Chương 1 thiết kế máy cắt – nhám bạc 1.1 Thiết kế động học 1.1 Nhiệm vụ của máy: Máy cắt - nhám bạc có nhiệm vụ tạo nhám, in lôgô lên giấy bạc trong bao thuốc lá và cắt đúng kích thước theo yêu cầu của sản phẩm. Sản phẩm giấy bạc sau khi hoàn thành phải đảm bảo các yêu cầu: - Nhám trên giấy bạc phải sắc nét, không có vết xước - Giấy bạc có vết cắt hằn trên giấy không đứt cách vết cắt đứt 50 mm - Lôgô được in chính giữa theo chiều rộng của giấy và cách vết cắt đứt 25 mm 1.2 Sơ đồ bố trí không gian của máy Xuất phát từ yêu cầu của sản phẩm là được tạo nhám và giấy bạc được chia ra hai phần trong đó có một phần in lôgô của hãng sản xuất. Cho nên ta có thể tạo nhám cho giấy bạc trên một máy sau đó rồi mới in lôgô và cắt trên máy khác. Làm như thế sẽ rất phức tạp và việc căn chỉnh giấy bạc thực hiện hai lần, trong quá trình đem đi cắt có thể làm hỏng nhám.
Làm theo phương án này không năng suất, tốn nhân công, tốn thời gian căn chỉnh máy. Trong khi đó máy tạo nhám và cắt cho giấy bạc chỉ làm việc với điều kiện tải trọng nhỏ độ rung động nhỏ. Không gian làm việc của máy không đòi hỏi lớn, do đó ta có thể kết hợp việc tạo nhám, in lôgô và cắt giấy bạc trong một máy. Máy sẽ gồm hai cụm: cụm tạo nhám đồng thời trên quả lô tạo nhám có in lôgô của sản phẩm, và cụm cắt giấy trong đó có quả lô dao cắt gồm hai lưỡi dao có nhiệm vụ cắt đứt từng sản phẩm và chia giấy bạc ra Đồ án tốt nghiệp & Công nghệ chế tạo máy làm hai phần trong đó có phần in lôgô của hãng sản xuất.
Hai cụm này sẽ được nối với nhau bẵng xích động cứng đảm bảo cho việc căn chỉnh lôgô theo đúng vị trí cần thiết. Do máy chỉ có nhiệm vụ tạo nhám và cắt giấy bạc, trong đó việc tạo nhám cho giấy bạc đòi hỏi có độ nhám đều và cắt đúng vị trí do đó khi muốn thay đổi tốc độ của máy phải thay đổi từ từ tránh rung động ảnh hưởng đến việc tạo nhám, vì vậy việc thay đổi tốc độ của máy ta dùng biến tần điện để thay đổi trực tiếp tốc độ ở động cơ còn bộ truyền trong máy chỉ cần một cấp tốc độ và được truyền động từ động cơ thông qua hộp giảm tốc một cấp và truyền ra trục chính, trục quả lô nhám, trục quả lô cắt với cùng một tốc độ quay thông qua bộ truyền bao gồm bộ các bộ truyền đai răng và các bộ truyền bánh răng, các bộ truyền này chỉ có tác dụng là dẫn chuyển động đến các trục chứ không làm nhiệm vụ thay đổi tỉ số truyền. Ta có sơ đồ bố trí không gian sơ bộ như sau: B¸nh r¨ng trung gian B¸nh r¨ng qu¶ l« nh¸m Bé truyÒn ®ai B¸nh r¨ng qu¶ l« dao c¾t B¸nh r¨ng trôc chÝnh B¸nh r¨ng trung gian Bé truyÒn ®ai §éng Hép gi¶m c¬ tèc Đồ án tốt nghiệp & Công nghệ chế tạo máy 1.3 Lưới đồ thị vòng quay Từ đồ thị vòng quay sẽ cho ta các tỷ số truyền của các bộ truyền và từ đó ta có thể đi tính toán được số răng của các bánh răng trong máy cắt – nhám bạc. Thế nhưng để có thể vẽ được đồ thị vòng quay trước tiên ta phải xác định được số vòng quay của trục động cơ lắp trên máy.
