NGHIÊN CỨU TRAOĐỒI THỰC TRẠNG xử LÝ RÁC THẢI BẰNG CÁC THIÉT BỊ cơ KHÍ VÀ ĐÈ XUẤT MÒ HÌNH MÁY NGHIÊN VẬT LIỆU RẮN STATUS OF WASTE TREATMENT BY MECHANICAL EQUIPMENT AND PROPOSED MODEL OF SOLID MATERIAL[.]
NGHIÊN CỨU-TRAOĐỒI THỰC TRẠNG xử LÝ RÁC THẢI BẰNG CÁC THIÉT BỊ KHÍ VÀ ĐÈ XUẤT MỊ HÌNH MÁY NGHIÊN VẬT LIỆU RẮN STATUS OF WASTE TREATMENT BY MECHANICAL EQUIPMENT AND PROPOSED MODEL OF SOLID MATERIAL MAKING MACHINE Triệu Quý Huy, Đỗ Như Ý, Nguyễn Khắc Nam, Nguyễn Thế Phong, Tống Thanh Phong, Đỗ Quốc Anh, Trịnh Mạnh Cường, Nguyễn Duy Thức, Trịnh Bảo Anh, Đỗ Văn Việt, Nguyễn Hưng Tuy, Đặng Văn Hịa* Khoa Cơ khí, Trường Đại học Kinh tế - Kỳ thuật Cơng nghiệp TĨM TẮT Trong sổng xã hội đại ngày nay, người phát minh hàng loạt máy móc kỹ thuật trang thiết bị giảm bớt sức lao động người Nhưng đồng thời thải hàng trăm rác phát sinh nhiều hậu ảnh hưởng đến môi trường Phần lớn chất thải rắn sinh từ hoạt động hàng ngày, lúc nơi phạm vi thành phổ khu dân cư, từ hộ gia đình, khu thương mại, chợ tụ điểm buôn bán, nhà hàng, khách sạn, công viên, khu vui chơi giải tri, viện nghiên cứu, trường học, quan nhà nước Các rác thái ran phải hàng trăm, chí hàng nghìn năm có thê tự tiêu hủy mơi trường tự nhiên Máy nghiền rác xem lựa chọn tối ưu giải pháp xử lý rác thải với khả nghiền nhiều loại rác thài khác thời gian nhanh chóng, khơng chi tiết kiệm cơng sức mà cịn mang lại hiệu kinh tế cao Nhận thấy tác hại rác thải gây ra, chủng tiến hành đề xuất mô hình máy nghiền vật liệu ran (rác thải xây dựng) Từ khóa: Rác thải rắn; Máy nghiền rác; Xử lý rác thải; Rác xây dimg; Nghiền rác ABSTRACT In todav's modern social life, people have invented a series of technical machines and modern equipment to reduce human labor But at the same time, it also generates hundreds of tons of waste, causing many environmental consequences The majority ofsolid waste is generatedfrom daily activities, anytime, anywhere within the city or residential area, from households, commercial areas, markets and shopping venues, restaurants, hotels, parks, amusement parks, research institutes, schools, state agencies Solid waste takes hundreds or even thousands ofyears to destroy itself in the natural environment Garbage crusher is being considered as the optimal choice in waste treatment solutions with the ability to crush many different types of waste in a quick time, not only saving effort but also bringing economic efficiency high Realizing the harmful effects ofwaste, we propose a solid material crusher model (construction waste) Keywords: Solid waste; Garbage crusher; Waste treatment; Construction waste; Garbage research ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 94 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, SỐ 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỒI ĐẬT VẤN ĐÈ chứa rác đưa đến điểm tập kết đề xe chuyên dụng đến vận chuyển, đưa xử