Chương 1€¦ · Web viewKiểm tra lại các kết quả và kiểm tra bền. 4.2. Phương pháp chế tạo: Máy được chế tạo đơn lẻ theo đơn đặt hàng. Để

Chương 1.

MỞ ĐẦU.

Trong sản xuất nông nghiệp phân bón giữ vai trò rất quan trọng, người dân ta

thường có câu: “nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống”. Tuy Việt Nam là nước nông

nghiệp nhưng lượng phân bón chủ yếu là dựa vào nhập khẩu. Hiện nay, người dân chủ

yếu sử dụng phân hóa học để bón cho cây trồng, việc này vừa tốn rất nhiều tiền, còn gây

ra ô nhiễm môi trường và làm cho đất nhanh bị thoái hóa.

Ở nước ta cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, thì công nghệ sản

xuất phân hữu cơ rất phát triển. Đặc biệt là ngành sản suất phân vi sinh. Loại phân này

được chế biến từ nhiều chất hữu cơ khác nhau như: bả bùn, rác thải sinh hoạt, men vi sinh

từ các nhà máy đường…

Trong công nghiệp việc xử lí bả bùn và rác thải sinh hoạt… tạo thành phân vi sinh

phục vụ nông nghiệp, ngày càng trở nên phổ biến. Nó mang lại nhiều lợi ích kinh tế, đồng

thời giảm ô nhiễm môi trường và giảm chi phí cho sản xuất nông nghiệp…

Để tạo ra một sản phẩm vi sinh hoàn chỉnh phải trải qua nhiều công đoạn, nhiều

quá trình. Trong đó trộn là một công đoạn rất quan trọng, trộn để làm đều các thành phần

có trong phân vi sinh. Bả bùn và rác thải sau khi phân loại được mang đi ủ và được

nghiền nhỏ, rồi sàng lọc để chọn những hạt có kích thước đạt yêu cầu. Sau đó trộn với các

thành phần hỗn hợp khác và men vi sinh để tạo ra phân vi sinh.

1

Xuất phát từ các yêu cầu trên và theo đơn đặt hàng của công ty TNHH – DV – TM

Hóa Nông, được sự đồng ý của Ban Chủ nhiệm khoa Cơ Khí Công Nghệ, bộ môn máy

sau thu hoạch và chế biến, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy TS. Nguyễn Như Nam –

trưởng bộ môn máy sau thu hoạch và chế biến, chúng tôi thực hiện đề tài: “Thiết kế -

chế tạo và khảo nghiệm máy trộn phân vi sinh kiểu băng chuyền liên

tục năng suất 2 ÷ 10 T/h”.

2

Chương 2.

MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI.

Máy được chế tạo theo yêu cầu của công ty TNHH – TM – DV HÓA NÔNG.

Công ty cần trang bị một máy trộn để trộn các thành phần của phân vi sinh trước khi đưa

qua máy vo viên tạo ra sản phẩm phân vi sinh hoàn chỉnh.

Máy có các bộ phận làm việc dạng dải băng xoắn nằm nghiêng, năng suất 10

Tấn/giờ. Yêu cầu máy thiết kế phải đạt được năng suất trên và phù hợp với thực tế sản

xuất của công ty, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ lắp ráp và vận hành. Ngoài ra máy phải

đảm bảo các yêu cầu sau:

Sản phẩm trộn phải đều, đảm bảo được chất lượng sản phẩm.

Dễ vận hành và bảo dưỡng, sửa chữa.

Sử dụng thuận tiện và an toàn lao động.

Không gây bụi ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

Để thực hiện được những yêu cầu trên thì nhiệm vụ phải thực hiện trong luận văn

là:

Lựa chọn nguyên tắc làm việc và chọn mô hình máy phù hợp với yêu cầu

đặt ra.

Tính toán, thiết kế theo mô hình máy đã chọn.

Chế tạo máy.

Khảo nghiệm và đánh giá kết quả.

3

Chương 3.

TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP

ĐỀ TÀI.

3.1. Tìm hiểu về phân vi sinh:

Phân vi sinh là một chất nền chứa một hay nhiều vi sinh vật sống có khả năng kích

thích sự tăng trưởng của cây trồng bằng cách tăng sự hấp thụ những dưỡng chất cần thiết

cho cây trồng.

Tác dụng của phân hữu cơ vi sinh là: một mặt cung cấp chất dinh dưỡng cho cây

trồng, mặt khác (quan trọng hơn nhiều) cải thiện đặc tính vật lý của đất, làm tơi xốp,

thông thoáng, giữ ẩm tốt, nhờ vậy cây trồng hấp thụ chất dinh dưỡng trong đất được tốt

hơn, cho năng suất cao hơn.

Phân hữu cơ hay hữu cơ vi sinh có thể chia thành 3 nhóm như sau:

Nhóm vi sinh vật có: chế phẩm vi sinh vật, phân vi sinh

Nhóm hữu cơ có: phân hữu cơ, phân sinh học

Nhóm hỗn hợp có: phân hữu cơ – vi sinh, phân phức hợp hữu cơ vi sinh.

3.1.1 Một số tính chất cơ lý của nguyên liệu:

- Kích thước hạt: 1 ÷ 1,5 mm.

- Ẩm độ: 15 ÷ 20%.

- Hình dạng hạt: hạt có dạng hình cầu.

- Khối lượng riêng: 550 ÷ 650 tấn/m3.

3.1.2. Công nghệ sản xuất phân vi sinh:

Quá trình chế biến phân hữu cơ vi sinh thực chất là quá trình biến đổi sinh hóa các

nguyên liệu hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật trong điều kiện hiếm khí. Kết quả của

4

quá trình này là nguyên liệu ban đầu được chuyển hóa thành mùn hữu cơ vi sinh . Quá

trình biến đổi hóa sinh nguyên liệu hữu cơ được giới thiệu theo sơ đồ sau:

3.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số máy trộn:

3.2.1. Máy trộn kiểu vít nằm ngang:

a/ Cấu tạo:

1: Cửa nạp liệu; 2: Thùng trộn; 3: Vít trộn;4: Đường kính trong của vít; 5: Cửa tháo liệu; 6: Puli.

Hình 3.1: Cấu tạo máy trộn kiểu vít nằm ngang.

b/ Nguyên lý làm việc:

Hỗn hợp vật liệu được đưa vào cửa (1) sẽ được vít trộn (3) đẩy dọc theo thùng trộn

(2) và thùng trộn có tác dụng như ống khuếch tán nên trong quá trình trộn vật liệu

được di chuyển và đưa đến cửa tháo liệu (5) để đưa ra ngoài. Máy được truyền động

qua puly (6).

3.2.2. Máy trộn có trục thẳng đứng:

a/ Cấu tạo:

Vi sinh vật Năng lượng Tỏa nhiệt

O2, H2OChất hữu cơ, bã bùn, rác thải.

Phân hủy

CO2, H2O.

Tổng hợp mùn hữu cơ vi sinh.

5

1: Cửa nạp liệu; 2: Ống bao; 3: Vít; 4: Thùng trộn; 5: Động cơ6:Cánh gạt; 7: Buly; 8: Cửa ra liệu.

Hình 3.2: Cấu tạo máy trộn vít đứng.

b/ Nguyên lý làm việc:

Vật liệu được đưa vào máng cấp liệu (1), nhờ vít (3) vật liệu được đưa lên trên. Khi

đến đầu ống bao (2) chúng sẽ được cánh gạt (6) gạt tung ra xung quanh và rơi xuống

phần thân hình nón. Từ đó vật liệu được tiếp tục đưa lên để lặp lại chu trình. Vòng

tuần hoàn của vật liệu trong máy sẽ được đi lặp lại nhiều lần cho đến khi hỗn hợp vật

liệu đều. Vật liệu sau khi trộn sẽ được đưa ra ngoài theo cửa thoát liệu (8).

3.3. Cơ sở lý thuyết quá trình trộn vật liệu:

3.3.1. Khái niệm:

6

Trộn là quá trình kết hợp các khối lượng của các vật liệu khác nhau với mục đích

nhận được một hỗn hợp đồng nhất, nghĩa là tạo thành sự phân bố đồng nhất của các phân

tử ở mỗi cấu tử trong tất cả các khối lượng hỗn hợp, bằng cách sắp xếp lại chúng dưới tác

dụng của ngoại lực. Hỗn hợp tạo ra như thế để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt và trao

đổi khối lượng.

