Đồ án Thiết kế máy tuốt lúa chạy điện phục vụ nông dân khu vực miền núi Khánh Hoà

LỜI NÓI ĐẦU Nước ta đang trong thời kì công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước. Một trong những chủ trương của Đảng ta hiện nay là công nghiệp hoá nông nghiệp, đưa máy móc thiết bị vào phục vụ nông nghiệp, nhằm nâng cao năng suất và giảm nhẹ sức lao động cho người nông dân. Trước tình hình đó Khoa Cơ khí trường Đại học Thuỷ sản, cụ thể là bộ môn Chế tạo máy đã đưa ra một số đề tài yêu cầu thiết kế một số máy công tác phục vụ nông nghiệp. Đây cũng là cơ hội tốt cho sinh viên chế tạo máy sắp tốt nghiệp tổng hợp lại tất cả kiến thức đã học ở trường Đại học và làm quen với công việc của một kĩ sư chế tạo máy trong lĩnh vực thiết kế chế taọ máy công tác. Tôi được Bộ môn Chế tạo máy – Khoa Cơ khí - Trường Đại học Thuỷ sản giao phó thực hiện Đề tài tốt nghiệp “Thiết kế máy tuốt lúa chạy điện phục vụ nông dân khu vực miền núi Khánh Hoà ”. Đề tài gồm các nội dung sau: Tìm hiểu về thực trạng sản xuất nông nghiệp ở nông thôn Khánh Hoà và yêu cầu cơ giới hoá đối với khâu đập lúa. Nghiên cứa chọn phương án. Thiết kế kĩ thuật máy tuốt lúa. Lập quy trình chế tạo chi tiết điển hình. Hướng dẫn lắp ráp và sử dụng. Sơ bộ hoạch toán giá thành. Kết luận và đề suất. Trong thời gian thực hiện đề tài, tôi đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu tài liệu tham khảo, khảo sát thực tế và sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn, đến nay đề tài đã được hoàn thành. Nhưng do năng lực và sự hiểu biết còn hạn chế, nên nội dung của đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót. Tôi rất mong được sự góp ý và chỉ bảo chân thành của thầy cô giáo và các bạn sinh viên để cho đề tài càng hoàn thiện hơn. LỜI CÁM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn chế tạo máy, khoa Cơ khí, Trường Đại học Nha Trang đã giao phó cho tôi đề tài mang tính thực tiễn cao này. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Ba đã bỏ nhiều thời gian quý giá của thầy để tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi thực hiện thành công đề tài này. Nha Trang, tháng 10 năm 2007 Sinh viên thực hiện Bùi Ngọc Hà CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU VỀ THỰC TRẠNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Ở NÔNG THÔN KHÁNH HOÀ VÀ YÊU CẦU CƠ GIỚI HOÁ ĐỐI VỚI KHÂU ĐẬP LÚA 1.1.Tổng quan về thực trạng sản xuất nông nghiệp ở Khánh Hoà 1.1.1. Đặc điểm về canh tác Ở Miền Trung nói chung và Khánh Hoà nói riêng chế độ canh tác còn tương đối lạc hậu.Chủ yếu là thủ công và dụng cụ thô sơ.Hiện nay kỹ thuật nông học đang phát triển nên đã lai tạo nhiều giống lúa tốt cho năng suất cao.Vì vậy cần phải cơ giới hoá để đáp ứng nhu cầu sản xuất. 1.1.2. Đặc điểm về khí hậu Thời gian thu hoạch lúa ở vung Duyên Hải Miền Trung nói chung và Khánh Hoà nói riêng có hai vụ chính Hè _Thu và Đông_Xuân. Vụ hè thu từ tháng 6 tới tháng 8 là những tháng có lượng mưa nhiều trong năm, ruộng thường gập nước,độ ẩm trung bình cao, do đó độ ẩm thân cây và hạt cao, nên việc thu hoạch trên đồng ruộng gặp nhiều khó khăn và khó khăn trong việc cơ giới hoá Vụ đông xuân thu hoạch vào tháng 12 đến tháng 2, lượng mưa giảm đáng kể, hầu như thời tiết hanh khô hoàn toàn, ruộng khô, độ ẩm than cây và hạt thấp.Thời tiết lúc này thuận tiện cho việc thu hoạch nhất là việc cơ giới hoá. 1.1.3.