lý khu Mồi người ngày thải lượng rác thải định, thờ cho rác thải có nhân viên vệ sinh đến thu gom, chí nhiều người cịn thản nhiên vứt rác xuống đường, kênh rạch, cống rãnh Tuy nhiên, loại rác chứa đầy nguy hiểm tiềm tàng rác thải sinh hoạt Vì thế, muốn bảo vệ mơi trường sống mình, cần phải phân loại rác đế giảm thiểu tối đa nguy hại, giữ gìn bảo vệ mơi trường xung quanh Rác thải chia thành 03 loại chính: tập trung theo quy định - Rác hữu cơ: Loại rác dề phân hủy có thê đưa vào tái chế để đưa vào sử dụng cho việc chăm bón làm thức ăn cho động vật Rác hình thành từ phần bở thực phấm sau lấy phần chế biến thức ăn; Phần thừa hư hỏng sử dụng; Các loại hoa, cây, cỏ không sử dụng trở thành rác thải môi trường Cách tôt xử lý rác thu gom riêng vào vật dụng chứa rác đề tận dụng làm phân compost Việc tận dụng rác thải xây dựng cốt liệu bê tông gạch vụn có thề tạo vật liệu làm bê tông, vữa, gạch lát cốt liệu thô làm vật liệu áo đường hay làm vật liệu sản xuất gạch, tường, gạch lát nhiều sản phẩm vật liệu xây dựng khác Bên cạnh đó, thành phố lớn, việc tháo dờ cơng trình mang khỏi thành phố vấn đê chi phí rât tốn vấn đề cấp thiết cần thiết kế chế tạo máy có tính động cao phục vụ nghiền tái chế tận nơi hữu ích Đe có máy đầy đủ tính tối ưu nhất, đề xuất mơ hình máy nghiền rác xây dựng làm sở cho nghiên cửu hoàn thiện đáp ứng nhu cầu thực tiền XÁC ĐỊNH MÚC Độ ĐÓNG GĨP CỦA CO KHÍ VÀO XỬ LÝ RÁC XÂY DựNG Lấy đạo hàm tồn phần Cobb Douglas: Ta có: Y = A()LalKa2Ra3 - Rác tái chế: Loại rác khó phân hủy có the đưa vào tái chế loại giấy thải, hộp, chai, vỏ lon thực phẩm bỏ đi, thường tách riêng, đựng túi nilon túi vải để bán lại cho sở tái chế - Rác vô cơ: Loại rác sử dụng tái chế mà có thê xử lý cách mang khu chôn lấp rác thải Các loại vật liệu xây dựng sử dụng qua sử dụng bỏ loại bao bì bọc bên hộp/chai, loại túi nilon, số loại vật dụng thiết bị đời sống hàng ngày người, thường xử lý phương pháp thu gom vào dụng cụ dY dA dL dK dR — —- p+a.-—•~+a7 _ +a, +••• (1) dt Y dt A dt L dt K dt R v ’ Trong đó: — - — tôc độ tăng trưởng Y; dA J fa tốc độ tăng trưởng tôc độ tăng trưởng lao động; tốc độ tăng trưởng vốn, phá dỡ đt K dR* cộng trình cũ; -LL- -L- tơc độ tăng trưởng đầu tư trang bị máy móc A; Từ đẳng thức trên, rút mức độ (lóng góp ngành xử lý rác thải theo: A7? Y Vm -J — CI-Ị ~ — a - (2) g R AT Y„ ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn 95 NGHIÊN CỨU-TRAOĐỔI Trong đó: AR lượng tăng “đầu vào” nguồn động lực để nghiền rác; AY lượng tăng “đầu ra” sản phấm rác; Vm tốc độ tăng trưởng “đầu vào” xử lý rác; Ytt: tốc độ tăng trưởng “đầu ra” xử lý rác; Iđ o mức độ đóng góp ngành khí; a3 số mũ mức độ ảnh Trong đó: df đường kính vịng chân lưỡi căt; ỗ4 khoảng chơng lân hai dao cắt Chọn 10 dao trục dao trục hưởng yêu tơ khí Dựa vào số liệu thu thập giá trị hệ số hồi qui tính mức độ đóng góp yếu tố “đầu vào” “đầu ra”, đồng thời kết