3.3.2. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn:

a. Đường kính tương đương của hạt:

Các hạt vật liệu thường có hình dạng không đều và không phải là hình cầu nên

kích thước dài của chúng theo những chiều khác nhau rất khác nhau. Vì vậy người ta

dùng đường kính tương đương dtđ để đặc trưng cho kích thước hạt. Yếu tố ảnh hưởng lớn

đến hiệu suất quá trình trộn là khối lượng hạt, nên việc xác định đường kính hạt cần có

khối lượng.

dtđ = . (3-1)

Trong đó: m – khối lượng hạt, [g];

ρ – khối lượng riêng của hạt, [g/mm3].

Nếu vật liệu rời bị chặn trên lỗ sàng có kích thước a1 và a2 thì đường kính tương

đương được xác định theo công thức:

dtđ = . (3-2)

Nhờ phân loại bằng sàng mà nhận được N phần có đường kính tương đương dtđ1 và

dtđ2, v.v… cùng với các phần có khối lượng tương ứng x1, x2, …, xn. Như vậy đường kính

tương đương của cả tập hợp này có thể xác định gần đúng theo công thức:

Dtđ = , (mm) (3-3)

b. Phân bố của lớp hạt:

Các lớp hạt là những tập hợp hạt bao gồm các hạt có kích thước không đều nhau

rải trong khoảng rộng từ dmin = dtđ1 tới dmax = dtđN và có các phần khối lượng tương ứng

cũng không bằng nhau x1 ≠ x2 ≠ …≠ xN, nghĩa là lớp hạt có cấu trúc đa phân tán. Để mô tả

7

cấu trúc đó ta dùng các hàm phân bố mạt độ qr(d) (hình 2-2a) và hàm phân bố tổng Qr(d)

(hình 2-2b). Trong đó hàm phân bố tổng Qr(d) biểu thị phần hạt có đường kính nhỏ hơn

hoặc bằng d, khi d = dmin có Qr(d) = 0, còn khi d = dmax có Qr(d) = 1. Hàm phân bố mật độ

qr(d) biểu thị của hạt ở tại kích thước d và giá trị của q r(d) càng lớn khi mật độ hạt tại kích

thước d càng lớn. Quan hệ giưa Qr(d) và qr(d) được xác định theo công thức:

qr(d) = hoặc Qr(d) = . (3-4)

Hình 3 - 3: Các hàm phân bố mật độ qr(d) và hàm phân bố tổng Qr (d).

a) Hàm phân bố mật độ qr (d).

b) Hàm phân bố mật độ Qr (d).

c) Hàm phân bố mật độ qr (d) của phân bố chuẩn;

d) Hàm phân bố mật độ qr (d) của phân bố loogarit;

e) Hàm phân bố mật độ qr (d) của phân bố RRS.

Các loại vật liệu rời khác nhau có cấu trúc tuân theo những qui luật phân bố khác

nhau. Tập trung lại có thể quy về ba loại: phân bố chuẩn, phân bố loogarit, phân bố RRS

(hình 2-1). Trong đó phân bố chuẩn, phân bố loogarit dùng để mô tả các vật liệu hữu cơ

8

(thực vật) được nghiền dùng làm thức ăn gia súc. Hàm phân bố mật độ và phân bố tổng

theo khối lượng của phân bố này có dạng:

qr (d) lg = (3-5).

Qr (d) lg = (3-6).

c. Độ rỗng của lớp hạt:

Độ rỗng ε của lớp hạt vật liệu rời là tỉ số giữa thể tích không gian trống V o trong

lớp hạt và thể tích lớp hạt V:

ε = Vo/V = 1 – Vr/V (3-7).

Trong đó: Vr – tổng thể tích của các hạt rắn trong lớp.

Độ rỗng của lớp hạt phụ thuộc vào cấu trúc lớp hạt và có thể thay đổi trong khoảng

rộng. Thí dụ độ rỗng của lớp hạt cầu có cùng đường kính và cấu trúc đơn vị được xác

định theo công thức:

(3-8).

Trong đó: β – góc tạo bởi các đường nối tâm của các hình cầu sát nhau, góc β thay

đổi từ 900 đến 600. Lúc này độ rỗng ε thay đổi từ 0,476 đến 0,259 nghĩa là gần 2 lần.

Độ rỗng của lớp hạt hình cầu có cùng đường kính và có cấu trúc ngẫu nhiên xác

định theo công thức:

ε = πk-1 (3-9).

Trong đó: k – số tọa độ, nghĩa là số hạt gần kề một hạt bất kỳ.

Trong tập hợp các hạt có cấu trúc ngẫu nhiên bao giờ cũng tồn tại một khoảng cách

trung bình giữa các hạt ở cạnh nhau và được xác định bằng công thức:

a = dtđ , mm (3-10).

Độ rỗng của hỗn hợp trộn với nhau không có tính chất cộng, vì vậy được xác định

xuất phát từ chỉ số độ rỗng ηmax lớn nhất trong ba giá trị dưới đây:

η = xAK/ηA + xBηB (3-11).

9

η = xAηA + xB[K// (ηB + 1) - 1] (3-12).

η = xAηA + xBηB - (3-13).

ηi = Voi/Vri = (Vi/Vri) – 1 (3-14).

Trong đó: ηA, ηB – chỉ số độ rỗng của cấu tử A và B trong hỗn hợp;

xA, xB – phần thể tích của cấu tử A và B trong hỗn hợp xi = Vri/Vr.

K/, K//, K/// - các hệ số thực nghiệm và có giá trị:

K/ = (3-15).

K// = (3-16).

K/// = (3-17).

Ở đây: ψ – tỉ số đường kính tương đương của hạt và có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng 1.

Từ công thức (2-14) có thể tìm ra mối quan hệ giữa độ rỗng và chỉ số độ rỗng:

ε = η/(1+η) (3-18).

d. Hình dạng hạt:

Hình dạng hạt được xác định bằng hệ số hình dạng φ – tỷ số giữa bề mặt F của bề

mặt hạt dạng hình cầu cùng thể tích V:

(3-19).

Hệ số hình dạng hạt hình cầu bằng 1, của các hạt khác lớn hơn 1.

e. Bề mặt riêng của lớp hạt:

Bề mặt của một đơn vị khối lượng hoặc một đơn vị thể tích của lớp hạt gọi là bề

mặt riêng và kí hiệu là: O/m hoặc O/

v. Bề mặt riêng khối lượng được tính theo công thức:

O/m = 6.φ/γ.dtđ, (m2 / kg) (3-20).

O/v = 6φ.γ/dtđ.ρ, (m-1) (3-21).

Trong đó: γ – khối lượng thể tích của vật liệu, (kg/m2);

ρ – khối lượng riêng của hạt, (kg/m3).

10

Bề mặt riêng của hỗn hợp các lớp hạt có đường kính tương đương khác nhau xác

định theo công thức:

O/m = (3-22).

Trong đó: xi – là phần khối lượng của lớp hạt thứ i.

f. Hệ số ma sát trong và góc ma sát trong:

Phương trình cân bằng lực trong môi trường vật liệu rời có dạng:

τ = f.σ + τo (3-23).

Trong đó: τ - ứng suất tiếp;

τo - ứng suất tách (ứng suất tiếp ban đầu khi σ = 0);

σ - ứng suất pháp;

f – hệ số ma sát trong.

Lớp hạt ẩm có ứng suất tách rất lớn và giá trị cực đại của nó có thể xác định theo:

τomax = , (N/m2) (3-24).

Trong đó: α – sức căng bề mặt của chất lỏng ở nhiệt độ trộn, (mN/m);

σ – góc thấm ướt của chất lỏng với bề mặt hạt rắn, (độ);

ε – độ rỗng khối hạt; 2,4 – hệ số lấy ở điều kiện trung bình.

Đối với lớp hạt khô và bề mặt riêng tương đối nhỏ thì τo = 0, khi đó:

τ = f.σ → f = τσ -1 (3-25).

Trong thực tế người ta dùng khái niệm góc ma sát trong φ có quan hệ với hệ số ma

sát trong theo công thức: tgφ = f (3-26).

Đối với lớp vật liệu đứng yên, góc ma sát trong tương ứng vói góc nghiêng φ tđ.

Góc này rất dễ đo và thường có giá trị khoảng 30 ÷ 400.

g. Độ khuếch tán:

Độ khuếch tán là số nghịch đảo của kích thước từng phần tử của hỗn hợp. Nếu hỗn

hợp mà các thành phần có kích thước như nhau, thì gọi là hệ thống “Đơn khuếch tán”.

