Thiết kế cải tiến, chế tạo bộ phận đóng bịch nấm ( theo hướng tự động và tăng năng suất)

QUAN 1

Giới thiệu ngành trồng nấm ở Việt Nam 1

1.1.1.Giới thiệu chung: Ở Việt Nam, ngành nấm đang ngày càng phát triển, các loại nấm được trồng phổ biến là: mộc nhĩ, nấm rơm, nấm mỡ, nấm bào ngư, nấm linh chi các loại Nước ta có tiềm năng lớn về sản xuất nấm ăn và nấm dược liệu do có nguồn nguyên liệu trồng nấm phong phú, nguồn lao động nông thôn dồi dào, điều kiện thời tiết thuận lợi cho phát triển nhiều chủng loại nấm và có thể trồng nấm quanh năm

Chúng ta đã thành công trong việc làm chủ công nghệ nhân giống và sản xuất nấm, với thị trường tiêu thụ ngày càng mở rộng Ngày 16/4/2012, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định 439/QĐ-TTg, đưa nấm ăn và nấm dược liệu vào danh mục sản phẩm quốc gia ưu tiên đầu tư phát triển.

Hình 1.2: Nhân giống nấm dạng dịch thể

Trong thời gian qua, nhiều mô hình sản xuất và kinh doanh nấm hiệu quả đã được triển khai tại hộ gia đình, trang trại, hợp tác xã và doanh nghiệp Ngành sản xuất nấm đang phát triển theo hướng chuyên nghiệp và quy mô hàng hóa, kết nối đồng bộ các khâu từ sản xuất, sơ chế đến tiêu thụ Nhờ đó, nhiều mô hình bền vững đã ra đời, mang lại hiệu quả kinh tế cao, tạo thêm việc làm và tăng thu nhập cho nông dân Hơn nữa, sự phát triển của ngành nấm còn giúp bảo vệ môi trường và nâng cao giá trị gia tăng cho sản xuất nông nghiệp thông qua việc sử dụng các phụ phẩm từ trồng trọt.

Hình 1.3: Trang trại nấm tại Việt Nam

Sản xuất nấm tại Việt Nam hiện còn nhiều hạn chế về công nghệ, năng suất, chất lượng và sự đa dạng sản phẩm so với các nước khác Việc sản xuất chủ yếu còn manh mún, nhỏ lẻ, chưa đáp ứng đủ về số lượng và chất lượng, đồng thời thiếu đầu tư cho sơ chế, chế biến và bảo quản Để khắc phục tình trạng này, Bộ Nông nghiệp & PTNT đã triển khai Đề án phát triển nấm ăn và nấm dược liệu đến năm 2020, nhằm xây dựng ngành sản xuất nấm theo hướng hàng hóa, quy mô công nghiệp, ứng dụng công nghệ cao, và gắn kết từ nghiên cứu đến tiêu thụ Mục tiêu là sản xuất và tiêu thụ khoảng 400 ngàn tấn nấm vào năm 2015, với giá trị xuất khẩu đạt 150 - 200 triệu USD/năm, và tăng lên 1 triệu tấn/năm vào năm 2020, tạo thêm 1 triệu việc làm cho lao động nông thôn, đồng thời nâng giá trị xuất khẩu lên 450 - 500 triệu USD/năm.

Hình 1.4: Ngành trồng nấm tại Nhật Bản

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ nấm ở Việt Nam:

Việt Nam sản xuất khoảng 16 loại nấm khác nhau, trong đó các tỉnh phía Nam chủ yếu trồng nấm rơm và nấm mộc nhĩ, còn các tỉnh phía Bắc tập trung vào nấm hương, nấm sò và nấm linh chi Mỗi năm, sản lượng nấm của cả nước đạt khoảng 250.000 tấn, góp phần vào kim ngạch xuất khẩu đáng kể.

Ngành nấm Việt Nam đạt doanh thu từ 25 - 30 triệu USD (không bao gồm xuất khẩu tiểu ngạch), trong đó sản lượng nấm mộc nhĩ là 120.000 tấn, nấm rơm 64.500 tấn, nấm sò 60.000 tấn, nấm mỡ 5.000 tấn, nấm linh chi 300 tấn, và các loại nấm khác như nấm vân chi, nấm đầu khỉ, nấm kim châm, nấm ngọc châm khoảng 700 tấn.

Các vùng sản xuất nấm:

Nấm rơm chủ yếu được trồng tại các tỉnh miền Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long, như Đồng Tháp, An Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh, Cần Thơ và Đồng Nai, chiếm tới 90% tổng sản lượng nấm rơm của cả nước.

+ Nấm mộc nhĩ được trồng tập trung ở các tỉnh miền Đông Nam bộ (Đồng Nai, Lâm Đồng, Bình Phước ), chiếm khoảng 70% sản lượng cả nước

+ Nấm mỡ, nấm sò, nấm hương được trồng chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc, sản lượng khoảng 3.000 tấn/năm

Nấm dược liệu như linh chi, vân chi và đầu khỉ đang được phát triển và trồng tại một số tỉnh, thành phố như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hưng Yên, Vĩnh Phúc, Ninh Bình và Đồng Nai Sản lượng nấm dược liệu hiện nay đạt khoảng 300 tấn mỗi năm.

