbd = 0,53.Ψba.(u+1)
 Ψbd = 0,53.0,3.(1+1) = 0,318
– hệ số kể đến sự phân bố không tải trọng trên chiều rộng vành răng,
Theo bảng 6.7 (sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí) có kết quả
Theo như thiết kế ta có khoảng cách 2 trục aw = 89 mm
 Mô men xoắn cần thiết trên trục là:
TII = = Nmm

b) Xác định đường kính vòng lăn bánh nhỏ.

Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

24

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng


Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Trong đó:
Kđ – hệ số, phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, theo bảng 6.5 ( sách
thiết kê hệ dẫn động cơ khí) => Kđ = 77 MPa1/3
 dw3 = 77. 85,53 (mm)
4. Xác định các thông số ăn khớp.
 Xác định môđun m :
m = (0,01.....0,02).125 = (0,01.....0,02).89 = 1,25...2,5
chọn m = 3 ( theo bảng 6.8 sách hệ dẫn động cơ khí)
 Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.
Tính số răng bánh nhỏ: Z1 = 29,67
Lấy Z1= 30 răng
 Z2 = Z1.u = 30.1 = 30 răng
 Tính lại khoảng cách trục thực tế:
(mm)
Hệ số dịch chỉnh:
y=
=
Góc ăn khớp trong bộ truyền dịch chỉnh:
=


Hệ số : ky =
Theo bảng 6.10 ( sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1) kx = 0,232
Hệ số giảm đỉnh răng:
Tổng hệ số dịch chỉnh:
Hệ số dịch chỉnh của bánh 1 và 2:
Đề tài: Thiết kế máy ép nước mía

25

GVHD: TS. Trần Quốc Hùng