Đặc điểm địa hình và đồng ruộng Đối với đồng bằng trung du ở Miền Trung nơi có trình độ thâm canh chưa cao, đồng ruộng chưa được cải tạo nhiều, nên những cánh đồng chủ yếu ở đay là ruộng bậc thang, nhiều bờ vùng bờ thửa, diện tích thửa ruộng là tương đối nhỏ. Vì vậy rất khó cho việc hoạt động và nâng cao hiệu suất của máy.Khó khăn thứ hai ở đây là địa bàn nông thôn nên giao thông chưa thuận tiện, đường sá còn hẹp, việc di chuyển máy từ thửa này sang thửa khác và từ cánh đồng này sang cánh đồng khác gặp nhiều khó khăn. Hơn nữa trình độ thâm canh còn hạn chế, lúa gieo thẳng chiếm đại bộ phận, độ bằng phẳng từng lô thửa kém cũng ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động của máy. 1.1.4. Đặc điểm về cây trồng Hiện nay, kỹ thuật nông học càng phát triển, các giống lúa mới được lai tạo ngày càng nhiều, các giống lúa phổ biến trong sản xuất phần lớn là các giống lúa ngắn ngày, mật độ gieo cấy khá dày, năng suất lúa cũng tăng lên đáng kể. Các giống lúa này có thân cây thấp và cứng, chiều cao tự nhiên dưới 65 em, chiều dài cây dưới 1m, đường kính cây to hơn các giống lúa cũ, trong thời vụ thu hoạch cây ít bị đổ, thuận lợi cho việc tiến hành cơ giới hoá. 1.2. Yêu cầu nông học đối với việc cơ giới hoá nông nghiệp Cũng như cơ giới hoá các khâu sản xuất khác, cơ giới hoá thu hoạch cũng có những yêu cầu và phương pháp riêng, mỗi phương pháp lại có một yêu cầu cụ thể. Nắm được các yêu cầu và vận dụng đúng phương pháp trong từng hoàn cảnh cụ thể không những cần cho việc nghiên cứa thiết kế mà cả trong sử dụng, trên cơ sở đó nâng coa độ bền và hiệu quả của máy. Thu hoạch là khâu cuối cùng của quá trình sản xuất trên đồng ruộng, số lượng và chất lượng của sản phẩm quyết định bởi một loạt các nhân tố tổng hợp, nhưng ảnh hưởng trực tiếp vẫn là bản than khâu thu hoạch . Chúng ta có thể quy tụ lại thành mấy yêu cầu chung như sau: 1.2.1. Máy thu hoạch phải thích ứng với điều kiện lúa có năng suất cao. Do kỷ thuật canh tác, kỷ thuật chọn tạo giống và phân bón ngày càng phát triển, việc tưới tiêu chủ động, việc phòng trừ sâu bệnh có hiệu quả nên năng suất lúa ngày càng cao. Vì vậy, máy thu hoạch phải có khả năng thích ứng với điều kiện năng suất cao. Khi tải trọng trên đơn vị thời gian tăng lên, các bộ phận cắt gặt, đập, phân ly phải đủ khả năng vượt tải để đảm bảo cho máy hoạt động bình thường, không gây ách tắc, cản trở quá trình thu hoạch. 