hợp yếu tố để đạt mục tiêu tăng trường trình tái sử dụng vật liệu rác thải xây dựng CÁC BƯỚC CHÍNH ĐỀ XÁC LẬP CÁC NGHIÊN CỬU ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH MÁY NGHIỀN RÁC THẢI XÂY DựNG 3.1 Xác định đầu vào đầu nguyên vật liệu Từ yêu thực tế để san lấp mặt bàng hay để tái sử dụng, ta chọn sản phẩm đầu có chiều rộng w = 25 (mm), chiều dài = 25 (mm) Vật liệu đầu vào tạm xác định viên gạch có dính vữa xây chát viên bê tơng điển hình thường có kích thước dài X rộng x cao = 80 X 120x220 3.2 Xác định kích thước dao nghiền Hình l.ỉ Sơ đồ thơng số dao nghiền 3.3 Xác định trục máy 3.3.1 Tính sơ đường kính trục Kết hợp đầu vào đầu cấp liệu nghiền, ta lựa chọn lưỡi dao cho mơ hình máy nghiền có đường kính 180mm Theo thơng số hình học dao cắt lựa chọn, xác định đường kính vịng chân lưỡi cắt: df a = 2-y - Ổ4 = ỗf - ổ4 (mm) (3) - Với trục 1: aỉ í 175083 = 47,83 mm => Chọn Sơ bộ: d] = 50 (mm) - Với trục 2: (4) d> *-> 11 0=df-30«-*d = 140(mm) T d> !_ 1 ^0.2.[t] V 0.2.8 í T2 1167125 ạ|0.2.[t] \ 0,2.10 = bộ: d, = 50 (mm) ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 96 _ _ _ = 44 mm => Chọn sơ TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn (5) NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỒI 3.3.2 Xác định chiều dài đoạn trục Từ thông so O lăn, bánh truyền động kết họp, ta tra bảng 4.3 [1], ta có: Trục 1:112= 20; 1]3 -541; 114- 55,5; = 738 Trục 2:121 = 91,5 (mm); 123 = 541 (mm) 3.4 Xác định vỏ hộp máy Bảng 1.1 Tinh kích thước thân hộp bulong Tên gọi Biểu thức tính ỗ=0,03.A+5mm > 10,5 mm 6=0,03.500+5=20 mm > 10,5 mm Chiều dày thân hộp máy nghiền rác Đường kính bulong bắt với chân máy lắp với dn=0,016A+2 mmCỊ>dn=0,016.500+2=10 mm dài Chọn dn= 10 mm => Chọn bu lông Ml0 theo TCVN d=l,4.dn=l,4.10=14 mm Chọn d=14 mm => Chọn bu lông M14 theo TCVN d=(0,5+0,8) dn=(0,5+0,6).10=(5+8) mm Chọn d2=8 mm => Chọn bu lông M8 theo TCVN Chọn d4=8 mm Chọn bu lơng M8 theo TCVN Đường kính bulong: - Nắp lăn với khung d - Tấm chắn với khung £ _ (L+B) -(620+450) _ — (50+300) (100) Số lượng bulong lắp hộp với khung chân máy chân L; B: chiều dài chiều rộng hộp máy z Tính sơ chọn z = 10 Chọn sơ kích thước hộp: 620 X 450mm 3.5 Xác định lực cần thiết cho máy 3.5.1 Xác định công suất cần thiết động - Công suất cần thiết động xác định theo công thức: Nct (kW) công suất cần thiết trục động cơ; Nlv (kW) cơng suất tính tốn trục máy công tác; r| hiệu suất truyền động Theo cơng thức, ta có: - Nct=^(kW) Trong đó: (6) Nlv = V = 1ỌOO 36Q°°2 06 1000 = 2,16(Kw) v ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn 97 NGHIÊN CỨU-TRAO ĐỒI Với: F = 36000 (N) lực cắt cần thiết N, = N, n V r| = 2,2 0,99 0,97 = 2,1 (Kw) = 0,06 (m/s) vận tốc cắt - - Hiệu suất truyền động (r|) tính dựa hiệu suất truyền hệ thống động theo cơng thức, ta có: Tđc = T1 = 9,55 106 nđc = 9,55 106 ịị = 175083 N.mm 120 T2 = 9,55 106 — = 9,55 106 — = 167125 