MỤC LỤC thiết kế máy tách vỏ cứng hạt cafe

LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................... ...1

LỜI CẢM ƠN.............................................................................................. .2

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN .................................................................................. …

NHẬN XÉT CỦA GVHD..............................................................................3

MỤC LỤC……............................................................................................ ...4

CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH SẢN PHẨM.....................................................5

CHƯƠNG II:PHẦN TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC….............................7

I.Chọn động cơ……......................................................................................8

II.Phân phối tỉ số truyền............................................................................8

III.Lập bảng tỉ số truyền….........................................................................8

IV. Các bộ truyền ........................................................................................9

1. Bộ truyền trục xay ................................................................................9
2. Bộ truyền trục quạt..............................................................................12

V.Thiết kế tính toán trục...........................................................................15

VI.Tính toán ổ lăn………..............................................................................23

      VII Tính then……………….............................................................................25

CHƯƠNG III:QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ CHẾ ĐỘ CẮT………………..…..27

CHƯƠNG IV:LẮP ĐẶT VÀ CHẠY THỬ NGHIỆM …………….……………….....53

KẾT LUẬN…..………………...................................................................................54

TÀI LIỆU THAM KHẢO…...................................................................................55

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM

I. Tích chất của hạt cà phê:

1. Cấu tạo hạt cà phê:

  2. Thành phần của cà phê:

Quả cà phê đưa vào chế biến gồm có các phần sau: lớp vỏ quả, lớp nhớt (vỏ nhớt), lớp vỏ trấu (lớp vỏ thóc), lớp vỏ lụa và nhân.

  3. Kích thước hạt cà phê:

Hạt cà phê khô có kích thước từ 8-10 mm

Khối lượng hạt khô trung bình là 3gam

4. Độ ẩm

Độ ẩm bên trong hạt cà phê là 65%

II. Điều kiện tách vỏ cà phê:

-Cà phê phải được phơi khô đạt độ ẩm từ 12- 13%

-Cà phê phải được làm sạch hết lá và cành nhỏ.

III. Phương pháp chế biến hạt cà phê:

1. Chế biến khô:

-        Khô tự nhiên: sử dụng ánh nắng để làm khô hạt.

-        Khô nhân tạo : sự dụng máy móc để làm khô hạt

2. Bóc vỏ thóc : quả cà phê sau khi thu hoạch đưa về không xát tươi mà phơi khô cho đến khi độ ẩm xuống còn 12%-13%. Thường một mẻ cà phê phơi khô phải mất đến 10-14 ngày. Sau đó quả cà phê được xát bằng máy để loại bỏ vỏ ra ngoài để ra được cà phê thành phẩm (nhân).

 

IV. Nguyên lí bóc vỏ cà phê khô của máy:

          Cà phê khô được đưa vào phễu, hạt cà phê rơi vào trục có bước xoắn P = 60mm đẩy vào trục có  bước xoắn P= ∞, ở đó cà phê được tách vỏ nhờ sự ma sát giữa hạt cà phê với trục có bước xoắn P= ∞ và lồng ma sát , sau đó vỏ và nhân cà phê được rơi xuống theo tấm dẫn hạt. Ta dùng quạt để thổi vỏ ra khỏi nhân cà phê và nhân cà phê sau khi lộc hết phần vỏ sẽ đi theo máng dẫn ra ngoài.

      Ưu điểm :dễ chế tạo , giá thành không cao .

 Nhược điểm: có phế phẩm , hiệu suất tách vỏ không tối ưu.