1.2.2. Phải đảm bảo chất lượng làm việc tốt, tổng hao hụt không quá 3%, độ hư hỏng hạt không quá 2%. Người nông dân trồng lúa không những mong được mùa mà còn mong bội thu. Vì vậy, máy thu hoạch phải đảm bảo chất lượng làm việc tốt, phải cắt gặt, đập sạch, phân ly sạch, tráng hiện tượng rơi vãi. Nhìn chung tổng hao hụt không quá 3%, độ nứt và bóc vỏ trấu nhỏ hơn 2%, sản phẩm thu hoạch phải có độ sạch cao. 1.2.3. Phải chú ý giải quyết những yêu cầu khác nhau về sử dụng nguồn phụ phẩm của các địa phương. Mục đích của trồng lúa là thu thóc (sản phẩm chính). Song đối với các sản phẩm phụ như rơm rạ, thóc lép cũng có giá trị kinh tế nhất định. Tập quán canh tác của một số vùng là không thu rơm để ở ruộng đốt hoặc cầy dập rạ làm phân. Nhưng nhiều địa phương lại dung rơm rạ để lợp nhà, đun nấu thay than củi, làm thức ăn cho trâu bò, bện thừng, thảm bao tải... Trong điều kiện chưa giải quyết được nguyên liệu cho các công việc ở trên thì trước khi quyết định phương án thu hoạch hoặc nghiên cứa thiết kế máy thu hoạch phải quan tâm xem xét tới những yêu cầu khác nhau của các địa phương về việc sử dụng nguồn sản phẩm phụ, có như vậy khi ứng dụng máy vào sản xuất mới dễ dàng được nông dân chấp nhận. 1.2.4. Kết kấu gọn nhẹ, sử dụng vận chuyển linh hoạt, dễ dàng. Ở vùng đồng bằng trung du, đồng ruộng nhỏ, đường sá hẹp nhiều bờ vùng bờ thửa. Vì vậy, máy thu hoạch nên có kết cấu gọn nhẹ, thao tác, vận chuyển linh hoạt nhẹ nhàng và phù hợp với yêu cầu thu hoạch khi độ ẩm trên đồng ruộng và cây lúa cao. 1.2.5. Năng suất và hiệu quả của máy cao. Tập quán canh tác ở vùng trung du đặc biệt la Khánh Hoà mỗi năm gieo trồng 2-3 vụ. Thu hoạch là khâu kết thúc quá trình trước nhưng lại là khâu mở đầu của giai đoạn sau. Do chỉ số vòng quay cao, tính chất thời vụ khẩn trương, yêu cầu phải nhanh chóng giải phóng đồng ruộngchuẩn bị bước vào vụ sau nên máy thu hoạch phải có năng suất cao nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất. 1.2.6. Tạo dáng mỹ thuật công nghiệp hài hoà đẹp mắt. Năng suất và chất lượng làm việccủa máy là quan trọng nhưng ngoại hình của máy cũng cần được chú ý, cố gắng tạo dáng mỹ thuật công nghiệp, làm cho các bộ phận có kết cấu hài hoà hợp lý. 1.2.7. Chỉ tiêu quan trọng được xét khi đập lúa. Độ sót hạt trên bông (lúa còn dính trên bông); độ sót không quá 1%. Độ hạt theo rơm, tức là các hạt lúa đã được tách ra khỏi gié nhưng lại theo rơm bay ra ngoài, không thu nhân được, độ hạt theo rơm không được quá 0,5%. Theo cảm tính của mình, bà con chấp nhận hay không chấp nhận độ sót và độ hạt theo rơm khi quan sát từ của ra của máy đập. Độ vỡ hạt khi đập lúa được xem như hạt vỡ mà chúng ta nhìn thấy được, hạt gạo được bóc khỏi vỏdù là hạt gạo nguyên, không bị gãy cũng bị coi là vỡ hạt. Trong thực tế người ta yêu cầu hạt vỡ càng ít càng tốt. Đặc biệt là lực làm bóc vỏ trấu nhỏ hơn lực làm gãy hạt, do đó bà con thường quan tâm đến độ bóc vỏ trấu (ra gạo). Độ sạch của hổn hợp ở phần ra của máy đập được đánh giá bởi tỷ lệ của những tạp chất còn lẫn vào khối hạt sau khi đã qua sàng. CHƯƠNG 2 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Do điều kiện sinh trưởng của cây lúa nước, với diện tích thửa ruộng nhỏ, việc thu hoạch rất khó khăn. Các gia đình nông dân đều phải căn cứ vào điều kiện của gia đình mình để tìm cách thu hoạchvà để dễ dàng nghiên cứa một hệ thống máy tuốt và thu hoạch lúa nước, chúng ta phải xem xét các phương pháp thu hoạch lua nước hiện nay. 2.1. Phương pháp thu hoạch một giai đoạn: Phương pháp thu hoạch một giai đoạn là phương pháp hiên đại, tiên tiến. Thường người ta sử dụng máy gặt đập liên hợp. Máy gặt đập liên hợp trên đường đi của nó sẽ thực hiện trên cùng một lúc các công việc. Gặt lúa gom ngay vào bàn cắt, đưa trực tiếp vào bàn đập. Đập lúa và làm sạch sơ bộ hỗn hợp hạt. Hỗn hợp hạt đươc chứa vào thùng chứa trên máy. Rơm đưa ra được rãi thành hàng trên đường. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp này là. Ưu điểm: + Rút ngắn được thời gian thu hoạch. + Làm giảm mất mát hạt ơ khâu gom tới khâu đập. + Không bị đe doạ bởi trời mưa giữa khâu cắt và khâu đập. + Năng suất rất cao (5000-6000)m2/h Tuy có nhiều ưu điểm như vậy nhưng nó lại có những nhươc điểm không thích hợp cho cây lúa nước ở Việt Nam: + Khối lượng máy rất nặng (trên 10 tấn). + Máy có cấu trúc phức tạp, cồng kềnh. + Đòi hỏi lúa phải chín đều. + Máy chỉ làm việc được ở những đồng ruộng khô, cứng, diện tích thửa ruộng phải lớn. 2.2. Phương pháp thu hoạch hai giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất : Gặt tay hoặc dùng máy gặt để gặt lúa, bó lại từng bó và xếp thành từng đống. Giai đoạn hai: Sử dụng máy vò lúa để tách và làm sạch hạt ngay tại ruộng. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp. Ưu điểm: + Nâng cao sản lượng thu hoạch. + Năng suất khá cao từ ( 1500- 2000)m2/h + Độ dụng hạt:( 1-2)%. + Số người phục vụ máy mỗi người đứng một máy. Nhược điểm: + Tổn thất do mất mát hạt ở khâu gom. + Tốc độ thu hoạch vẫn còn chậm so với phương pháp một giai đoạn. + Thời gian thu hoạch kéo dài làm hạt chín dụng nhiều. + Cần nhiều nhân công cho khâu gom và khâu vò. + Lúa phải cắt sát bông để dễ dàng cho quá trình vò. + Không tận dụng được tối đa sản phẩm phụ là rơm. + Máy vò chỉ làm việc được ở những đồng ruộng khô, cứng và có diện tích lớn. 2.3. Phương pháp thu hoạch nhiều giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất: Gặt tay hoặc dùng máy gặt để gặt lúa, bó lại từng bó nhỏ rồi xếp lại thành từng đống. Giai đoạn thứ hai: Vận chuyển khối lúa về nhà, sử dụng máy tuốt hoặc máy vò để tách và làm sạch hạt. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp. Ưu điểm: + Tận dụng nguồn nhân lực dồi dào ở nông thôn. + Chi phí cho vụ mùa thấp. + Công cụ phục vụ cho vụ thu hoạch đơn giản, dễ sử dụng. + Tận dụng tối đa được sản phẩm phụ là rơm. + Phù hợp với cả ruộng khô và lầy lụt, làm việc ngay khi cả trời mưa và ban đêm. + Không phải tốn thời gian vận chuyển máy. Nhược điểm: + Tổn thất do mất mát hạt (hạt dụng) ở khâu cắt, khâu gom và khâu vận chuyển lên tới 2% hoặc hơn 2%. + Tốc độ thu hoạch chậm, thời giam kéo dài, hạt chín dụng nhiều. + Năng xuất lao động thấp. + Sản lượng thu hoạch không cao. + Thời vụ căng thẳng, đòi hỏi nhiều nhân lực. 2.4. Lựa chọn phương án thiết kế. Như chúng ta đã biết đối với khu vực nông thôn miền núi Khánh Hoà nơi có trình độ thâm canh chưa cao, đồnh ruộng chưa được cải thiện nhiều, nên những cánh đồng ở đây chủ yếu là ruộng bậc thang, nhiều bờ vùng bờ thửa, diện tích thửa ruộng là tương đối nhỏ. Khó khăn thứ haỉ ở đây là do là địa bàn miền núi nên giao thông chưa thuận tiện, đường xá gồ gề, chật hẹo gây khó