Một số loại nấm như nấm trân châu, nấm kim châm, nấm đùi gà, nấm chân dài và nấm ngọc châm đang được nghiên cứu và trồng thử nghiệm thành công tại một số cơ sở, với sản lượng đạt khoảng 100 tấn mỗi năm.

Nhu cầu tiêu thụ nấm tươi và nấm khô trong nước đã tăng nhanh trong những năm gần đây, dẫn đến giá nấm duy trì ở mức cao Cụ thể, giá nấm hương dao động từ 70.000 - 80.000 đồng/kg, trong khi nấm rơm và nấm mỡ có giá từ 50.000 - 60.000 đồng/kg, và nấm tai mèo có giá từ 60.000 - 70.000 đồng/kg.

Tình hình xuất khẩu nấm đang phát triển mạnh mẽ với nhiều dạng sản phẩm như nấm muối, nấm hộp và nấm khô, bao gồm nấm mộc nhĩ, nấm hương và nấm rơm Kim ngạch xuất khẩu nấm đã tăng từ 60 triệu USD vào năm 2009 lên 90 triệu USD vào năm 2011 Đặc biệt, giá nấm rơm muối xuất khẩu cũng ghi nhận sự gia tăng, từ 1.299 USD/tấn vào tháng 1/2009 lên 1.790 USD/tấn vào tháng 11 cùng năm.

Tính đến năm 2009, giá nấm xuất khẩu hiện nay khoảng 2.000 USD/tấn Nhiều công ty xuất khẩu nấm uy tín ở các tỉnh phía Nam như West Food Cần Thơ, Vegetexco Hồ Chí Minh, Vegehagi và NutriWorld Đồng Nai đang hoạt động tích cực trong ngành này.

1.1.3.Những thuận lợi và khó khăn của ngành trồng nấm Việt Nam:

Nước ta có điều kiện khí hậu đa dạng, phù hợp cho nhiều loại nấm phát triển quanh năm với năng suất và chất lượng cao Chu kỳ sinh trưởng của nấm ngắn, ví dụ nấm rơm chỉ mất 10-12 ngày từ khi trồng đến thu hoạch Nguyên liệu trồng nấm rất phong phú, với tổng sản lượng đạt khoảng 40 triệu tấn/năm, nếu sử dụng 10-15% thì có thể sản xuất 1 triệu tấn nấm và hàng ngàn tấn phân hữu cơ Lực lượng lao động nông thôn dồi dào và chi phí đầu tư thấp cũng là lợi thế Chính phủ đã đưa nấm vào danh mục sản phẩm quốc gia và các bộ ngành liên quan đã xác định nấm là ngành trọng điểm, góp phần giải quyết việc làm và xóa đói giảm nghèo cho nông dân Nhiều địa phương cũng đã ban hành chính sách hỗ trợ phát triển sản xuất nấm hiệu quả.

Trong công tác nghiên cứu khoa học công nghệ, đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng, đặc biệt là việc làm chủ công nghệ nhân giống và sản xuất các loại nấm chủ lực Năng suất nấm đã tăng từ 1,5 đến 3 lần nhờ vào những thành công trong nuôi trồng, chăm sóc, bảo quản và chế biến Hàng chục giống nấm, bao gồm cả những giống cao cấp có giá trị cao, đã được thu thập, chọn lọc và đưa vào sản xuất Bước đầu đã hình thành hệ thống nhân giống nấm từ trung ương đến địa phương.

Đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật và quản lý, cùng với hàng chục ngàn nông dân được đào tạo bài bản, có tay nghề và kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất nấm, đang tích cực tham gia vào việc phân lập và nhân giống nấm.

Thị trường tiêu thụ rộng lớn, nhu cầu về nấm trong nước và ngoài nước rất cao, sản xuất nấm không phải tốn ngoại tệ nhập khẩu nguyên liệu

Giới thiệu về nấm 10

Nấm là thực phẩm giàu dinh dưỡng, cung cấp protein, vitamin B1, B2, PP và các axit amin thiết yếu, không làm tăng cholesterol trong máu và không gây xơ cứng động mạch Bên cạnh đó, nấm còn có nhiều tác dụng dược lý như tăng cường miễn dịch, kháng ung thư, kháng virus, ngăn ngừa và điều trị bệnh tim mạch, hạ đường huyết, chống phóng xạ, chống oxy hóa, giải độc, bảo vệ tế bào gan và an thần, rất hữu ích cho việc điều chỉnh hệ thần kinh trung ương.