CHƯƠNG II : PHẦN TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC

Căn cứ vào kết quả khảo sát của các động cơ đã thực nghiệm trên máy bóc vỏ cứng hạt cà phê .Ta có được số liệu như sau :

-        Động cơ được sự dụng  có công suất N= 5(kw)

-        Tốc độ quay đạt n=1450(v/p)

Để trục bóc được vỏ hạt cà phê thì F_vòng F_ms

F_ms=.N ( = 0.5 ứng với ma sát của thép)

F_ms=0,5.5000 = 2500 (N) 

F_vòng F_ms ⇨F_vòng 2500(N)

Với       

ð    Vận tốc của máy : N= F.V ⇨ V = =  = 2(m/s)

Sau những  lần căn cứ theo kết quả khảo sát ta thu được kết quả với các số liệu như sau : P = 2500 (N) ; v= 2(m/s)

Sơ đồ động của máy

I.CHỌN ĐỘNG CƠ:

Công suất tải :  : N_t=  = =  5 (kw) (phù hợp với kết quả khảo sát)

Hiệu suất n = h_đai³.h_ol³= 0.95³.0.995³= 0.848

Tra bảng 2-1 trang 20

• h_đai = 0,95
• h_ol  =0,995

                  N_ct =  = =5.8 (kw)

Tốc độ quay :1450 vòng/ phút

Công suất :8 HP  

II.PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN :

                      n_t= =  =216 (vòng/phút)

- i_chung = i_ngoài .i_trong = = = 6.7

• Tra bảng 2-2 trang 25 :
• Ta có : i_chung = 6.7= 2i­_đ
• Ta chọn i_đ1 = 4  i_đ2 = 1.675

 

 III.LẬP BẢNG PHÂN PHỐI :

                       ·n_đc =1460 (vòng\phút)

• n_I = = = 365 (vòng/phút)
• n_II = n₁.iđ₂= 356.1,675=611 (vòng/phút)

                         · N_đc = 5.8 (kw)

vN_I = N_ct.n_đ.n_ol = 5.2.0,95.0,995 = 5.4 (kw)

vN_II = N_I.n_ol.n_đ = 5.4.0.995.0.95= 5.1 (kw)

IV.CÁC BỘ TRUYỀN :

a .Bộ truyền trục xay :

1. Bộ truyền đai :

A . chọn loại đai: Đai vải cao su

- giả sử vận tốc v 10 m/s

- theo bảng 5-13 trang 93 sách TKCTM  ta có thể chọn hai loại đai A , Ƃ làm 2 phương án , loại nào lợi nhất ta sẽ chọn.

- Tra bảng ta có Loại đai    :       A             Ƃ (B)

 Tiết diện đai                            13x 8     17x10,5

F( diện tích đai             81            138

 

B. xác đinh đường kính bánh đai nhỏ D1:                                                                                                                                        A               Ƃ(B)

- theo bảng 5-14 : ta chọnD1 (mm)           100 mm           70mm     

 -kiểm nghiệm vận tốc của đai : V =          7.6 m/s      5.35 m/s

 Thõa điều kiện cho phép < (30÷35m/s)

C.xác định đường kính bánh đai bị dẫn D₂ :

- ta có : D2 = i.D1.(1-)

Trong đó : hệ số ma sát đai thang = 0.02

D2 = 4.100.(1-0.02) = 392 mm)                           400mm       280mm

Tiêu chuẩn ta chọn D2 = 400mm

D2 =4.70.(1-0.02) = 274 mm

Tiêu chuẩn ta chọn D2= 280 mm

- số vòng quay thực của n2 :

 n₂^’ = .(1-0.02).n1

n₂^’ = .(1-0.02).1460= 358(v/ph)                    358v/ph           358/ph

n₂^’ = .(1-0.02).1460= 358 (v/ph)

 - kiểm nghiệm :  = .100%                           2%                       2%

D.xác định khoảng cách trục A và chiều dài đai L :

• khoảng cách trục A:

-ta có : i = 2  A = 0,95.D₂                                         380mm       266mm

• chiều dài L:

Ta có công thức :  L =  2A +  .(      )  +  =  1604mm     1123mm

Kiểm nghiệm vòng chạy của   u  trong 1 (s)

                                    u  =     =                                                        4,75           4,75

 Cả hai đều nhỏ hơn    = 10  thỏa điều kiện.