khăn cho việc di chuyển máy. Ở các vùng nông thôn Việt Nam nói chung và nông thôn khu vực miền núi Khánh Hoà hiện nay thường sử dụng phần lớn là máy vò và máy tuốt chạy điện để tách và làm sạch hạt. Đối với máy vò: + Đòi hỏi diện tích nơi làm việc phải có diện tích lớn nên thường hay được sử dụng ngay tại đồng ruộng có diện tích lớn. + Máy có kích thước khá lớn nên cồng kềnh , việc vận chuyển máy ra đồng gặp nhiều khó khăn. + Có cấu tạo phức tạp, giá thành cao không phù hợp với điều kiện kinh tế hay chi phí bỏ ra của mỗi gia đình khi mà diện tích ruộng của moi gia đinh chỉ là 3-7 xào. Đối với máy tuốt chạy điện: + Không đòi hỏi diện tích nơi làm việc phải lớn nên có thể sử dụng ngay tai nhà. + Máy có kích thước rất gọn nhẹ, dễ di chuyển trong điều kiện giao thông nông thôn. + Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ phù hợp với kinh tế của từng gia đình. + Máy có cấu tạo đơn giản, sử dụng dễ dàng, rất an toàn khi làm viêc mà vẫn đáp ứng năng xuất cao. + Có thể sử dụng được tối đa sản phẩm phụ khi sử dụng máy tuốt: Rơm dùng để đành tranh lợp nhà , nuôi trâu … Từ những đặc điểm phân tích ở trên và ưu nhược điểm của từng phương pháp thu hoạch lúa. Em thấy phương pháp thu hoạch lúa nhiều giai đoạn là thích hợp nhất cho các vụ mùa thu hoạch ở khu vực nông thôn miền núi Khánh Hoà. Nên em quyết định chọn phương án thu hoạch nhiều giai đoạn để thiết kế máy Tuốt lúa chạy điện. CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHO MÁY 3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy tuốt lúa: 3.1.1.Cấu tạo. 1 động cơ điện, 2 bộ truyền động đai, 3 bộ truyền động bánh răng trụ răng thẳng, 4 guồng tuốt, 4 răng tuốt, 5 mặt bích guồng tuốt, 6 tấm kê để cấp liệu, 7 khung máy, 8 gối đỡ 3.1.2. Nguyên lý hoạt động. Lúa được đưabằng tay lên tấm cấp liệu 6 để tuốt, guồng tuốt quay nhờ động cơ điện 1 và hệ thống truyền chuyển động gồm bộ truyền động đai 2 và bộ truyền động bánh răng trụ răng thẳng. Guồng tuốt quay tạo lực tuốt để bứt hạt thóc ra khỏi gié lúa. 3.2. Cơ sở tính toán động lực học cho phần tuốt của máy. 3.2.1. Tính toán động lực học lực tuốt cho máy: Tính lực cắt thái: Trên thực tế không có một tài liệu nào đưa ra công thức tính lực cắt thái, hay một số liệu cụ thể để cắt đứt một khối vật liệu thức ăn rơm, rau, cỏ với một thiết diện cho trước. Vì vậy để tìm ra được số liệu cụ thể về lực cắt thái ta tiến hành một thí nghiệm thực tế như sau: Thí nghiệm xác định lực tuốt: Dụng cụ: -Vật thử: Những bó lúa có khối lượng khác nhau có khối lượng tăng dần: 0,5kg; 0,75kg; 1kg; 1,5kg; 2kg; 2,5kg,… Xét cho một người đứng máy Guồng tuốt quay một vòng Người đứng máy cầm một bó lúa để cấp cho may Tính toán lực cắt thí nghiệm: Như ta đã biết, ta tính công thức tính công: A=P.s (3.1) Áp dụng công thức (3.5) vào thí nghiệm ta có: A – Công tuốt khối nguyên liệu (J) P – Lực tuốt khối nguyên liệu (N) s – Là quãng đường mà các răng đã di chuyển khối nguyên liệu (m) Lấy điểm mốc là điểm mà bó lúa tiếp xúc với các răng của guồng tuốt, khi vật thử có khối lượng m=1,5kg ở độ cao h=1m so với điểm mà bó lúa tiếp súc với các răng của