Hình 1.7: Công dụng của nấm linh chi

Nấm là thực vật có cấu trúc mạng sợi, có thể là đơn bào hoặc đa bào Khi các mạng sợi này kết hợp lại tạo thành khối lớn, chúng trở thành nấm quả thể mà ta thường thấy Mặc dù thuộc nhóm thực vật, tế bào nấm không chứa xenlulozo và diệp lục, do đó nấm không thể tự tổng hợp chất dinh dưỡng mà phải sống ký sinh trên cây cối hoặc động vật để hấp thụ chất dinh dưỡng cần thiết.

Nấm là nguồn dinh dưỡng quý giá và đóng vai trò thiết yếu trong hệ sinh thái, giúp phân hủy chất bã hữu cơ và duy trì chu trình tuần hoàn vật chất.

Cây nấm mà chúng ta thấy thường chỉ là phần trên mặt đất, bao gồm thân và mũ nấm Phần lớn của cây nấm thực sự nằm dưới lòng đất hoặc trong thân gỗ, nơi nó phát triển thông qua một hệ thống sợi gọi là sợi nấm.

Hình 1.8: Nấm mọc trên thân cây

Giới thiệu về nấm ăn:

Nấm ăn được là thực phẩm phổ biến trong nhiều nền ẩm thực, có giá trị dinh dưỡng cao với hàm lượng đạm cao, đầy đủ axit amin thiết yếu, ít chất béo và chứa các axit béo chưa bão hòa tốt cho sức khỏe Nấm cũng cung cấp năng lượng cao, giàu khoáng chất và vitamin, đặc biệt là vitamin nhóm B và C Mặc dù nấm không phải là nguồn vitamin D chính, nhưng hàm lượng này có thể tăng khi tiếp xúc với ánh sáng, đặc biệt là tia cực tím Ngoài ra, nấm còn chứa nhiều nguyên tố vi lượng như sắt, selen, natri, kali, magie và photpho.

Hình 1.9: Vitamin trong nấm linh xanh

Nấm chứa nhiều hoạt chất sinh học có khả năng ngăn ngừa và điều trị bệnh, đặc biệt là trong việc phòng chống u bướu Hầu hết các loài nấm ăn đều có dược tính mạnh, giúp hỗ trợ điều trị các bệnh nan y như viêm gan, ung thư và HIV.

Hình 1.10: Lợi ích của nấm linh chi đối với người bệnh gan

Nấm ăn cung cấp nhiều lợi ích dinh dưỡng thiết yếu cho sức khỏe và sức đề kháng của con người Nghiên cứu cho thấy, thành phần dinh dưỡng trong nấm, đặc biệt là nấm ăn, rất phong phú và có tác dụng tích cực đối với cơ thể.

- Khoáng chất và sinh tố: sắt, salen Đồng, chất đạm Beta-Glucans, Natri, Kali, Photpho, Canxi,…

Hình 1.11: Canh nấm bào ngư

Giới thiệu về nấm độc:

Nấm độc có hình dáng rất giống nấm ăn được, dễ gây nhầm lẫn cho người hái nấm Việc chế biến nấm không đúng cách, như không đun kỹ hoặc sử dụng dụng cụ bị nhiễm nấm sống, cũng có thể dẫn đến ngộ độc Hơn nữa, những loại nấm không độc nhưng mọc ở môi trường ô nhiễm hoặc đất chứa khoáng chất độc hại như phốt pho, thạch tín, thủy ngân có thể gây nguy hiểm khi tiêu thụ.

Nấm độc thường có màu sắc rực rỡ và có những đặc điểm như đốm nổi, hạt vằn màu đỏ hoặc tạp, rãnh và vết nứt trên mũ nấm, cùng với vòng quanh thân Khi ngắt, nấm độc sẽ chảy nhựa và thường tỏa ra mùi cay, hắc hoặc đắng Ngược lại, nấm ăn được thường có mùi thơm hoặc không có mùi.

Khi sử dụng nấm, mọi người cần lưu ý không hái những loại nấm không quen thuộc và chỉ nên nấu một loại nấm duy nhất trong mỗi bữa ăn để tránh nguy cơ ngộ độc Việc nấu nhiều loại nấm cùng nhau có thể gây ra phản ứng hóa học, khiến nấm không độc trở thành độc Để giảm bớt độc tính, người dùng nên luộc nấm trước khi chế biến Khi mua nấm, hãy chọn những loại đã từng ăn để đảm bảo an toàn.

Khi tiêu thụ nấm, cần tránh uống rượu, vì một số loại nấm dại, mặc dù không độc, vẫn chứa các thành phần có thể phản ứng hóa học với rượu, dẫn đến nguy cơ ngộ độc.

Sau khi ăn nấm, nếu xuất hiện các triệu chứng như khó chịu, buồn nôn, choáng váng, đau bụng dữ dội, nhìn không rõ, hoặc sốt, cần lập tức đến bệnh viện để được cấp cứu kịp thời Trong trường hợp không thể đến bệnh viện ngay, có thể thực hiện các biện pháp sơ cứu đơn giản như gây nôn bằng cách ngoáy họng hoặc uống mùn thớt để loại bỏ độc tố trong nấm Tuy nhiên, sau khi sơ cứu, người bệnh vẫn cần được đưa đến bệnh viện, đặc biệt là khoa chống độc, để điều trị hiệu quả.