E.xác định khoảng cách trục A  theo chiều dài lấy theo tiêu chuẩn :

  ta có :

A =      =      380mm     327mm

Kiểm nghiệm  : 0,55 . (     )  + h  ≤  A  ≤   2 . (     ) 

                                    173        115,5           ≤    A   ≤    1000    700

Khoảng cách cần thiết  nhỏ nhất để mắc đai

Amin  =  A ‒  0,015 . L =                                         356         310

Khoảng cách  lớn nhất cần thiết  để tạo lực căng

Amax  = A  + 0,03.L =                                              408             351,5

F.tính góc ôm:

Công thức ( 5- 3) sách TK – CTM :

 = 180  ‒  .57                                   135⁰                    143⁰

Kiểm nghiệm góc ôm thỏa điều  kiện     120 ( thõa)

G. xác định số đai cần thiết :

chọn ứng  ứng suất căng ban đầu   =  1,2 N

theo bảng giá trị   tra bảng ( 5-17) sách TK- CTM  có ứng suất cho phép :

 =           1,51          1,45         

Tra bảng  (5-6) sách TK – CTM

 =                 0.9          0.9

  Tra bảng  (5-18 ) sách TK - CTM

  =   0.92        0.92

tra bảng (5- 19) sách TK – CTM ta xét ảnh  hưởng  của vận tốc :

 =                1             1

 

Số đai cần thiết :

     Z    =   3                  2 

Lấy số đai là :  3  và     2

h.Chiều rộng bánh đai

 =  ( z ‒ 1 ) t + 2. S

Tra bảng  (10-3) sách TK – CTM

Ta có :  t =   15                  19             B =    65 mm       44mm

                S  =    10        12,5

Đường kính ngoài của bánh đai dẫn :

 =   + 2     tra bảng (10- 3) sách TK – CTM :

 với       =    3,5        5                      D_n1 =    107mm                80mm

Đường kính ngoài của bánh đai bị  dẫn :

             =   + 2                         D_n2 =      407mm    290mm 

j. tính lực căng ban đầu với mỗi đai :

Lực căng ban đầu:

             =   .  F   =  1,2  .  F  =                       97.2N/mm²  166N/mm²     

Lực tác dụng lên trục :

           R   3 .  . Z sin                                 751 N        642 N

Kết luận :  ta chọn  phương án dùng bộ truyền đai B vì có kích thướcnhỏ.

Bảng tổng thông số

 

b .Bộ truyền trục quạt :

1.Bộ truyền đai :

A . chọn loại đai: Đai vải cao su

- Giả sử vận tốc v 10 m/s

- Theo bảng 5-13 trang 93 sách TKCTM  ta có thể chọn hai loại đai A , Ƃ làm 2 phương án , loại nào lợi nhất ta sẽ chọn.

- Tra bảng ta có Loại đai    :       A                 Ƃ (B)

 Tiết diện đai                                 13x8          17x10,5

F( diện tích đai                  81                138

 

B. xác đinh đường kính bánh đai nhỏ D1:

                                                                                                        A             Ƃ (B)

- Theo bảng 5-14 : ta chọn            D1 (mm)                   200 mm   280mm

 -kiểm nghiệm vận tốc của đai : V =                6.4 m/s   8.95 m/s

 Thõa điều kiện cho phép < (30÷35 m/s)

c.xác định đường kính bang đai bị dẫn D₂ :

- Ta có : D2 =

Trong đó : hệ số ma sát đai thang = 0.02

D2 = = 117( mm)                                      125mm     160mm

            Tiêu chuẩn ta chọn D2 = 125mm

D2 = = 163 mm

            Tiêu chuẩn ta chọn D2= 160 mm

- Số vòng quay thực của n2 :

 n₂^’ = .(1-0.02).n1

            n₂^’ = .(1-0.02).365= 596(v/ph)              596 v/ph    626v/ph

            n₂^’ = .(1-0.02).5365= 626 (v/ph)

 - Kiểm nghiệm :  = .100%                        2,5%          2,5%

d.xác định khoảng cách trục A và chiều dài đai L :

• khoảng cách trục A:

-ta có : i = 1.675  A = 1,2.D₁                                   240mm      336mm

• chiều dài L:

Ta có công thức :  L =  2A +  .(      )  +   =  989mm   1374mm

Kiểm nghiệm vòng chạy của   u  trong 1 (s)

                                    u  =     =                                              6.47                  6.51

 Cả hai đều nhỏ hơn    = 10  thỏa điều kiện.

e.xác định khoảng cách trục A  theo chiều dài lấy theo tiêu chuẩn :

  ta có :

A =      =   239mm        336mm

Kiểm nghiệm  : 0,55 . (     )  + h  ≤  A  ≤   2 . (     ) 

                                    52          76          ≤    A   ≤    640     880

Khoảng cách cần thiết  nhỏ nhất để mắc đai

Amin  =  A ‒  0,015 . L =                 225          315

Khoảng cách  lớn nhất cần thiết  để tạo lực căng

Amax  = A  + 0,03.L =                     270              377

f.tính góc ôm:

Công thức ( 5- 3) sách TK – CTM :

 = 180  ‒  .57              161⁰160⁰

Kiểm nghiệm góc ôm thỏa điều  kiện     120 ( thõa)

g. xác định số đai cần thiết :

chọn ứng  ứng suất căng ban đầu   =  1,2 N

theo bảng giá trị   tra bảng ( 5-17) sách TK- CTM  có ứng suất cho phép :

 =           1.7                             1.7     

Tra bảng  (5-6) sách TK – CTM

 =                 0.9                              0.9

  Tra bảng  (5-18 ) sách TK - CTM

  =   0.92                            0.92

tra bảng (5- 19) sách TK – CTM ta xét ảnh  hưởng  của vận tốc :

 =                1                                  1

 

Số đai cần thiết :

     Z    =                 4                      2

Lấy số đai là :  4  và     2

h.Chiều rộng bánh đai

 =  ( z ‒ 1 ) t + 2. S

Tra bảng  (10-3) sách TK – CTM

Ta có :  t =   15                    19              B =        65 mm          44mm

                 S  =    10          12,5

Đường kính ngoài của bánh đai dẫn :

 =   + 2     tra bảng (10- 3) sách TK – CTM :

 với       =    3,5        5                        D_n1 =    207mm            290mm

Đường kính ngoài của bánh đai bị  dẫn :

             =   + 2                          D_n2 =   132mm                         170mm           

j. tính lực căng ban đầu với mỗi đai :

             =   .  F   =  1,2  .  F  =                      97.2N/mm²  166N/mm²     

Lực tác dụng lên trục :

           R   3 .  . Z sin                          751 N            639 N

Kết luận :  ta chọn  phương án dùng bộ truyền đai B vì có kích thướclớn.

Bảng tổng thông số

V.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC:

1.tính đường kính sơ bộ :

Ta có : d_sb =  C. (mm)       

trong đó : d – là đường kính trục(mm)      

C- hệ số phụ thuộc ứng suất  xoắn cho phép đối với đầu trục

vào và trục truyền chung thường lấy [= (20-30) N/mm²

       N : công suất truyền của trục

       n : số vòng quay trong 1                                                        

• đường kính sơ bộ : d₁  C. = (120 130). 

                                                                   29.45 mm ÷31.9mm

                                                                         chọn d_sb = 32 mm

• đường kính sơ bộ : d₁  C. = (120 130).

                                                                24.81mm ÷26.81mm

                                                                      chọn d_sb = 30 mm

• Trục I :

          Ta có đường kính trục là 167 mm

 Lực vòng P =  = =  = 2538 N

       Lực hướng tâm Pr1 = P1.tg = 2538.tg20⁰ = 924 N

       Momen xoắn Mx =  = 141287 N.mm

       Mp1 =  = 2538. = 211923 N.mm

vXét phương OYZ:(R_đ,R_Ay,R_CY)

+∑M_A = 0              P_r1.AB +R_CY.AC -R.AD = 0

                               924.230 + R_CY.460 - 642.570 =0

                              R_CY  = 333,5

+∑Y = O    R_Ay + R_CY - R_đ + P_r1 = 0

                               R_Ay =-615,5

vXét phương OYZ:(P₁,R_Ax,R_Cx)