guống tuốt, thì: +Thế năng: Wto=m.g.h (J) (3.2) +Động năng: Wđo=0 (J) Sau khi rơi tự, chạm vào các răng của guống tuốt thì: +Thế năng: Wt1=0 (J) +Động năng: Wđ1=Wto=m.g.h (J) Trước va chạm: + Các răng tuốt:W’đ1=0 (J) +Vật thử: Wđ1=m.g.h (J) Sau va chạm: +Vật thử: Wđ2=0 + Các răng tuốt: W’đ2 Theo định luật bảo toàn động năng: W’đ1+Wđ1=W’đ2+Wđ2 => W’đ2=Wđ1=m.g.h (J) Động năng Wđ2 làm guồng tuốt chuyển động trong khối nguyên liệu và khi đó nó trở thành công để bứt các hạt lúa ra khỏi gié lúa trong cả bó: Atuốt=W’đ2= m.g.h (J) Theo công thức (3.1): Atuốt=Ptuốt.s= m.g.h (J) => Ptuốt=
(3.3) Trong đó: s = D = 600 (mm) = 0,6 (m) m=0,5 (kg) khi guồng tuốt quay được một vòng h=1 (m) g=9,8 (m/s2) Thế vào (3.3): Ptuốt=
=8,1 (N) Tuy nhiên thực tế thì guồng tuốt chuyển động tách các hạt lúa ra khỏi bó nguyên liệu sau một thời gian làm việc các răng sẽ bị mòn làm cho lực tuốt tăng lên. Mặt khác, tuỳ theo từng bó lúa to hay nhỏ khi tuốt khác nhau nên làm cho lực cắt cũng tăng lên. Như vậy, trong thực tế lực tuốt nguyên liệu sẽ lớn hơn nhiều so với lực tuốt lý thuyết. Nên khi tính toán thực tế ta phải nhân lực tuốt lý thuyết với hệ số làm tăng lực: Ptt=K.P Trong đó: K=K1.K2 -Hệ số tăng lực Với: K1- Hệ số tăng lực khi các răng bị mòn (K1=1,2 – 1,4) K2- Hệ số tăng lực khi gặp các loại bó lúa khác nhau có độ sơ cứng bất thường (K2=1,1 – 1,4) Ta chọn: K1=1,2; K2=1,1 Ta được:Ptt=1,2.1,1.8,1=10,7 (N) Sơ đồ động của máy tuốt lúa chạy điện:
Hình 3.1 3.2.2. Tính toán động cơ điện : Công suất yêu cầu của động cơ được xác định theo công thức trong tài liệu [6, trang 22] ta có: Nycđc=
(KW) (3.4) Trong đó: Nlv- Công suất làm việc của trống cắt (KW)
- Hiệu suất của hệ thống Tính công suất làm việc của máy (trống cắt) được xác định theo công thức: Nlv=
(KW) (3.5) Trong đó: Ptt- Lực cắt tác dụng lên các răng tuốt (N) V - Vận tốc dài của các răng tuốt (m/s) Xác định vận tốc dài của dao cắt: V=
(m/s) Trongđó: n-Sốvòng quay của guồng tuốt (vòng/ph) n =450 (v/phút) R - Bán kính của guồng tuốt (m) R=D/2= 600/2 =300 (mm)=0,3(m). => V=
=14,13 (m/s) Công suất làm việc của trống cắt: Nlv=
=0,15(kw) Xác định hiệu suất của hệ thống: Theo sơ đồ động của máy tuốt hình (3.1) ta xác định hiệu suất của hệ thống theo công thức:
t=
đ.
.
r Trong đó:
đ - Hiệu suất của bộ truyền chuyển động đai
0 - Hiệu suất của một cặp ổ lăn
r - Hiệu suất của cặp bánh răng Chọn:
đ=0,96,
0=0,99,
r =0,93

t=0,96.0,992.0,93=0,87 Thay vào (a) ta có: Nycđc=
=0,17KW) Chọn động có các thông số sau: Ký hiệu: ĐK32-2 Công suất: 1,0 (kw) Số vòng quay trục động cơ 2850 (vòng/phút) Cos
=0,86

Khối lượng m=27kg 3.2.3.Xác định tỷ số truyền của hệ thống Từ sơ đồ động của máy (hình 3.4) ta thấy tỉ số truyền của hệ thống chính là tỉ số truyền động của bộ truyền động đai. Tỉ số truyền của bộ truyền chuyển động đai được xác định theo công thức: it=iđ .ibr=
= 6,3 Xác định công suất trêncác trục: Công suất trên trục động cơ: N0=Ndc=1 (kw) Công suất trên trục I: N1=
.N0=0,95.1=0,95(kw) Công suất trên trục II: N2=
.N1=0,87 (kw) Xác định mômen xoắn trên các trục: Mômen xoắn trên trục động cơ: Mx0 =9,55.106.