3.3.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình trộn hỗn hợp:

11

Đặc trưng cho chất lượng của quá trình trộn hỗn hợp là mức độ đồng nhất của hỗn

hợp còn gọi là độ trộn đều hay mức độ trộn.

V.V Kapharov đã đưa ra công thức tính mức độ đồng nhất của hỗn hợp như sau:

θk1 = với B1 < Bo

θk2 = với B1 > B0

θk = (3-27).

Trong đó: n1 – số lượng mẫu kiểm tra có Bi < B0;

n2 – số lượng mẫu kiểm tra có Bi > B0;

Bi – nồng độ của muối kiểm tra ở mẫu I;

B0 – nồng độ của muối kiểm tra trong toàn bộ hỗn hợp;

θk1, θk2, θk – mức độ trộn.

Nếu B1 = B0, ta có thể tính theo trường hợp nào cũng được.

A.A Lapsin đã đưa ra công thức tính mức độ đồng nhất của hỗn hợp như sau:

θL1 = với B1 < Bo

θL2 = với B1 > B0

θL = (3-28).

Trong đó: θL1, θL2, θL – mức độ trộn.

X.V. Melnhikov đã dùng hệ số biến động trong thống kê để dánh giá mức độ đồng

nhất của hỗn hợp trộn.

θM = 1 – σ/B0 (3-29).

Trong đó: θM – mức độ trộn;

σ – sai số tiêu chuẩn thực nghiệm.

12

(3-30)

Tỉ số: trong thống kê gọi là hệ số biến động.

Bắt đầu quá trình trộn thì hệ số biến động bằng 1, còn mức độ trộn bằng 0 về cuối

quá trình trộn thì θM → 1.

3.3.4. Cơ chế quá trình trộn:

Khi trộn vật liệu hạt, các hạt chịu tác dụng của những lực có hướng khác nhau và

chuyển động của hạt chính là hệ quả tác động hỗn hợp của các lực đó. Ngoài ra cơ chế

trộn còn phụ thuộc vào cấu trúc máy trộn và phương pháp tiến hành quá trình. P.M.Latxei

(người Anh) đã đưa ra 5 quá trình cơ bản trong các máy trộn như sau:

- Tạo các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng – Trộn cắt.

- Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí nay đến vị trí khác – Trộn đối lưu.

- Thay đổi vị trí của từng hạt riêng lẻ - Trộn khuếch tán.

- Phân tán từng phân tử do va đập vào thành thiết bị - Trộn va đập.

- Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp – Trộn nghiền.

3.4. Lý thuyết tính toán máy trộn dải băng:

3.4.1. Năng suất dải băng: dải băng đóng vai trò như vít tải, năng suất được xác định:

Q = 47,1 . D2 . S . n .ρ. φ .C. (3-31).

Trong đó: D – đường kính ngoài của dải băng, (m);

S – bước xoắn, (m);

n – số vòng quay của dải băng, (vg/ph);

ρ – khối lượng riêng của vật liệu, (kg/m3);

φ – hệ số chứa;

C – hệ số tính đến góc nghiêng đặt dải băng.

Bảng 4.1: Bảng hệ số chứa φ phụ thuộc vào loại vật liệu.

Vật liệu. γ (T/m3) φ ABột rời nhẹ 0,48 ÷ 0,64 0,4 65

13

Hạt bé 0,64 ÷ 0,8 0,4 63Hạt cục bé (muối, đường…) 0,84 ÷ 1,2 0,3 56Vôi cục, thạch cao. 0,8 ÷ 1,6 0,25 45

3.4.2. Bước xoắn:

Đối với vật liệu nặng hoặc chất lỏng thì: S = (0,3 ÷ 0,6). D. (3-32).

Đối với vật liệu dạng khô rời thì: S = (0,8 ÷ 1,2). D. (3-33).

Bảng 4.2: Bảng hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng đặt dải băng.α 0 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90C 1 0,9 0,8 0,7 0,65 0,58 0,52 0,48 0,44 0,4 0,34 0,3

3.4.3. Số vòng quay trục dải băng:

Số vòng quay của trục vít được xác định theo công thức thực nghiệm.

n = , vg/ph. (3-34).

3.4.4. Vận tốc dải băng:

V = S.n.C/60 (3-35).

Bảng 4.3: Bảng giá trị λ.

Đường kính ngoài của vít D (mm).

Số vòng quay vít (vg/ph).

Đường kính trong của vít

d (mm).

Khe hở hướng tâm

với máng vít λ (mm).

Bề dày vít (mm).

Hệ số chứa φ.

60 ÷ 250 400 ÷ 60 20 ÷ 80 6 ÷ 7 1 ÷ 3 0,3 ÷ 0,4150 ÷ 250 300 ÷ 100 48 ÷ 80 4 ÷ 5 2 ÷ 3 0,9 ÷ 1200 ÷ 300 5 ÷ 25 48 ÷ 80 8 ÷ 10 3 0,8 ÷ 0,9200 ÷ 400 200 ÷ 80 100 ÷ 150 5 ÷ 6 3 0,4200 ÷ 400 60 ÷ 20 80 ÷ 100 5 ÷ 6 3 0,4250 ÷ 300 80 ÷ 60 48 ÷ 80 5 ÷ 8 4 0,6 ÷ 0,8400 ÷ 600 300 ÷ 200 250 ÷ 300 10 ÷ 12 2 ÷ 3 0,3

3.4.5. Kiểm tra đường kính dải băng theo kích thước của vật liệu :

D = x . amax. (3-36).

Trong đó: x – là mối quan hệ. Đối với cục vật liệu to chọn x = 6 ÷ 8, dạng hạt

và bột chọn x = 10 ÷ 12.

amax – kích thước của cục vật liệu lớn nhất (tra bảng).

Bảng 4.4: Bảng giá trị amax.

14

Loại vật liệu.Đường kính vít (mm).

200 300 400 500 600Kích thước cho phép cục vật liệu.

Nhỏ, bụi. 18 25 35 45 50To, hạt. 40 70 100 125 150

3.4.6. Xác định trọng lượng vật liệu trên 1 m chiều dài dải băng:

q = (N/m) (3-37).

Trong đó: ρ – khối lượng riêng, (tấn/m3);

q – trọng lượng vít trên 1m chiều dài;

g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s.

3.4.7. Xác định đường kính trong của dải băng:

d = (0,2 ÷ 0,4). D. (3-38).

Bảng 4.5: Bảng tra trọng lượng vít qv trên 1 m dải băng.

D (mm). 200 300 400 500 600qv (N/m). 132 236 314 412 537

3.4.8. Tính công suất:

Công suất cần thiết trên trục của băng xoắn được xác định theo công thức:

N = 2,7.10-6 Q.H + 2,7.10-6Q.Ln.ω + 0,02K1.qT.L.v.ωB + 10-3K1.Q (kW) (3-39).

Trong đó: K1 – hệ số xác định đặc tính chuyển động của bộ phận công tác

K1 = 0,15.

qT – khối lượng các bộ phận quay băng xoắn trên 1 mét dài,

qT = 80.D

Q – năng suất của vít trộn;

L – chiều dài vận chuyển;

H – độ cao vận chuyển;

ω – hệ số cản di chuyển của vật liệu. Đối với vật liệu nửa nhám chọn

ω = 2,5.

ωB– hệ số cản ở các ổ trục. Đối với ổ lăn chọn ωB = 0,08;

3.4.9. Xác định tổng mô men trên trục dải băng:

15

M = KM1 + M2 (3-40).

Trong đó: M1 – mô men trên bề mặt vít, N.m;

M2 – mô men do sức cản ở trong các ổ đỡ trục vít, N.m.

a. Xác định mô men trên bề mặt dải băng tải:

M1 = P . 0,5 . Dtb = A . tg(α + ρ0) . 0,5 . Dtb (3-41).

Trong đó: P – lực vòng đặt ở cánh dải băng;

Dtb – đường kính tưởng tượng đặt P, Dtb = 0,8D;

A – lực dọc trục, (N);

ρ0 – góc ma sát giữa vật liệu với dải băng;

α – góc nâng của dải băng theo đường kính Dtb.

α = actg (3-42).

Lực dọc trục được xác định theo công thức:

A = q.L . (sinβ + f.cosβ) (3-43).