+∑M_A = 0              - R_Cx.AC - P₁.AB = O

                                           R_Cx = -1269

+∑x_A = 0                           - R_Ax – R_CX - P₁ = 0

                                           R_Ax = 3807

Đường kính ở tiết diện :

+ Tại A : M_tđA = O N.mm

+ Tại B : M_tđB = =905768N.mm

+ Tại C : M_tđC =  = 196648 N.mm

+ Tại D : M_tđD =  = 183530 N.mm

• Đường kính tại B : d_B   = 44.8mm

tiêu chuẩn chọn d_B = 45 mm

• Đường kính tại A và C : d_A,C  = 34 mm

tiêu chuẩn chọn d_A,C = 35 mm

• Đường kính tại D: d_D  = 30.2 mm

Vì tại D có rãnh then nên tăng thêm 7% đường kính trục :

d_D =  30,2 +30,2.7% = 32.3 mm

tiêu chuẩn chọn d_D = 32 mm

...

CHƯƠNG IV : LẮP ĐẶT VÀ CHẠY THỬ NGHIỆM MÁY

I.Chạy thực nghiệm trên máy :

Có hai phần đáng quan tâm là chất lượng máy và năng suất của máy:

vChất lượng :

    -Máy :đảm bảo độ an toàn, hoạt động đúng công suất có rung động.

    - Sản phẩm : bóc được nhân tách khỏi hạt cà phê độ sạch của sản phẩm đạt khoảng 60% (khối lượng hạt sạch/khối lượng sản phẩm), nhân cà phê tách ra được khỏi vỏ.

vNăng suất : ước tính khoảng 600kg/1giờ

II.Hướng dẫn vận hành :

Sau khi lắp đặt tất cả các chi tiết vào nhau phải kiểm tra trước khi vận hành:

- Máy hoạt động phải đặt tại vị trí cân bằng không nghiêng đỗ.

- Sự dụng động cơ diesel để kéo.

- Dùng hai dây đai curoa từ động cơ kéo lên máy để tránh tình trạng bỏ vòng và dãn dây đai. Dây đai phải lun căng và thẳng .

- Để ga ở mức 1/2  đến 1/3 để máy có hoạt động ổn định.

-Tùy thuộc vào động cơ kéo,và chất lượng cà phê đổ vào để canh chỉnh cửa xuống cho hợp lý.

- Đóng  cửa cấp gió khi lượng gió thổi mạnh

- Mở cửa cấp gió khi lượng gió thổi yếu.

Các lỗi khi vận hành máy :

- Sản phẩm nhân cafe ra còn lẫn chung với vỏ ta sử lý như sau : do lượng gió yếu, ta cần mở cửa cấp gió lớn hơn,và có thể tăng mức ga của động cơ lên.

- Vỏ trấu to chưa nát : do hạt cafe chưa đủ khô, ta nên giảm lượng hạt xuống thông qua cửa xuống nguyên liệu.

- Hiện tượng vỏ và nhân cùng bay ra ngoài: do lượng gió thổi qua mạnh,ta chỉnh lượng cấp gió nhỏ lại,hoặc căng lại dây đai cho phù hợp.

III.Hướng dẫn bảo dưỡng và bảo trì máy:

• Bảo dưỡng : thường xuyên kiểm tra các bộ phận của máy như trục xay trục quạt , cánh quạt và các ổ bi để có thể hoạt động bền lâu
• Bảo trì : thay đổi các bộ phận khi có dấu hiệu của sự mài mòn và  hư hỏng để máy có trạng thái hoạt động tốt nhất và đảm  bảo an toàn trong suốt quá trình vận  hành

IV. Kiến nghị:

Do thời gian có hạn và chưa có kinh nghiệm khi trong lần đầu làm máy, nên chúng em không khỏi còn những hạn chế. Chúng em mong muốn cần có thêm sự cải tiến về mặt đầu ra của sản phẩm, cần thêm bộ sàng hạt để sản phẩm ra chất lượng và năng suất cao hơn.