=9,55.106.
=3350(N.mm) Mômen xoắn trên trục I: Mx1 =9,55.106.
=9,55.106.
=6685(N.mm) Mômen xoắn trên trục 2: Mx2 =9,55.106.
=9,55.106.
=18381(N.mm). 3.3. Thiết kế bộ truyền động đai. Ở phần tính toán động lực học thiết bị ở trên ta đã xác định được mômen của bánh dẫn tức là momen xoắn trên trục động cơ: Dựa vào bảng hướng dẫn chọn đai thang trong tài liệu (6, trang 44, bảng 17) ta chọn đai thang loại O. Các thông số cơ bản của đai thang loại O như sau: b = 10 (mm) bc = 8,5 (mm) h = 6 (mm) yo = 2,1 (mm) F(diện tích tiết diện đai)=47 (mm2) 3.3.1. Xác định đường kính bánh đai: Chọn đường kính bánh đai nhỏ D1 theo bảng tiêu chuẩn (6, trang 45, bảng 18) Ta chọn D1 = 70 (mm) Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện:
(m/s) (3.6) Trong đó: D1- đường kính bánh dẫn = 70 (mm) n1 - số vòng quay của bánh dẫn = 2850 (vg/phút) =>
(m/s) ≤ 25 (m/s) Vậy D1 = 70 (mm) thoả mãn điều kiện trên Tính đường kính bánh đai lớn D2 theo công thức:
(3.7) Trong đó: i - Là tỉ số truyền của bộ truyền đai, i = 2,1 D1 - Đường kính bánh dẫn
- Hệ số trượt = 0,02
D2 = 2,1 . 70 . (1 – 0,02) = 144 (mm). Để đảm bảo thay thế sửa chữa nhanh (tính lắp lẫn). Ta chọn bánh đai số D2 theo tiêu chuẩn (6, trang 45) Ta chọn D2 theo công thức chuẩn = 140 (mm). (Đường kính D1, D2 xác định trên đường kính vòng tròn lớp trung hoà của đai vòng qua bánh) cũng là đường kính danh nghĩa của bánh đai trong tính toán. Sau khi chọn D1, D2 theo tiêu chuẩn ta phải kiểm nghiệm lại tỉ số truyền và vận tốc quay của trục bị dẫn. Theo (6, trang 38) ta có công thức kiểm nghiệm sau:
(3.8) Tính lại tỉ số vòng quay thực tế của bánh bị dẫn. Từ(3.3.3)suyra:

(vòng/phút) Ta có tỉ số:
%
sai số giữa
và n2 bằng: 100% - 97% = 3% Thông thường sai số này nằm trong khoảng :(3% - 5%). Vậy điều kiện này được thoả mãn. 3.3.2. Xác định khoảng cách trục: Chọn khoảng cách trục sơ bộ của bộ truyền chuyển động hình thang theo (6, trang 45, bảng 19) ta chọn: ASb = 1,5D2 = 210 (mm). Xác định chiều dài L và khoảng cách trục A Tính chiều dài đai sơ bộ: (2, trang 45) ta có công thức tính sau:
(3.9)
(mm) Chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn (6, trang 46, bảng 20) ta có L=1000 (mm). Kiểm tra số vòng chạy đai theo điều kiện:
=[u] (3.10)
Từ chiều dài được chọn theo tiêu chuẩn ta cần phải tính lại khoảng cách trục (6, trang 39).