Trong đó: q – trọng lượng vật liệu trộn trên 1m chiều dài vận chuyển;

L – chiều dài dãi băng;

f – hệ số ma sát giữa vật liệu với vỏ máy;

β – góc nghiêng đặt dải băng.

b. Xác định mô men cản trong các gối đỡ:

M2 = (A + Gvsinβ).f2. (3-44).

Trong đó: Gv – trọng lượng của dải băng, (N);

Gv = qv . L (3-45).

dtb – đường kính trung bình của ngỗng trục, (m);

f1 – hệ số ma sát trên các ổ đỡ;

Ổ trượt: f1 = 0,1 ÷ 0,2

Ổ lăn: f1 = 0,05 ÷ 0,08.

R – tải trọng hướng tâm, (N).

R = (3-46).

16

3.4.10. Tính bền:

- Trọng lượng xem như phân bố đều trên dải băng với trọng lượng qv.

- Trọng lượng vật liệu qp phân bố đều trên dải băng.

- Cần kiểm tra độ cứng, độ võng.

Xem như trục được đỡ hai đầu chịu tải trọng phân bố đều.

q = (3-47).

Trong đó: q – tải trọng chung phân bố đều;

qv – tải trọng 1m dải băng;

qp – trọng lượng vật liệu đè lên dải băng.

qp = P/L (3-48).

a. Tính độ cứng:

- Xác định mô men tương đương:

Mtd = (3-49).

Trong đó: Mu – mô men gây uốn trục;

Mu = q.L2/8 (N.m) (3-50).

Mx – mô men xoắn.

Mx = M = K.M1 + M2 (N.m) (3-51).

- Xác định ứng suất sinh ra trên trục dải băng:

σ = (3-52).

b. Kiểm tra độ võng:

f = (3-53).

J = 0,05.d4 (3-54).

Khe hở giữa dải băng với máng phải lớn hơn f.

Bảng 4.6: Tỷ lệ thích hợp giữa chiều dài L và đường kính D của thùng trộn.

Các máy trộn. Hệ số đầy φ.Tỉ lệ giữa chiều

dài và đường kính L/D.

Số vòng quay n trong một phút (D,dt tính

bằng m).

17

Thùng quay trụ:    Trục quay. 0,35 ÷0,50 1 ÷ 1,5Trục chéo. 0,35 ÷0,50 1 ÷ 1,5Chữ V 0,3 ÷ 0,4 1,5 ÷ 2Trộn cánh gián đoạn. 0,3 ÷ 0,4 2 ÷2,5  

Trộn vít tải liên tục. 0,3 ÷ 0,4 5 ÷ 25  

Trộn ly tâm. 0,5 ÷ 0,75 1,8 ÷ 2 400 ÷ 800Trộn sợi có cánh đảo. 0,2 ÷ 0,4 3 ÷ 5 20 ÷ 60

18

Chương 4.

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN.

4.1. Phương pháp thiết kế:

Dựa vào cơ sở nguyên lý cấu tạo, nguyên tắc làm việc của máy trộn có bộ phận

trộn quay và phạm vi ứng dụng của máy chúng tôi chọn máy thiết kế là:

Máy trộn kiểu một vít nằm nghiêng, cấp liệu tự chảy bằng băng tải. Máy được thiết

kế theo nguyên tắc làm việc trộn khuếch tán, ngoài ra còn có các quá trình trộn phụ như:

trộn va đập, trộn cắt, trộn nghiền và trộn đối lưu.

Để tiến hành thiết kế chúng tôi dựa theo yêu cầu về năng suất và các yêu cầu đặt ra

cho máy.

Như vậy nội dung thiết kế máy trộn bao gồm:

Xác định cơ sở thiết kế.

Lựa chọn mô hình máy hợp lý nhất.

Tính toán các thông số cơ bản như: các kích thước hình học, các thông số

động học của thùng và bộ phận trộn, công suất truyền động

Chọn và tính hệ thống truyền động cho máy.

Kiểm tra lại các kết quả và kiểm tra bền.

4.2. Phương pháp chế tạo:

Máy được chế tạo đơn lẻ theo đơn đặt hàng.

Để tiến hành chế tạo chúng tôi chia máy thành các chi tiết cơ bản và phân thành

các công nghệ chế tạo điển hình sau:

19

Chế tạo chi tiết và cụm chi tiết dạng hộp: vỏ thùng trộn, máng xả liệu…

Chi tiết có bề mặt dạng vít.

Chi tiết dạng trục: trục vít.

Một số chi tiết như: nhông, xích, ổ bi được tính toán và mua trên thị trường.

Lắp ráp các bộ phận theo mô hình đã chọn.

4.3. Phương pháp khảo nghiệm:

4.3.1. Dụng cụ khảo nghiệm:

- Để đo các thông số động học ta dùng đồng hồ đo số vòng quay

- Để đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế ta dùng Ampe kiềm.

- Để đo khối lượng ta dùng cân đĩa hoặc cân bàn loại 100 kg.

- Để đo thời gian ta dùng đồng hồ điện tử.

- Đo các thông số hình học ta dùng thước kẹp, thước cuộn, ê ke…

4.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm:

Thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn.

20

Chương 5.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

5.1. Các dữ liệu thiết kế:

5.1.1. Yêu cầu của máy thiết kế:

- Đảm bảo năng suất thiết kế.

- Máy phải phù hợp với nhu cầu sản xuất đặt ra, đồng thời kết cấu phải đơn giản,

dễ chế tạo, dễ vận hành và bảo dưỡng.

- Máy làm việc theo kiểu liên tục.

- Đảm bảo độ trộn đều cao.

- Sử dụng thuận tiện và an toàn lao động.

- Không gây bụi ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

- Máy phải làm việc êm dịu, vững chắc, không ồn.

5.1.2. Các số liệu thiết kế ban đầu:

- Năng suất: 10 tấn/giờ.

- Nguồn động lực: động cơ điện 3 pha.

- Khối lượng riêng của vật liệu trộn: ρ = 550 (kg/m3).

- Góc ma sát của vật liệu với thép: 420.

- Góc nghiêng đặt vít chọn β = 200.

- Hệ số ma sát của vật liệu trộn với thép: f = 0,7.

- Ẩm độ đưa vào trộn: 15 ÷ 20 %.

5. 2. Lựa chọn mô hình máy thiết kế và giải thích nguyên lý làm việc:

5.2.1. Lựa chọn mô hình máy:

21

Điểm khác nhau cơ bản về kết cấu và nguyên lý làm việc của máy thiết kế với các

máy khác là máy làm việc liên tục, bộ phận trộn có dải băng nằm nghiêng, với thiết kế

này máy sẽ được nâng cao năng suất nhưng chất lượng sản phẩm không đổi. Để đảm bảo

máy làm việc hiệu quả và nâng cao khả năng trộn đều ta bố trí dải băng và cánh trộn xen

kẻ nhau. Đồng thời với thiết kế này máy được nộp liệu từ các băng tải nên năng suất cao

hơn đảm bảo máy làm việc liên tục, việc thao tác và sử dụng máy cũng được thuận tiện

hơn.

Từ yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho máy thiết kế, chúng tôi lựa chọn mô hình máy thiết

kế như sau:

22

Hình 5.1: Mô hình máy trộn.

1: Vít trộn; 2: Trục vít; 3: Thùng trộn; 4: Các băng tải cấp liệu;5: Máng cấp liệu; 6: Khung máy; 7: Cửa ra liệu; 8: Bộ truyền xích;9: Động cơ; 10: Cánh trộn.

5.2.2. Nguyên lý làm việc của máy:

Vật liệu trộn được đưa vào máng cấp liệu (5) của băng tải và được các băng tải

định lượng đưa lên đổ vào thùng trộn (3), ở đây vật liệu được dải băng trộn (1) trộn đều

và đẩy dọc theo thùng trộn. Khi vật liệu được trộn đều và được đưa đến cửa ra liệu (7), tại

đây sản phẩm của máy trộn sẽ được đưa ra ngoài. Máy được kéo bởi động cơ điện (9)

thông qua bộ phận truyền xích (8).

5.3. Tính toán các bộ phận trộn:

5.3.1. Năng suất trộn của dải băng:

Q = 47,1 . D2 . S . n .ρ. φ .C. (5-1).

Trong đó: S = (0,8 ÷ 1,2).D, chọn S = 0,8D;

φ = 0,3 – hệ số chứa;

ρ = 550 kg/m3;

C: hệ số tính đến góc nghiêng đặt dải băng β, với β = 200 tra bảng

(4.2) ta có: C = 0,65.