Hình 1.13: Bệnh nhân bị ngộ độc do ăn nấm rừng

1.2.2 Quy trình trồng nấm trong bịch:

Nấm có khả năng phát triển không chỉ trên mùn cưa cao su mà còn trên nhiều loại mùn cưa khác Tuy nhiên, do cao su là cây công nghiệp phổ biến ở thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh Đông Nam Bộ, việc nghiên cứu trồng nấm trên loại mùn cưa này là cần thiết Ở những vùng không có mùn cưa cao su, người trồng nấm có thể sử dụng mùn cưa tạp có sẵn mà không cần vận chuyển mùn cưa cao su về Trước khi sử dụng, cần sàng lọc mùn cưa để loại bỏ các mẩu cây và que gỗ, nhằm tránh làm rách bịch khi đóng gói.

Hình 1.14: Mùn cưa cao su

Mùn cưa tươi sau khi được làm ẩm với nước vôi 1,5% và ủ qua đêm có thể mang lại năng suất trồng nấm cao hơn so với các môi trường khác Tuy nhiên, mùn cưa cũng là nguồn dinh dưỡng hấp dẫn cho nhiều loại nấm khác, vì vậy việc tiệt trùng cần được thực hiện cẩn thận để tránh tỉ lệ hư hỏng cao Để đạt được độ ẩm lý tưởng từ 50-60%, mùn cưa cần được ủ ít nhất 12 giờ Để kiểm tra độ ẩm, bạn có thể vắt một nắm mùn cưa trong lòng bàn tay: nếu có nước rỉ ra, đó là dư ẩm; nếu mùn cưa rời rạc khi thả tay ra, đó là thiếu ẩm; còn nếu mùn cưa giữ nguyên khối, đó là đạt yêu cầu.

Hình 1.15: Quy trình trồng nấm trong bịch

Hiện nay, nhiều cơ sở sản xuất nấm phải trữ mùn cưa trong thời gian dài, dẫn đến việc không thể phơi khô mùn cưa mới mà phải dồn đống để tiết kiệm diện tích Điều này tạo điều kiện cho vi sinh vật lạ phát triển, gây cạnh tranh về nguồn thức ăn và sản xuất các chất bất lợi cho sự phát triển của nấm, từ đó làm giảm năng suất Để khắc phục tình trạng này, các nhà sản xuất cần bổ sung thêm dinh dưỡng vào mùn cưa trước khi đóng bịch, như bắp và vôi, với tỷ lệ và công thức khác nhau tùy thuộc vào công nghệ của từng cơ sở, đây cũng là bí mật công nghệ của họ.

Giới thiệu đề tài 22

Hình 1.19: Máy đóng bịch (lọ) nấm

8.Bộ phận định lượng mùn cưa

1.3.2.Cấu tạo từng chi tiết:

Hình 1.20: Thùng đựng mùn cưa

1.Khoảng trống để mùn cưa rơi

2 Mặt phẳng nghiêng tạo độ dốc

Hình 1.21: Bộ phận định lượng

2.Ống côn (định lượng lượng mùn cưa rơi vào lọ)

1.3.3.3.Khay đựng lọ: Mỗi khay có 8 ống ngắn để 8 lọ, trong quá trình làm việc khay được cấp thủ công vào xích tải

1.3.3.4.Tấm chặn: Được lắp vào piston 3, chặn không cho mùn cưa rơi khỏi ống côn trong quá trình định lượng

CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 26

THIẾT KẾ MÁY ĐÓNG BỊCH (LỌ) NẤM 32

Giới thiệu chung về các phương pháp đóng bịch (lọ) nấm 32

3.1.1 Phương pháp đóng bịch nấm trong nước:

Phương pháp thủ công là cách sản xuất tốn nhiều công sức và kém hiệu quả, không đảm bảo sự đồng bộ về hình dáng, khối lượng và thẩm mỹ của bịch đất Đây có thể được coi là phương pháp sản xuất đơn chiếc.

Để chuẩn bị nguyên liệu cho việc đóng bịch, cần thực hiện nhiều công đoạn xử lý cốt liệu, bao gồm việc sàn bỏ xơ cho phôi mùn dừa và lọc vụn gỗ cho mùn cưa.

Nên đây là phương pháp không đạt hiệu quả cao, tuy nhiên phù hợp với sản xuất nhỏ lẽ, quy mô hộ gia đình

Hình 3.1: Đóng bịch nấm bào ngư thủ công

Phương pháp đóng bằng máy là giải pháp hiệu quả giúp giảm thiểu sức lao động, đồng thời đảm bảo chất lượng và thẩm mỹ đồng đều cho bịch đất Phương pháp này cho phép sản xuất hàng loạt với năng suất ổn định và đáng tin cậy, phù hợp với xu hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nơi mà hầu hết các ngành nghề đã được cơ giới hóa.