(3.11) Thay số vào (3.11) ta được:
3.3.3. Kiểm nghiệm góc ôm của bánh đai (
) Theo (1, trang 47) ta có điều kiện:
(3.12)
Thoả mãn điều kiện. 3.3.4. xác định số đai cần thiết: Theo công thức [6, trang 47]:
Trong đó: - N: Công suất bánh dẫn, N0 = 1 (kw). -V: Vận tốc đai. V =
(m/s) =10,44.103(mm/s). - F: Tiết diện đai [6, trang 47,bảng17] , F = 47 (mm2). - [(p]o : ứng suất cho phép của đai thang [6, trang 41, bảng21] có giá trị: [(p]o = 1.45 (N/mm2). - C(: Hệ số ảnh hưởng của góc ôm [6, trang46, bảng 22], C(= 0.95. - Cv: Hệ số ảnh hưởng của vận tốc [6, trang46, bảng 23], Cv= 1.04. - Ct: Hệ số ảnh hưởng của tải trọng [6, trang46, bảng 24], Ct= 0.6. Z
Chọnsố đai là: Z=1. 3.3.5. Xác định kích thước bánh đai: Sau khi chọn đai và bánh đai theo tiêu chuẩn ta có các thông số sau: Tiết diện đai  Kính thước rãnh  Đường kính tính toán    ho  e  t  s  k  z  300  360  380  400   O  2,5  10  12  8  5,5  2  60-70  82-160  112-160  180   Bánh đai nhỏ D1, với
1=300 Đường kính ngoài bánh đai nhỏ Dn1 Dn1 = D1+ 2h0 =70+2.2,5 = 75 (mm) (3.13) Đường kính trong bánh nhỏ Dt1: Dt1 = Dn1 – 2e = 75 – 2.10 =55 (mm) (3.14) Chiều rộng bánh đai nhỏ B1 B1=(Z-1)t+2.s=(1-1).12+2.8=16 (mm) (3.15) *) Bánh đai lớnD2 ; với
2=360 Đường kính ngoài bánh đai lớn Dn2 Dn2= D2+2h0 =320+2.2,5=325 (mm) (3.16) Đường kính trong bánh đai lớnDt2 : Dt2= Dn2-2e= 325-2.10=305 (mm) Chiều rộng bánh đai lớn B2: B2=(z-1)t + 2.s=(1-1).12+2.8=16 (mm) (3.17) 3.3.6. Xác định lực tác dụng lên trục: Lực tác dụng lên trục được xác địnhtheo công thức [6, trang 47]: Rđ=3.
.F.Z.Sin
(3.18) Trong đó :
- ứng suất của đai thang:
= 1,2
F - Thiết diện đai: F =47 (mm2) Z - Số đai: Z = 1
- Góc ôm bánh đai:
=145,20 Thế vào (3.19) ta được: Rđ=3. 1,2. 47. 1. Sin
= 162(N) Lực Rđ được coi như gần đúng có phương nằm trên đường nối tâm 2 bánh đai, chiều từ bánh này hướng đến bánh kia. 3.4.Thiết kế bộ phận truyền động bánh răng trụ : 3.4.1. Chọn vật liệu chế tạo: thép C55. Bánh răng nhỏ: thép C55, phôi dập
660,N/mm2
330,N/mm2 HB=230. Bánh răng lớn: thép C45, phôi dập
850,N/mm2
400,N/mm2 HB=230. 3.4.2. Xác định ứng suất cho phép: Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn: N2=60u.n.t, [6;trang 58; công thức(5-3)]. Với:u: là số lần ăn khớp của bánh răng trong một vòng quay, u = 1. t: tổng số giờ làm việc của bánh răng, t = 1800 (giờ) n2:số vòng quay trong một phút của bánh răng thứ hai, n = 452 (vòng/ph). N2 = 60 x 1x 452 x1800 = 48816000 > N0 nên chọ K = 1 Số chu kỳ làm việc của bánh răng nhỏ: N1=ibt.N2=3x48816.103=146448.103. Vì N1và N2 đều lớn hơn chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc và đường cong mỏi uốn N0=107,[(tx]No =2,6 HB (6; bảng 30) nên khi tính ứng suất cho phép của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn ta lấy
. 1. Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng nhỏ: [(tx1] =[(tx]No.KN’=[(tx]No=2,6 HB [(tx]No=2,6 HB : ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép, [6; trang62; bảng 30]. Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn: [(tx2] =[(tx]No.KN’=[(tx]No=2,6 HB=2,6.230= 598 N/mm2 2. Ứng suất uốn cho phép: Bánh răng quay một chiều, ứng suất trong răng sẽ thay đổi mạch động: [(u] =
,(N/mm2), [6; trang 60; công thức 5-5] Trong đó: (-1 : giới hạn mỏi uốn trong chu kì đối xứng, xác định theo công thức: (-1= 0,45.(b .