Số vòng quay của dải băng trong một phút, tra bảng (4.3), n = 60 (vòng/phút).

5.3.2. Xác định đường kính ngoài của dải băng:

D = (5-2).

` D = = 0,35 (m).

Theo tiêu chuẩn chọn D = 0,35 (m).

5.3.3. Tính lại bước xoắn của dải băng:

S = 1 * D = 1 * 0,35 = 0,35 (m), chọn S = 0,35 (m) (5-3).

Ta lấy đường kính ngoài của cánh trộn và bước xoắn của cánh trộn bằng đường

kính và bước xoắn của dải băng: Dc = 0,35 (m), Sc = 0,35 (m).

5.3.4. Tính đường kính trục dải băng:

23

d = (0,2 ÷ 0,4) * D = (0,2 ÷ 0,4) * 0,3 = (0,07 ÷ 0,14) (5-4).

Chọn d = 0,08 (m).

5.3.5. Bề rộng dải băng:

b = (0,05 ÷ 0,1)D (5-5).

b = 0,1D = 0,1 * 0,35 = 0,035 (m).

Chọn b = 0,035 (m).

5.3.6. Kiểm tra lại số vòng quay của trục dải băng:

Số vòng quay của dải băng được tính theo công thức:

n = , (vg/p). (5-6).

n = = 68 (vòng/phút).

5.3.7. Chiều dài phần dải băng xoắn dựa vào tỉ lệ chiều dài và đường kính L/D:

Theo bảng (4.6).

Ta có: L = (5 ÷ 25) * D (5-7).

L = (5 ÷ 25) * 0,35

L = 1,75 ÷ 8,75

Ta chọn tổng chiều dài thùng trộn là L = 4 m. Trong đó tổng chiều dài phần

dải băng chọn Ldb = 3,65 (m), chọn tổng chiều dài phần cánh xoắn là Lc = 0,35(m).

5.3.8. Đường kính phần máng hình tròn:

Dm = D + 2λ (5-8).

Trong đó: λ – khe hở giữa dải băng với thùng trộn, chọn λ = 5 mm.

Dm = 0,35 + 2 * 0,005 = 0,36 (m).

Dm = 0,36 (m).

5.3.9. Xác định trọng lượng vật liệu trên 1 m dải băng:

q = (N/m). (5-9).

q =

q = 101 (N/m).

24

5.3.10. Tính năng suất máy trộn:

Công suất cần thiết trên trục của băng xoắn được xác định theo công thức:

N = 2,7.10-6 Q.H + 2,7.10-6Q.L.ω + 0,02K1.qT.L.v.ωB + 10-3K1.Q (kW) (5-10).

Trong đó: K1 – hệ số xác định đặc tính chuyển động của bộ phận công tác

K1 = 0,15.

qT – khối lượng các bộ phận quay băng xoắn trên 1 mét dài,

qT = 80.D = 80 * 0,35 = 28 (kg/m). (5-11).

Q – năng suất của dải băng trộn, Q = 10 T/h = 10000 kg/h.

L – chiều dài vận chuyển;

H – độ cao vận chuyển;

H = Lsin200 = 4*sin200 = 1,37 (m) (5-12).

ω – hệ số cản di chuyển của vật liệu. Đối với vật liệu nửa nhám chọn

ω = 2,5.

ωB– hệ số cản ở các ổ trục. Đối với ổ lăn chọn ωB = 0,08;

v – vận tốc chuyển động dọc trục của vật liệu;

v = = = 0,4 (m/s). (5-13).

Hình 5.2: Cấu tạo dải băng.

25

Vậy ta có:

N = 2,7 * 10-6 * 104 * 1,37 + 2,7 * 10-6 * 104 * 4 * 2,5 + 0,02 * 0,15 * 28 * 4 * 0,4 * 0,08

+ 10-3 * 0,15 * 104 = 1,8 (kW).

Để đảm bảo khả năng vượt tải của dải băng khi làm việc ta chọn hệ số dự trữ K = 2,5.

Ta có công suất cần thiết cần cung cấp cho trục của băng xoắn là:

Nct = K.N = 2,5 * 1,8= 4,5 (kW) (5-23).

5.3.11. Chọn động cơ:

Để đảm bảo số vòng quay của dải băng là 68 vòng/phút ta phải sử dụng hộp giảm

tốc đặt sau động cơ, do đó công suất cần thiết của động cơ được xác định theo công thức:

Nđc = , (kW)

Trong đó: bt – hiệu suất bộ truyền xích bt = 0,90 ÷ 0,93. Chọn bt = 0,9;

gt – hiệu suất của hộp giảm tốc, chọn gt = 0,7.

Nđc = = 7,1 (kW).

Tra bảng 3P (Tài liệu 4), ta chọn động cơ có kí hiệu AO2 – 51 – 4, có N = 7,5 kW,

n = 1460 (vòng/phút).

5.4. Xác định các lực và mô men tác dụng lên dải băng và cánh:

5.4.1. Lực dọc trục tác dụng lên dải băng và cánh xoắn:

A = q.L . (sinβ + f.cosβ) (5-24).

Trong đó: β – góc nghiêng đặt vít, (β = 200)

A = 101 * 4 * (sin200 + 0,7 * cos200)

A = 404 (N).

5.4.2 Mô men trên bề mặt dải băng và cánh xoắn:

M1 = A . tg(α + ρ0) . 0,5 . Dtb (5-25).

Trong đó: Dtb – đường kính tưởng tượng đặt P,

Dtb = 0,8D = 0,8 * 0,35 = 0,28 (m).

ρ0 – góc ma sát giữa vật liệu với dải băng;

tgρ0 = 0,7 ρ0 = 350.

26

Suy ra: M1 = 404 * tg(19030 + 350) * 0,5 * 0,28

M1 = 79,3 (Nm).

5.4.3. Trọng lượng dải băng:

Gv = qv . L (5-26).

Trong đó: qv – tải trọng 1m dải băng, tra bảng (4.5) ta có: qv = 314 (N/m).

Gv = 314 * 4 = 1256 (N).

5.4.4. Lực vòng trên cánh dải băng và cánh xoắn:

P = (5-27).

P = = 566,5(N).

5.4.5. Tải trọng hướng tâm:

R = (5-28).

R = = 1309 (N).

5.4.6. Mô men xoắn trên trục dải băng:

M2 = (A + Gvsinβ).f2.

Trong đó: dtb – đường kính trung bình của ngỗng trục;

dtb = 0,8d = 0,8 * 0,08 = 0,064 (m).

f2 – hệ số ma sát trên các lăn, chọn f2 = 0,08.

M2 = (404 + 1256 * sin200) * 0,08 *

M2 = 6,5 (N.m).

5.4.7. Mô men xoắn tổng trên trục dải băng:

M = KM1 + M2 (5-29).

Với: K – hệ số được chọn theo vật liệu, chọn K = 1,2.

M = 1,2 * 79,3 + 8 = 103 (N.m).

5.4.8. Xác định mô men gây uốn trục:

Gọi qpb là tải trọng tác dụng lên 1m chiều dài trục dải băng (coi như tải trọng phân

bố đều trên suốt chiều dài trục dải băng).

27

Ta có: qpb = (5-30).

qpb = = 327,3 (N.m).

Mô men uốn trên 1m chiều dài dải băng:

Mu = (5-31).

Với: l = 1 m.

Mu = = 40,7 (Nm).

5.4.9. Xác định mô men tương đương:

Mtđ = (5-32).

Mtđ = = 111 (Nm).

5.4.10. Xác định ứng suất sinh ra trong dải băng:

(5-33).

= 2,16 x 106 (Nm2) < 6 x 107 (Nm2).

5.5. Tính truyền động cho dải băng:

5.5.1. Các số liệu thiết kế ban đầu:

- Công suất tính toán của dải băng Nct = 4,5 (kW).

- Số vòng quay của dải băng n = 68 (vòng/phút).

- Nguồn động lực là động cơ điện 3 pha.

- Sử dụng hộp giảm tốc để đảm bảo số vòng quay truyền từ động cơ đến trục của

dải băng còn lại là 68 vòng/phút.

- Loại truyền động: sử dụng truyền động xích có tỷ số truyền i = 1.

5.5.2. Tính toán và chọn bộ truyền xích:

a/ Chọn loại xích:

Vì tải trọng không lớn lắm và vận tốc làm việc thấp nên ta chọn loại xích truyền

động là xích ống con lăn.