Hình 3.2: Máy đóng bịch nấm

3.1.2 Phương pháp đóng bịch (lọ) nấm nước ngoài: Trên thế giới có nhiều nước như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Canada,…làm nấm với công nghệ hiện đại và hầu hết được tự động, nên chất lượng nấm rất tốt, rất sạch

Hình 3.3: Công nghệ sản xuất và quản lý chất lượng hoàn toàn tự động nấm Hokto tại Nhật Bản

Máy đóng bịch (lọ) nấm 35

3.2.1.Sơ đồ khối các bộ phận của máy:

Hình 3.4: Sơ đồ khối các bộ phận của máy

36 3.2.2.Xây dựng sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý tổng thể của máy 2D

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý tổng thể của máy 3D

Máy đóng bịch đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất bịch nấm, diễn ra ở giai đoạn gần cuối Trước đó, quy trình bao gồm máy trộn chuyên dụng để trộn xơ từ mùn dừa hoặc mùn cưa, cùng với hệ thống băng tải vận chuyển cốt liệu đến các máy khác.

Máy gồm các bộ phận chính:

Hình3.7: Bộ phận định lượng

Piston 1 sẽ đẩy bộ phận định lượng tới vị trí lấy phôi liệu Mùn cưa rơi từ thùng phôi liệu vào các ống côn thông qua khoảng trống dưới đáy thùng Ống côn có thể tích bằng thể tích của lọ để lượng mùn cưa cần dùng không bị thừa hoặc thiếu Trong quá trình lấy mùn cưa, sẽ có 1 tấm chặn đặt dưới các ống côn (được điều khiển bởi piston 3), để mùn cưa không bị rơi ra ngoài trước khi bộ phận định lượng đưa mùn cưa tới vị trí của các lọ Mặt đáy của thùng phôi liệu có tác dụng gạc mùn cưa cho ngang bằng với mặt trên của ống côn, do đó lượng mùn cưa được đo lường chính xác

 Bộ phận vận chuyển lọ: Lọ được đựng trong khay, khay được đặt trên xích tải, xích tải chuyển động được nhờ động cơ thông qua bộ truyền xích

Các chuyển động chính của máy:

Chuyển động của xích tải đảm bảo việc vận chuyển khay đến các vị trí cấp phôi liệu và lấy khay Đồng thời, piston thứ nhất thực hiện chuyển động tịnh tiến để đưa bộ phận định lượng đến vị trí cấp phôi liệu một cách chính xác.

Chuyển động tịnh tiến của piston thứ 2 nhằm kéo tấm chặn phôi liệu về làm phôi liệu rơi vào lọ

Chuyển động tịnh tiến của piston thứ 3 nhằm đẩy bộ phận tạo xuống tạo lỗ trong lọ

Nguyên lý hoạt động chung:

Sau khi mùn cưa được xử lý, nó sẽ được đưa vào thùng trộn và chuyển lên thùng phôi liệu qua băng tải Khi động cơ quay, lọ được đặt trong khay sẽ di chuyển đến vị trí cấp mùn cưa và dừng lại Piston 1 kéo bộ phận định lượng mùn cưa về vị trí khay, sau đó piston 3 kéo tấm chặn để mùn cưa rơi vào lọ Piston 3 tiếp tục đẩy tấm chặn về vị trí ban đầu, trong khi piston 1 đẩy bộ phận định lượng về vị trí cấp mùn cưa để lấy thêm mùn cưa, và piston 2 đẩy xuống để hoàn thành quá trình.

Để tạo lỗ trong lọ mùn cưa, quá trình bắt đầu với việc sử dụng 8 thanh tạo lỗ Sau đó, piston 2 sẽ kéo về, giúp động cơ tiếp tục hoạt động và đưa khay tiếp theo vào vị trí cấp mùn cưa.

3.3.TÍNH TOÁN BỘ PHẬN ĐỊNH LƢỢNG MÙN CƢA:

3.3.1.Tính chọn các kích thước của ống côn:

 Số liệu ban đầu: + Đường kớnh trong của lọ: ỉlọ = 68 (mm)

+ Chiều cao của lọ: H lọ = 120 (mm)

+ Đường kính trong của ống côn: D 1 = 72 (mm)

 Tính toán: Để mùn cưa được định lượng chính xác thì thể tích của lọ phải bằng thể tích ống côn

3.3.2.Tính chọn các kích thước xylanh:

Lực đẩy (bằng lực ma sát) F = m.g.μ = 20.9,8.0,19 = 37,24 (N) Áp suất khi đẩy (làm việc): P lv = 6 bar

Diện tích tính toán của xylanh là: 37, 24 5 6, 21.10 5 tt 6.10 ep

    (m 2 ) Đường kính tính toán của xylanh là:

Chọn xylanh theo bảng tiêu chuẩn với :

+ Đường kính cần pittông: d = 12 (mm)

Diện tích làm việc của xylanh là:

(m 2 ) Áp suất làm việc: P lv

  ( N/m 2 ) = 0,46 bar Vận tốc khi đẩy: V lv = 60(mm/s) = 36 (dm/ph)