Đối với máy tương tự trong dây truyền sản xuất thuốc lá sử dụng động cơ cho phần cắt - nhám bạc có công suất là N = 0,25 ( Kw ) và số vòng quay là: n =1400 ( vg/ph ) do đó ta cũng chọn động cơ có công suất và số vòng quay như vậy để đi tính toán những bước tiếp theo. Để truyền động từ trục động cơ lên trục đầu tiên của trục chính của máy thì thông qua hộp giảm tốc trục vít – bánh vít ta sử dụng bộ truyền đai. Nếu như sử dụng bộ truyền đai dẹt hoặc đai thang thì ta sẽ gặp phải khó khăn trong việc căng đai, nối đai và có sự trượt giữa đai và bánh đai nên ở đây ta dùng bộ truyền đai răng. Điều ta mong muốn ở đây là bộ truyền có tỷ số truyền không đổi.
Do yêu cầu của trục làm việc có tốc độ n = 147 vòng/phút Để đơn giản trong việc tính toán các nhóm truyền sau này và việc thiết kế kết cấu nhỏ gọn cho các bộ truyền ta sẽ chọn no = 147 (vg/ph) và tỷ số truyền chính xác của hộp giảm tốc sẽ là: iHGT = ndc 1400 9,5 n0 147 Vì tỷ số truyền i = 9,5 nên ta chọn hộp giảm tốc trục vít – bánh vít ta có iHGT = Z bv 38 9,5 Z tv 4 Từ những tính toán và lý luận trên đây ta vẽ được đồ thị vòng quay như hình sau Đồ án tốt nghiệp & Công nghệ chế tạo máy n®c=1400v/ph n®c=1400v/ph i HGT i HGT Trôc I Trôc I i 1 i 1 Trôc II Trôc II i 2 i 4 Trôc III Trôc V i 3 i 5 n =147v/ph Trôc IV n =147v/ph Trôc VI Côm c¾t b¹c Côm nh¸m b¹c Sơ đồ vòng quay kết hợp của cả cụm nhám bạc và cắt bạc: n®c=1400v/ph i HGT Trôc I i1 Trôc II i2 i4 Trôc III Trôc V i3 i5 Trôc IV n =147v/ph Trôc VI Côm c¾t-nh¸m b¹c Ta có số vòng quay của trục chính: n0 = nđc.1 = 147 vòng/phút 4 Tỷ số truyền cho các nhóm: chọn j = 1,26 theo giáo trình thiết kế máy Nhóm 1 i1 = j0 Nhóm 2 i2 = 1/j Nhóm 3 i3 = j Nhóm 4 i4 = j0 Nhóm 5 i5 = j0 *Tính số răng của các bánh răng: Nhóm 1: bộ truyền đai răng i1=j0 = 1 Đồ án tốt nghiệp & Công nghệ chế tạo máy Z Nhóm 2: i2 = 1 = 1 = 22 = 2' 1,26 37 Z2 Z3 Nhóm 3: i3 = j = 1,26 = 37 = 22 Z 3' Nhóm 4: bộ truyền đai răng i4=j0 = 1 Nhóm 5: i5 = j0 = 1 = Z 5' Z5 Ta có sơ đồ bố trí không gian của máy như sau: Z40 Z40 Puly Puly Z22 Puly Z37 Z22 Puly HGT §C trôc vÝt b¸nh vÝt 1.4 Xác định công suất, mômen xoắn, số vòng quay trên các trục Tra Bảng 2.3 (Trang 19 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí), ta được các giá trị hiệu suất ứng với mỗi chi tiết như sau: hôl= 0,99; hbr= 0,98; hbr-tv= 0,92 ; hđ= 0,96. η ol 0,99 η 0,98 br η d 0,96 η br - tv 0,92 Đầu ra HGT η1 η br -tv .0,992 = 0,9 Trục chính η 2 η d .0,96 = 0,87 1 Đồ án tốt nghiệp & Công nghệ chế tạo máy Trục trung gian cụm cắt bạc: η 3 η 2 η br η æl = 0,87.0,99 = 0,84 Trục quả lô cắt bạc: η 