28

b/ Chọn số răng đĩa dẫn và đĩa bị dẫn:

Theo bảng 5-4 (TL – 10), với tỷ số truyền i = 1. Ta chọn số răng của đĩa dẫn và bị

dẫn là:

Z1 = Z2 = 27 (răng).

Với: Z1, Z2: số răng đĩa dẫn và bị dẫn.

c/ Tính bước xích:

Xác định hệ số điều kiện sử dụng:

k = k0kakđckbtkđkc (5-34).

Trong đó: k – hệ số điều kiện sử dụng;

k0 – hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền;

ka – hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích;

kđc - hệ số kể đến ảnh hưởng của việc đều chỉnh lực căng xích;

kbt – hệ số kể đến ảnh hưởng của bô trơn;

kđ - hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng;

kc - hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền.

Theo bảng (5.6) tài liệu tham khảo 5 ta có:

k0 = 1; ka = 1; kđc = 1; kbt = 1,8; kđ = 1,2; kc = 1,25.

Vậy: k = 1 * 1 * 1 * 1,8 * 1,2 * 1,25 = 2,7.

Xác định hệ số số răng:

kz = (5-34).

kz = = 0,92.

Hệ số số vòng quay đĩa dẫn:

kn = (5-35).

kn = = 1,8.

Công suất tính toán của bộ truyền xích:

Nt = Nctkkzkn (5-36)

29

Trong đó: Nt – công suất tính toán (kW);

Nct – công suất cần truyền (kW);

Nt = 4,5 * 2,7 * 0,92 * 1,8 = 20,12 (kW).

Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích:

Nt ≤ [N].

Với: [N] – công suất cho phép, (kW), [N] = 34,8 (kW).

Tra bảng 5-5 (TL – 5), với n01 = 200 (v/p) ta chọn loại xích ống con lăn 1 dãy có:

- Bước xích: t = 38,1 (mm).

- Đường kính chốt xích: dc = 11,12(mm).

- Chiều dài ống: B = 35,46 (mm).

d/ Xác định khoảng cách trục A và số mắt xích X:

Số mắt xích X được xác định theo công thức:

X = (5-37).

Chọn A sơ bộ: A = (30 ÷ 50)t, chọn A = 40t = 40 * 38,1 = 1524 (mm).

X = 27 + 80 = 107. Chọn X = 108.

Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1 giây:

Gọi u là số lần va đập trong 1 giây, u được tính theo công thức sau:

u = ≤[u] (5-38).

Với: [u] – số lần va đập cho phép trong 1 giây, tra bảng 5-9 (TL – 5) ta có: [u] = 50

u = = 1,13 ≤ [u].

Vậy thỏa mãn yêu cầu về số lần va đập trong 1 giây.

Tính chính xác khoảng cách trục A, theo số mắt xích X:

A = 0,25t[X – 0,5(Z1 + Z2) + ] (5-39).

A = 0,25 * 38,1 * [108 – 27 + ]

A = 1543 (mm).

30

Để đảm bảo độ võng bình thường tránh cho xích quá căng khi làm việc ta giảm

khoảng cách trục A một khoảng 4 mm. Vậy ta chọn khoảng cách trục A = 1539 mm.

e/ Xác định lực tác dụng lên trục:

R = (5-40).

Với: kx – hệ số kể đến tải trọng xích; kx = 1,15 khi bộ truyền nằm ngang hoặc nghiêng

một góc nhỏ hơn 400.

R = = 4439 (N)

5.6. Tính toán thiết kế bộ phận định lượng:

5.6.1. Các dữ liệu thiết kế:

+ Năng suất và mức định lượng: Q = 2500 (kg/h).

+ Chiều dài máy định lượng :l = 3 (m).

+ Sai số định lượng không quá 5%.

+ Chế độ làm việc bộ phận định lượng phải làm việc liên tục phù hợp với quá trình làm

việc của máy trộn.

+ Nguồn động lực là động cơ điện 3 pha

5.6.2. Yêu cầu kỹ thuật của máy định lượng.

- Máy phải đảm bảo được năng suất thiết kế và sai số định lượng nằm trong phạm vi cho

phép.

- Máy có cấu tạo giản đơn, làm việc có độ tin cậy cao.

- Chi phí lao động, chi phí năng lượng riêng để định lượng thấp.

- Không gây ô nhiễm môi trường.

- Bảo quản, sử dụng, chăm sóc kỹ thuật thuận tiện.

5.6.3. Tính toán thiết kế băng tải định lượng.

5.6.3.1. Xác định các thông số làm việc của băng tải

Máy tiếp liệu bằng băng tải có vận tốc của băng thấp v= (0,1- 0,5) m/s, và vật liệu

vận chuyển là phân vi sinh nên ta chọn loại đai là đai vải cao su. Theo điều kiện kích

31

thước làm việc của máy định lượng nên chúng tôi chọn băng có các thông số làm việc như

sau:

- Chiều rộng băng: B= 400 (mm).

- Bề dày băng: = 5 (mm).

- Vận tốc: v= 0,4 (m/s).

- Chiều dài băng A= 3000 (mm).

5.6.3.2. Tính toán thiết kế tang chủ động.

a. Tính chiều cao của lớp vật liệu trên băng:

Năng suất của máy được xác định như sau:

Q= 3600.F.v. .K (kg/h) (5-41).

Trong đó: F – diện tích mặt cắt ngang của vật liệu trên băng, (m2);

v – vận tốc của băng tải, v = 0,4 (m/s);

ρ – khối lượng riêng của vật liệu, ρ = 550 (kg/m3);

Q – năng suất định lượng,Q= 2500 (kg/h);

K – hệ số nạp đầy máng, K= 0,7.

Từ đây xác định diện tích tiết diện ngang của vật liệu trên băng:

F= =0,0045 (m2) (5-42).

Mà F= B.h. Nên:

h= = 0,011 (m) (5-43).

Trong đó: B – bề rộng băng, (m);

h – chiều cao lớp vật liệu, (m).

b. Tính tang chủ động:(TL Kĩ thuật nâng chuyển – máy vận chuyển liên tục)

Đường kính tang chủ động:

Đối với đai cao su: D= 50.i (mm).

Trong đó: i – số lớp đệm,i = 3;

D – đường kính tang chủ động, (mm).

Nên D= 50 * 3= 180 (mm) (5-44).

Tra theo tiêu chuẩn lấy D= 200 (mm).

32

Chiều dài tang trống:

L = B + 100 = 400 + 100 = 500 (mm) (5-45).

c. Tính công suất trên trục tang chủ động: (TL Kĩ thuật nâng chuyển – máy vận chuyển

liên tục).

Công suất trên trục tang dẫn được xác định như sau:

N= (kW) (5-46).

Trong đó: Q - năng suất của băng tải, Q = 2,5 (T/h);

L – chiều dài băng, L =3 (m);

v – vận tốc băng, v = 0,4 (m/s);

H – chiều cao vận chuyển, H = 1 (m);

ω – hệ số cản chuyển động theo phương ngang. Đối với con lăn trên

ổ tựa lă thì ω = 0,04;

k – hệ số tính đến tải trọng băng và con lăn trên 1 mét dài. Tra tài

liệu ta có k = 3400.

Vậy suy ra:

N = = 0,027 (kW).

Để đảm bảo an toàn ta chọn hệ số dự trữ K = 3.

Vậy công suất cần thiết trên tang chủ động là:

Nct = N.K = 0,027 * 3 = 0,08 (kW) (5-47).

d. Kiểm tra số vòng quay của tang:

Dựa vào phương trình của giáo sư M.A. Saverin:

D= (1100 1300) = 200 (mm) (5-48).

nmax= (vòng/phút) (5-49).

Ta chọn nmax= 20 (vòng/ phút)

Kiểm nghiệm vận tốc vòng:

33

v1= (m/s) (5-50).

Vậy vận tốc thoả mãn so với điều kiện băng định lượng: v= 0,1- 0,5 (m/s).

5.6.3.3. Tính toán thiết kế tang bị động.

Do điều kiện làm việc của băng định lượng nên chúng tôi chọn tỉ số truyền của 2

tang là i= 1, tức là 2 tang có kích thước giống nhau.

5.6.3.4. Kiểm nghiệm lại băng đã chọn.

Độ dài hình học của đai xác định theo công thức:

L= 2A+ = 2*3000+ = 6630 (mm) (5-51).

Kiểm nghiệm số khoảng chạy của đai:

u= < [u] = 5 (5-52).