Vậy lưu lượng qua xy lanh 1: Q lv = S lv V lv = 8,04.10 -2 36 = 2,9 ( l/ph) Áp suất và lưu lượng yêu cầu trong khi đẩy: P lv = 0,46 bar , Q lv = 2,9 (l/ph)

Lực kéo (bằng lực ma sát) F = m.g.μ = 4.9,8.0,42 = 16,46(N) Áp suất khi kéo (làm việc): P lv = 6 bar

Diện tích tính toán của xylanh là: 16, 46 5 2, 7.10 5 tt 6.10 ep

    (m 2 ) Đường kính tính toán của xylanh là: tt 4 S 2 2, 7.10 5 5,86.10 3

(m 2 ) Áp suất làm việc: P lv

Vận tốc khi kéo: V lv = 50(mm/s) = 30 (dm/ph)

Vậy lưu lượng qua xy lanh 2: Q lv = S lv V lv = 8,04.10 -2 30 = 2,4 ( l/ph) Áp suất và lưu lượng yêu cầu trong khi kéo: P lv = 0,2 bar , Q lv = 2,4 (l/ph)

Lực đẩy (bằng trọng lực) F = m.g = 7.9,8= 68,6 (N) Áp suất khi đẩy (làm việc): P lv = 6 bar

Diện tích tính toán của xylanh là: 68, 6 5 1,14.10 4 tt 6.10 ep

    (m 2 ) Đường kính tính toán của xylanh là: tt 4 S 2 1,14.10 4 0, 012

   (m 2 ) Áp suất làm việc: P lv

Vận tốc khi đẩy: V lv p(mm/s) = 42 (dm/ph)

Vậy lưu lượng qua xy lanh 1: Q lv = S lv V lv = 8,04.10 -2 42 = 3,38 ( l/ph) Áp suất và lưu lượng yêu cầu trong khi đẩy: P lv = 0,85 bar , Q lv = 3,38 (l/ph)

Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý xích tải

Số răng đĩa xích tải: Z = 28

Số ca làm việc: 2 ca Đặc tính làm việc: êm

3.4.2.Hiệu suất hệ dẫn động:

Tra bảng 2.3 [1] trang 19 ta có:

Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: η br1 = 0,95

Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: η br2 = η br3 = 0,95

Hiệu suất bộ truyền xích: η x = 0,93

3.4.3.Công suất cần thiết trên trục động cơ:

3.4.4.Số vòng quay trên trục công tác:

3.4.5.Chọn tỷ số truyền sơ bộ: u sb = u x u br1 u br2 u br3

Tỷ số bộ truyền xích: u x = 3

Tỷ số bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: u br1 = 4

Tỷ số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: u br2 =3

3.4.6.Số vòng quay trên trục động cơ: n sb = n lv u sb = 12,82.108 = 1385 (v/ph)

3.4.7.Số vòng quay đồng bộ của động cơ:

Tra bảng phụ lục tài liệu [1], chọn động cơ thỏa mãn:

Ta chọn được động cơ với các thông số:

3.4.9.Phân phối tỷ số truyền:

Tỷ số truyền của hệ:

Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: u br2 = u br3 = 3

Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: u br1 = 4

Tỷ số truyền của bộ truyền xích:

3.4.10.Tính các thông số trên trục:

Công suất trên trục công tác: P ct = P lv = 0,029 (Kw)

Công suất trên trục III:

Công suất trên trục II:

Công suất trên trục động cơ:

Số vòng quay trên trục động cơ:

Số vòng quay trên trục 1:

Số vòng quay trên trục công tác:

Moment xoắn trên trục động cơ:

Moment xoắn trên trục công tác:

Bảng 3.1: Bảng thông số động cơ

Thông số/trục Động cơ Trục I Trục II Trục III Công tác u br1 = 4 u br2 = 3 u br3 = 3 u x = 2,99

3.5.TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH:

3.5.1.Chọn loại xích: do điều kiện làm việc chịu va đập nhẹ nên dùng xích con lăn 3.5.2.Chọn số răng đĩa xích:

+ Với z 1 = 16 => k z = 25/z 1 = 25/16 =1,56: hệ số số răng

+Với n 1 = 38,3 (v/ph) => k n = n 01 / n 1 = 50/38,3 = 1,31: hệ số số vòng quay Theo công thức (5.4) và bảng 5.6, tài liệu [1]: k = k 0 k a k đc k đ k c k bt

Hệ số k 0 = 1,25 phản ánh ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, trong khi k a = 1 tính đến khoảng cách trục và chiều dài xích Hệ số k đc = 1 thể hiện tác động của việc điều chỉnh lực căng xích, và k bt = 1,3 phản ánh ảnh hưởng của bôi trơn Hệ số k đ = 1 đại diện cho tải trọng động, xét đến tính chất của tải trọng, còn k c = 1,25 cho thấy chế độ làm việc của bộ truyền.