4 η 3 η br η æl = 0,84.0,99 = 0,82 Trục trung gian cụm nhám bạc: η 5 η 2 η d η br η æl = 0,9.0,99 = 0,84 Trục quả lô nhám bạc: η 6 η 5 η br η æl = 0,84.0,99 = 0,81 * Ta có công suất trên các trục lần lượt được xác định như sau : P1 = Pmax.0,81 = 0,14 (kW) * Số vòng quay trên các trục lần lượt như sau: n1 = ndc 1400 147 (vg/ph); U HGT 9,5 Tỷ số truyền trên các truc đều bằng 1 nên ta có: n1 = n2 = n3 = n4 = n5 = n6 = 147 (vòng/phút) Còn giá trị Mô men được xác định như sau: Pi Ti 9,55. n2 147 1 Đồ án tốt nghiệp & Công nghệ chế tạo máy T3 = 9,55. n6 147 Bảng kết quả tính công suất, mô men xoắn, số vòng quay trên các trục: Số tt ni ( v/ ph) Ni (kw) Ti = 9,55 .2 Thiết kế động lực học 1.1 Tính bộ truyền đai Xác định môđun và chiều rộng đai Môđun được xác định theo công thức: p1 m 35.3 n1 Trong đó : P1 là công suất trên bánh đai chủ động, kw; N1 số vòng quay của bánh đai chủ động, vg/ph; P1= pđc.4/38 = 147(vp/ph) 1 Đồ án tốt nghiệp & Công nghệ chế tạo máy 0.3 4 147 Chiều rộng đai: b = đ.27 sách TTTK hệ dẫn động cơ khí tập 1 có b = 25 mm *sác định các thông số của bộ truyền: Số răng Z1 của đai nhỏ được xác định băng cách tra bảng 4.29 ách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 Ta có Z1=24 răng Z2=Z1.i= 24 răng Khoảng cánh trục a có : amin a ≤ amax với: amin=0,5.(Z1+Z2) = 384mm chọn a=380mm số răng đai Zđ Zđ = 2.2 Tính bộ truyền bánh răng Tính toán bộ truyền bánh răng ở cụm cắt bạc: Ta tính bộ truyền bánh răng nghiêng từ trục chính đến trục trung gian với các thông số đã được tính toán trong phần động học như sau: Bánh nhỏ Z1 = 22 ; Bánh lớn Z2 = 37 Số vòng quay trục chính n = 147vg/ph Công suất vào: P = 0,23 kw Ta có tỷ số truyền là: u = Z1/Z2 =1,68 1.Chọn vật liệu.
Bánh nhỏ: Chọn vật liệu là thép C45 tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt như sau: 1 Đồ án tốt nghiệp & Công nghệ chế tạo máy b1 = 850 MPa ; ch 1 = 580 Mpa Chọn độ cứng của bánh răng 1 là HB1 = 250. Bánh lớn: Chọn vật liệu là thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng, giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt như sau: b2 = 750 MPa ; ch2 = 450 Mpa Chọn độ cứng của bánh răng 2 là: HB2 = 190 2. Xác định ứng suất tiếp xúc [H] và ứng suất uấn [f] cho phép. ứng suất tiếp xúc cho phép được xác đinh bởi công thức như sau: H H lim SH .K xH Trong đó: - SH là hệ số an toàn.
- ZR là hệ số xét đén ảnh hưởng của độ nhám bề mặt. - ZV là hệ số xét đén ảnh hưởng của vận tốc vòng. - ZL là hệ số xét đén ảnh hưởng của bôi trơn. - KxH là hệ số xét đén ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
Chọn sơ bộ ZR.