Xác định góc ôm trên tang dẫn động theo công thức:

(5-53).

5.6.4. Tính toán thiết kế thùng cấp liệu và cửa điều chỉnh lượng cấp liệu:

5.6.4.1. Tính toán thiết kế thùng cấp liệu:

Để máy trộn làm việc liên tục thì băng tải phải đảm bảo cung cấp đủ vật liệu cho

máy trộn. Do đó máng cấp liệu của băng tải phải có thể tích sao cho khoảng 10 phút ta

mới cấp liệu 1 lần trong trường hợp băng tải định lượng với năng suất 2500 kg/h.

Vậy khối lượng chứa lớn nhất của máng cấp liệu là:

M = = 417 (kg) (5-54).

Thể tích của máng cấp liệu tính toán:

Vtt = = 0,76 (m3) (5-55).

Với hệ số chứa vật liệu của máng là = 0,9, thì thể tích cần thiết của máng là:

Vct= (m3) (5-56).

34

Độ nghiêng của thành máng với mặt phẳng nằm ngang hợp thành góc . Để vật

liệu tự chảy thì góc phải lớn hơn góc ma sát giữa phân vi sinh với thành máng, tức là:

tg > 1

Dựa vào kết cấu của máy chọn máng có hình dạng và kích thước như sau:

h2 = 200 mm, L1 = 1500 mm, L2 = 1200 mm, R1= 470 mm, h1 = 650 mm,

R2 = 1100 mm.

Thể tích của máng:

V= V1+ V2+ V3 (5-57).

Với V1 = 0,62 m3, V2 = 0,1 m3, V3 = 0,132 m3.

Vậy thể tích máng cấp liệu thực tế là:

V = 0,62 + 0,1 + 0,132 = 0,852 (m3).

35

Như vậy thể tích thực của máng cấp liệu đáp ứng được thể tích tính toán mà ta có, tức là V > Vct.

Máng được làm từ thép tấm dày 4 mm. 5.6.4.2. Tính toán thiết kế cửa điều chỉnh lượng cấp liệu:

Chiều rộng vật liệu chiếm trên băng:

b= 0,9B- 0,05 (m) (5-58).

Với: B= 0,4 - ch iều rộng băng

b= 0,9 * 0,4 - 0,05= 0,31 (m)

Chọn chiều rộng của cửa điều chỉnh là 0,3 (m)

Xác định khoảng điều chỉnh cửa điều chỉnh:

Q= 3600.S.v .k (kg/h)

Trong đó:

+ S = b.h

+ v= 0,47 (m/s)

+ = 550 (kg/m3)

+ k= 0,7

- Khi năng suất lớn nhất: Qmax = 2500 (kg/h)

2500= 3600 * 0,3 * hmax * 0,4 * 550 * 0,7

hmax= = 0,015 (m) = 15 (mm) (5-59).

- Khi năng suất nhỏ nhất: Qmin = 500 (kg/h)

500= 3600 * 0,3 * hmin * 0,4 * 550 * 0,7

hmin= = 0,003 (m) = 3 (mm) (5-60).

Vậy khoảng điều chỉnh của tấm chắn điều chỉnh từ 3 (mm) đến 15 (mm).

5.7. Chế tạo:

5.7.1. Công nghệ chế tạo thùng trộn:

Yêu cầu kỹ thuật:

+ Vỏ thùng trộn là bộ phận cơ bản dùng để chứa vật liệu khi trộn. Đó là chi tiết cơ sở

để lắp ráp các chi tiết và cụm chi tiết khác.

36

+ Vỏ thùng phải tròn đều, không lồi lõm gây ra ma sát lớn trong quá trình máy làm

việc ảnh hưởng đến quá trình làm việc và độ bền của máy.

+ Bảo đảm dung tích chứa theo kết quả đã tính toán thiết kế.

Các nguyên công chế tạo:

+ Nguyên công 1: Chọn phôi là thép tấm theo chiều dài thiết kế. Kích thước của phôi

được chọn theo kích thước khai triển của các chi tiết.

+ Nguyên công 2: Vẽ khai triển chi tiết trên tấm thép.

+ Nguyên công 3: Cắt chi tiết theo hình khai triển bằng khí Oxy – Axetylen.

+ Nguyên công 4: Dùng máy cuốn để tạo hình cho thân máy trộn.

+ Nguyên công 4: Hàn các chi tiết lại với nhau thành từng cụm chi tiết hay bộ phận

máy.

+ Nguyên công 5: Kiểm tra.

5.7.2. Công nghệ chế tạo dải băng:

Yêu cầu kỹ thuật:

+ Dải băng là chi tiết trộn do đó phải đảm bảo độ vững chắc trong quá trình trộn.

+ Khi chế tạo dải băng phải đảm bảo được bước xoắn theo tính toán thiết kế.

Các nguyên công chế tạo:

+ Nguyên công 1: Chọn phôi là thép tấm dày 5 mm.

+ Nguyên công 2: Khai triển dạng vành khen và cắt bằng khí Oxy – Axetylen.

+ Nguyên công 3: Tiện lại sao cho đạt kích thước yêu cầu.

+ Nguyên công 4: Xẻ rãnh các vành khen và kéo ra theo bước xoắn.

+ Nguyên công 5: Hàn gá trục vào bộ phận đỡ.

+ Nguyên công 6: Đưa dải băng vào khung gá và hàn điểm các thanh chống giữa dải

băng và trục.

+ Nguyên công 7: Kiểm tra bước xoắn và hàn cố định các chi tiết.

5.7.3. Công nghệ chế tạo chi tiết bán trục:

+Nguyên công 1: Chọn phôi là thép 45. Kích thước phôi được chọn sao cho lượng

dư và khối lượng gia công là nhỏ nhất.

+ Nguyên công 2: Gia công mặt đầu.

37

+ Nguyên công 3: Tạo lỗ chuẩn.

+Nguyên công 4: Tiện thô và bán tinh các mặt trụ trên máy tiện

+ Nguyên công 5: Tiện tinh các bề mặt trục trong hai lần gá để đạt kích thước và độ

bóng theo yêu cầu.

+ Nguyên công 6: Phay rãnh then.

+ Nguyên công 7: Kiểm tra.

5.7.4. Công nghệ chế tạo băng tải định lượng:

Công nghệ chế tạo các chi tiết dạng vỏ máy bao gồm các chi tiết và cụm chi tiết

chính như sau: Máng cấp liệu, vỏ băng tải, cửa điều chỉnh. Công nghệ chế tạo chúng được

thực hiện theo các nguyên công sau:

+ Nguyên công 1: Chọn phôi là thép tấm theo chiều dài thiết kế. Kích thước của phôi

được chọn theo kích thước khai triển của các chi tiết.

+ Nguyên công 2: Vẽ khai triển các chi tiết, cắt chúng bằng khí Oxy- Axêtylen.

+ Nguyên công 3: Tạo hình dạng các chi tiết, chi tiết tròn xoay ta dùng máy cuốn.

Các chi tiết hình hộp phẳng thì hàn ghép.

+ Nguyên công 4: Hàn các chi tiết lại với nhau thành từng cụm chi tiết hay bộ phận

máy.

+ Nguyên công 5: Kiểm tra.

5.8. Khảo nghiệm:

5.8.1. Khảo nghiệm không tải

Thời gian khảo nghiệm: Ngày 05/06/2008

Địa điểm: Xưởng cơ khí tại trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh.

Thành phần tham gia khảo nghiệm:

TS. Nguyễn Như Nam.

Lê Anh Sơn.

Sinh viên: Nguyễn Văn Tiến.

Mục đích khảo nghiệm: Kiểm tra chất lượng chế tạo, lắp ráp và rà trơn bề

mặt làm việc giữa các chi tiết lắp ghép.

38

Kết quả khảo nghiệm: động cơ và các bộ truyền làm việc bình thường, không

có hiện tượng phát nhiệt của ổ bi và hộp giảm tốc, không xảy ra hiện tượng tự

tháo các mối ghép như bulông, máy không rung…

5.8.2. Khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tại cơ sở sản xuất

Thời gian khảo nghiệm: Ngày 29/06/2008

Địa điểm: Công ty TNHH SX – TM – DV Hóa Nông.

252 Đường TA32 – Phường Thới An – Quận 12 – TP. Hồ Chí Minh.

Thành phần tham gia khảo nghiệm:

- Công nhân: Trần Văn Chính

- Sinh viên: Nguyễn Văn Tiến – Đỗ Duy Lương.