Với điều kiện: P t =0,15(kW) ≤ [P] và n01 = 50 (v/ph) ta chọn được:

Bước xích: p= 12,7 (mm) Đường kính chốt d c = 3,66 (mm)

Công suất cho phép: [P] = 0,19 (kW)

3.5.4.Xác định khoảng cách trục và số mắt xích:

Theo công thức (5.12) [1] số mắt xích:

Chọn số mắt xích chẵn: x c = 92

Tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13) [1]: Để xích không chịu lực căng quá lớn cần giảm a một lượng:

Với loại xích ống, bước xích p = 12,7 (mm)

=> số lần va đập cho phép của xích: [i] = 60

Số lần va đập của xích i: Theo (5.14) [1]:

3.5.5.Kiểm tra xích về độ bền:

Với: Q : tải trọng phá hỏng: tra bảng 5.2 [1] với p = 12,7 (mm) ta được: Q = 9 (kN) k đ = 1,2: hệ số tải động

F v : Lực căng do lực li tâm sinh ra, với q = 0,3 (kg) tra bảng 5.2 [1]

F o : Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra

50 k f =1:Hệ số phụ thuộc độ võng của xích và vị trí bộ truyền (bộ truyền thẳng đứng)

[s]: Hệ số an toàn cho phép, tra bảng 5.10 [1] với p= 8 (mm), n8,3(v/ph) ta được: [s]=7

3.5.6.Xác định thông số của đĩa xích:

Theo công thức (5.17) [1] và bảng 14.4b[1] ta có: Đường kính vòng chia: Đường kính đỉnh răng:

Bán kính đáy: r = 0,5025d 1 ’ + 0,05 , tra bảng 5.2 [1] ta được d 1 ’ = 5 (mm) => r = 0,5025.5 + 0,05 = 2,56(mm) Đường kính chân răng:

Kiểm nghiệm răng đĩa xích về độ bền tiếp xúc:

K đ : hệ số tải trọng động, tra bảng 5.6 [1] ta được: K đ = 1

A: diện tích chiếu của bản lề, tra bảng 5.12 [1] ta được: A = 11 (mm 2 )

51 k r : hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, với z 1 = 16 ta được k r 0,568 k d : hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy ( xích 1 dãy => k d = 1)

F vđ : Lực va đập trên m dãy xích

E: Môdun đàn hồi, cả 2 đĩa xích cùng làm bằng thép =>E 1 =E 2 =2,1.10 5 (MPa)

Tra bảng 5.11[1] ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45 với đặc tính tôi cải thiện có [σH] P0 (MPa) < σ H 40 (MPa)

3.5.7.Xác định lực tác dụng lên trục:

F r =k x F t trong đó: k x :Hệ số kể đến trọng lượng của xích k x = 1,05 vì bộ truyền thẳng đứng

3.5.8.Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích:

Bảng 3.2: Bảng thông số bộ truyền xích

Thông số Ký hiệu Gía trị

Loại xích Xích con lăn

Số răng đĩa xích nhỏ Z 1 16

Số răng đĩa xích lớn Z 2 48

Vật liệu đĩa xích được làm từ thép 45 với độ bền σH [MPa] P0 Đường kính vòng chia của đĩa xích nhỏ là 41 mm (d1) và của đĩa xích lớn là 122 mm (d2) Đường kính vòng đỉnh của đĩa xích nhỏ là 44 mm (da1) và của đĩa xích lớn là 126 mm (da2).

Bán kính đáy r 2,56 (mm) Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ d f1 35 (mm) Đường kính chân răng đĩa xích lớn d f2 117 (mm)

Lực tác dụng lên trục F r 473,8 (N)

3.6.1.Chọn loại xích: do điều kiện làm việc chịu va đập nhẹ nên dùng xích tải con lăn

3.6.2.Chọn số răng đĩa xích:

+Với n 1 = 12,77 (v/ph) => k n = n 01 / n 1 = 50/12,77 = 3,9: hệ số số vòng quay

Theo công thức (5.4) và bảng 5.6, tài liệu [1]: k = k 0 k a k đc k đ k c k bt

Hệ số k 0 = 1 phản ánh ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, trong khi k a = 0,8 thể hiện khoảng cách trục và chiều dài xích Hệ số k đc = 1 cho thấy sự điều chỉnh lực căng xích, còn k bt = 1,3 liên quan đến tác động của bôi trơn Hệ số k đ = 1 đại diện cho tải trọng động và tính chất của tải trọng, và cuối cùng, k c = 1,25 phản ánh chế độ làm việc của bộ truyền.