N.mm nđc ’ 120 - Tra bảng 1.1 [1], ta chọn hiệu suất: ĩ]k = - hiệu suất truyền khớp nối xích r| = 0,99 - hiệu suất ổ lăn (được che kín) r| = 0,97 - hiệu suât truyên bánh trụ thẳng T| — 1.0,994 0,973=0,806 Nct = Mô-men xoắn động trục tạo ra: = — = 1,86(M KÉT LUẬN - Đã việc cần thiết phải xử lý rác thải xây dựng; - Chỉ mức độ đóng góp việc hóa vào nghiền rác thải rắn; - Chọn sơ tỉ số truyền chung hệ thống ic = 40 - Nhóm tác giả xác định bước để chế tạo mơ hình máy nghiền rác Từ nghiên cứu làm tiền đề thực toán đồng dạng hóa cơng suất, kích thức cho máy nghiền rác muốn đặt vấn đề xử lý khối lượng rác thải cho phù họp yêu cầu thực tế cách tối ưu ❖ - Số vịng quay trục cơng tác (mang dụng cụ cắt) r|lv: nlv=120 (vg/ph) Ngày nhận bài: 25/5/2022 Ngày phản biện: 12/6/2022 3.5.2 Chọn động cff cho mảy Tài liệu tham khảo: 7/ 0,806 - Vậy công suất cần thiết động là: Nct= l,86(kW) - Động chọn phải thỏa mãn điều kiện: T^đc — Nct >đc « nsb - [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (1998); Tinh toán thiết kế hệ dẫn [2], động NXB Giáo dục Nguyễn Đẳc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt (1998); Sổ tay công nghệ chế tạo máy NXB Khoa học Kỹ thuật [3] [4] Ta có: NCt=l ,86 (Kw) Nsb = 120 (vg/ph) [5] - Theo bảng 1.2 - 1.9 [1], ta chọn động GTMA220-42L15Z phù họp với u cầu, có thơng số kỹ thuật động là: Hà Nội Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam (1998); Cơ học vật liệu rời NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Quang Huy (2004); Công nghệ xử lý rác thái chất thái rắn NXB Khoa học Kỹ thuật Beidou Xi, Zimin Wei, Hongliang Liu (2005); Dynamic Simulation for Domestic Solid Waste Composting Processes The Journal of American Science, p34-45 [6] B.F.A Basnayake (2001); Municipal Solid Waste (MSW) for Organic Agriculture Annual Session of the National Agricultural Society of Sri Lanka on “Organic Agriculture: N = 2,2Kw; n = 120 vịng/phút Ta có: đc IN ’= N,=2,2 Kw Trends and Challenges andAGM [7] R.p King, Modeling & Simulation Of Mineral Processing Systems (2001) ISSN 2615 - 9910 (bản in), ISSN 2815 - 5505 (online) 98 TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, SỐ 291, tháng năm 2022 cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn ... tạo mơ hình máy nghiền rác Từ nghiên cứu làm tiền đề thực tốn đồng dạng hóa cơng suất, kích thức cho máy nghiền rác muốn đặt vấn đề xử lý khối lượng rác thải cho phù họp yêu cầu thực tế cách tối... dụng vật liệu rác thải xây dựng CÁC BƯỚC CHÍNH ĐỀ XÁC LẬP CÁC NGHIÊN CỬU ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH MÁY NGHIỀN RÁC THẢI XÂY DựNG 3.1 Xác định đầu vào đầu nguyên vật liệu Từ yêu thực tế để san lấp mặt bàng hay... “đầu vào” nguồn động lực để nghiền rác; AY lượng tăng “đầu ra” sản phấm rác; Vm tốc độ tăng trưởng “đầu vào” xử lý rác; Ytt: tốc độ tăng trưởng “đầu ra” xử lý rác; Iđ o mức độ đóng góp ngành khí;