Mục đích khảo nghiệm: Khảo nghiệm để đo các thông số kỹ thuật của máy,

bao gồm: năng suất, công suất, chi phí điện để sản xuất 1 tấn. Từ đó dựa vào

kết quả khảo nghiệm để đánh giá các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của máy, để

bàn giao vào sản xuất.

Kết quả khảo nghiệm:

Kết quả khảo nghiệm được trình bày ở bảng.

Thông số đo

Kết quả khảo nghiệm Giá trị

trung bìnhLần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5

Năng suất, tấn/h 9,87 10,15 9,97 10,1 9,98 10,014

Công suất, kW 6,927 6,952 6,935 6,986 6,903 6,94

Số vòng quay (vòng/phút) 69 68 70 67 68 68

Mức tiêu thụ điện năng,

kWh/tấn

1,424 1,46 1,437 1,445 1,445 1,443

5.9. Ý kiến thảo luận:

Qua kết quả tính toán và khảo nghiệm máy trộn phân vi sinh thực hiện trộn kiểu

băng chuyền liên tục ta rút ra những nhận xét sau:

39

Máy làm việc liên tục phù hợp với yêu cầu sản xuất phân vi sinh trong hệ thống sản xuất phân vi sinh dạng viên tại công ty TNHH Hoá Nông Thành phố Hồ Chí Minh.

Máy có kết cấu đơn giản, dễ vận hành.

Máy đảm bảo được năng suất thiết kế đề ra.

Không gây bụi ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

40

Chương 6.

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.

7.1. Kết luận:

Máy trộn phân vi sinh thực hiện trộn kiểu băng chuyền liên tục năng suất 2.000 –

10.000 kg/h đáp ứng được các yêu cầu của quá trình thiết kế đặt ra như:

- Độ trộn đều các thành phần có trong phân vi sinh của máy.

- Máy phù hợp với cơ sở sản xuất phân vi sinh của công ty.

- Mức chi phí năng lượng riêng thấp.

- Máy có kết cấu đơn giản, gọn gàng, thuận tiện, dễ bảo dưỡng khi hư hỏng.

- Máy có các băng tải định lượng các thành phần có trong phân vi sinh.

- Máy đã được chuyển giao cho công ty TNHH Hoá Nông Thành phố Hồ Chí

Minh.

7.2. Đề nghị:

- Cần phải tiếp tục theo dõi và khắc phục nhưng sự cố trong quá trình vận hành.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số khác đến quá trình trộn nhằm xác định

các thông số và chế độ làm việc tối ưu của máy.

- Tính toán hiệu quả của máy, đồng thời tính toán và so sánh hiệu quả làm việc

của máy so với các loại máy trộn khác.

41

Chương 7.

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

1. BÙI VĂN MIÊN – Máy chế biến thức ăn gia súc.Trường ĐH Nông Lâm TP. HCM – 1995.

2. NGUYỄN MINH HIỂN – Thiết kế - chế tạo và khảo nghiệm máy trộn dải băng nằm ngang MTDB – 1000.Luận văn tốt nghiệp Đại học - Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM –2001.

3. NGUYỄN HỒNG PHONG – Sức bền vật liệu.Trường ĐH Nông Lâm TP. HCM.

4. NGUYỄN VĂN LẪM và NGUYỄN TRỌNG HIỆP – Thiết kế chi tiết máy.NXB Giáo dục -2007.

5. GS. TSKH NGUYỄN MINH TUYỂN – Qúa trình và thiết bị khuấy trộn trong công nghệ.NXB Xây dựng – 2006.

6. NGUYỄN NHƯ NAM – Bài giảng môn thiết kế máy.Trường ĐH Nông Lâm TP. HCM.

7. NGUYỄN NHƯ NAM và TRẦN THỊ THANH – Máy gia công cơ học nông sản thực phẩm.NXB Giáo dục – 2000.

8. NGUYỄN HỒNG NGÂN và NGUYỄN DANH SƠN –Kỹ thuật nâng chuyển.NXB Đại học Quốc gia Tp. HCM – 2004.

9. NGUYỄN VĂN HỢP – PHẠM THỊ NGHĨA và LÊ HIẾN THÀNH – Máy trục – Vận chuyển.NXB Giao thông vận tải – 2000.

42

10. TRỊNH CHẤT và LÊ VĂN UYỂN – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí.NXB Giáo dục – 2002.

11. PHAN HIẾU HIỀN – Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu.Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM.

12. TRẦN VĂN QUẾ - Vẽ kỹ thuật cơ khí.NXB Giáo dục.

43

PHỤ LUC.

1. Tính bền cho trục dải băng:

Để kiểm tra bền ta xét mô men tại các mặt cắt nguy hiểm.

Mô men tại mặt cắt 1 - 1, ta có:

My = 50,5 N.m; Mx = 70,8 N.m; Mz = 19,8 N.m.

Ta có mô men tương đương:

Mtđ = = = 89,2 (N.m)

Mô men tại mặt cắt 2 -2:

Mx = 173,3 N.m; My = 98,6 N.m; Mz = 59,4 N.m.

Ta có mô men tương đương:

Mtđ = = = 208 (N.m)

Mô mặt tại mặt cắt điểm C:

Mx = 205 N.m; My = 96,2 N.m; Mz = 713 N.m.

Ta có mô men tương đương:

Mtđ = = = 748 (N.m)

Mô men mặt cắt tại điểm D:

Mx = 401,5 N.m; My = 225,3 N.m; Mz = 79,2 N.m.

Ta có mô men tương đương:

Mtđ = = = 848 (N.m)

Vì trục dải băng làm việc với số vòng quay thấp và tải trọng phân bố đều trên trục

nên chọn trục là trục rỗng. Hai đầu trục dải băng được lồng hai bán trục để lắp cơ cấu

truyền động và ổ đỡ trục.

44

45

Vì vậy để chọn tiết diện trục dải băng ta chọn theo tiết diện tại mặt cắt điểm C, vì

đường kính ngoài của trục đã chọn theo các thông số hình học khác nên đảm bảo độ bền

ta chọn trục dải băng theo điều kiện sau:

dn =

Trong đó: [] - ứng suất cho phép của vật liệu làm trục, chọn vật làm trục dải

băng là thép 45 ta có [] = 5*107 N/m2;

- tỉ số giữa đường kính trong và đường kính ngoài;

dt – đường kính trong của trục dải băng;

dn – đường kính ngoài của trục dải băng, dn = 0,08 m.

Suy ra: dt = dn * = 0,08 * = 0,073 (m).

Ta chọn đường kính trong của trục dải băng là dt = 0,070 m.

2. Xác định đường kính trục tại vị trí lắp bánh xích:

Ta có: d = = = 0,055 (m).

Vậy chọn đường kính trục tại vị trí lắp bánh xích là d = 55 (mm).

Do đó chọn đường kính trục tại vị trí lắp ổ lăn là d = 60 (mm).

Vì vậy ta chọn ổ lăn có kí hiệu 312, có các kích thước sau d = 60 mm, D = 130

mm, B = 31 mm.

3. Tính toán phần bán trục truyền động của dải băng:

Vì trục của dải băng là trục rỗng nên để trục dải băng có thể nhận truyền động từ

động cơ ta phải sử dụng một bán trục đóng vào trục dải băng.

Do đó đường kính phần bán trục nằm trong trục dải băng ta chọn d = 69,8 mm.

Chiều dài phần bán trục nằm trong trục dải băng là l = 1,5ddb = 105 mm.

Vậy phần bán trục phải có dạng:

46

4. Tính bộ truyền đai:

Vì trục của máy trộn quay với vận tốc 68 vòng/phút, do đó phải có hộp giảm tốc

đặt sau động cơ để giảm số vòng quay xuống phù hợp với yêu cầu của máy trộn. Vì vậy

để truyền động từ động cơ điện đến hộp giảm tốc ta dùng bộ truyền đai.

Ta chọn hộp giảm tốc giảm xuống 20 lần, do đó số vòng quay đầu hộp giảm tốc là

1360 vòng/phút.

Tỉ số truyền từ động cơ đến hộp giảm tốc là: u = = = 1,1.

Ta chọn đường kính bánh đai nhỏ là d1 = 140 mm, suy ra đường kính bánh đai lớn

là d2 = 160 mm.

Khoảng cách trục của bộ truyền đai là: ta chọn loại đai là đai thang với chiều dài

đai là 1500 mm.

= 515 mm.

47