Theo bảng 5.5 [1], với điều kiện: P t =0,13(kW) ≤ [P] và n 01 = 50 (v/ph) ta được: Bước xích: p,875 (mm) Đường kính chốt d c = 5,08 (mm)

Tra bảng 5.9 [1] với loại xích ống, bước xích p = 15,875(mm)

Với: Q : tải trọng phá hỏng

Tra bảng 5.2 [1] với p = 15,875 (mm) ta được: Q = 22,7 (kN) k đ = 1,2: hệ số tải động

F o = 9,81.k f q.a , trong đó: k f =6:Hệ số phụ thuộc độ võng của xích và vị trí bộ truyền (bộ truyền nằm ngang)

[s]: Hệ số an toàn cho phép, tra bảng 5.10 [1] với p,875(mm), n,77(v/ph) ta được: [s]=7

Bán kính đáy: r = 0,5025d 1 ’ + 0,05 , tra bảng 5.2 [1] ta được d 1 ’ = 10,16 (mm) => r = 0,5025.10,16 + 0,05 = 5,16 (mm) Đường kính chân răng:

A: diện tích chiếu của bản lề, tra bảng 5.12 [1] ta được: A = 115 (mm 2 ) k r : hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, với z 1 = 28 ta được k r 0,384 k d : hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy ( xích 2 dãy => k d = 1,7)

Tra bảng 5.11[1] ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45 với đặc tính tôi cải thiện có [σ H ] P0 (MPa) > σ H 6,82 (MPa)

F r =k x F t trong đó: k x :Hệ số kể đến trọng lượng của xích k x = 1,15 vì bộ truyền nằm ngang

3.6.8.Tổng hợp các thông số của xích tải:

Bảng 3.3: Bảng thông số xích tải

Loại xích Xích tải con lăn

Đĩa xích được làm từ vật liệu thép 45 với độ bền σ H [P0] đạt 141,8 MPa Đường kính vòng chia của đĩa xích 1 và đĩa xích 2 đều là 141,8 mm Trong khi đó, đường kính vòng đỉnh của đĩa xích 1 và đĩa xích 2 lần lượt là 148,83 mm.

Bán kính đáy r 5,16 (mm) Đường kính chân răng đĩa xích 1 d f1 131,48 (mm) Đường kính chân răng đĩa xích 2 d f2 131,48 (mm)

Hình 3.12: Sơ đồ phân phối lực trên trục xích tải

3.7.1.Chọn vật liệu chế tạo trục: Thép 45 có σb = 600 MPa, ứng suất xoắn cho phép [τ] = 12 … 20 MPa

3.7.2.Tính toán lực theo sơ đồ:

 Xét mặt phẳng yoz: ƩmA = 0 => F y2 40 – F y3 39 – F y4 351 – F ly1 390 = 0

 Xét mặt phẳng xoz: ƩmA = 0 => F x2 40 – F x3 39 – F x4 351 + F lx1 390 = 0

59 Biểu đồ ứng suất của trục xích tải:

Hình 3.13: Biểu đồ ứng suất trên trục xích tải

3.7.3.Xác định đường kính trục:

 Xác định đường kính trục tại A:

Moment tương đương: Đường kính trục tại A: Tra bảng 10.5 [1] ta có : [σ] = 63 MPa

Tại A lắp ổ lăn nên chọn: d A = 20 mm

 Xác định đường kính trục tại đĩa xích 1:

Moment tương đương: Đường kính trục đĩa xích 1: Tra bảng 10.5 [1] ta có : [σ] = 63 MPa

3.8.1.Chọn vật liệu làm then: Thép 45, ứng suất cắt cho phép [τ c ] = 60 … 90 MPa.

3.8.2.Kiểm tra sức bền của then:

 Sức bền dập trên mặt tiếp giữa trục đĩa xích và then: σd = 2T/[d.l t (h – t 1 )] ≤ [σd ]

Suy ra chọn chiều dài then l = 28 (mm)

3.9.1 Với tải trọng nhỏ, dùng ổ bi đỡ 1 dãy cho các gối đỡ 0 và 1

3.9.2.Với đường kính ngõng trục d = 20 mm, chọn ổ bi đỡ 1dãy cỡ trung 304 (bảng P.2.7 [1], Phụ lục) có đường kính trong d = 20mm, đường kính ngoài D = 52 mm, khả năng tải động C = 12,5 kN, khả năng tải tĩnh C 0 = 7,94 kN

3.9.3.Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:

Ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải trọng lớn hơn với F r = F l0 = 920 (N)

Theo công thức (11.3) [1], với F a = 0, tải trọng quy ước:

Trong đó đối với ổ đỡ chỉ chịu lực hướng tâm X = 1; V = 1 (vòng trong quay); k t

= 1 (nhiệt độ t < 100 0 C ); k đ =1 (tải trọng tĩnh)

Theo công thức (11.1) [1], khả năng tải động:

Trong đó với ổ bi m = 3; L = 60.n.Lh/10 6 = 60 12,77.8000/10 6 = 6,13 triệu vòng

Để tối ưu hóa khả năng tải động thừa, nên lựa chọn ổ cỡ nhẹ, cụ thể là ổ cỡ nhẹ 204 Theo bảng P2.7 [1], thông số kỹ thuật bao gồm đường kính trong d = 20 mm, sức tải tĩnh C = 10 kN, sức tải động C0 = 6,3 kN, đường kính ngoài D = 47 mm và chiều rộng B = 14 mm.

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

Vậy Q o = 0,92 kN < C o = 6,3 kN khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo

Tính chọn động cơ 44