Bộ công thương
Tổng công fy máy động lực và máy nông nghiệp
VIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIÊP
BAO CAO TONG KET Df TAI KHON
MA SO: 121.11RD/HD-KHCN
'Tên đẻ tài
“Nghiên cứu thiết kế dây chuyền ép rơm làm nhiên liệu, năng suất 100 kg/h, chế tạo máy ép rơm “
Cơ quan chủ quân: Bộ công thương
Cơ quan chủ trì: Viện NCTKCT máy nông nghiệp Chủ nhiệm đề tai: KS Mai Thanh Huyễn
Trang 2Bộ công thương
Tổng công fy máy động lực và máy nông nghiệp
VIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIÊP
BAO CAO TONG KET Df TAI KHCN
MA SO: 121.11RD/HD-KHCN
'Tên đẻ tài
“Nghiên cứu thiết kế dây chuyền ép rơm làm nhiên liệu, năng suất 100 kg/h, chế tạo máy ép rơm “
Đơn vị chủ trì Chủ nhiệm đề tài
Viện NCTKCT máy nông nghiệp
KS Mai Thanh Huyền
Trang 3DANH SÁCH NH ỮNG NGƯỜI THỰC HIEN DE TAI STT Họ và tén Học vị, học hàm Cơ quan chuyên môn
1 | Mai Thanh Huyền Kỹ sư Viện NCTKCT máy nông nghiệp
2 | Nguyễn Tường Vân Tiến sỹ Viện NCTKCT máy nông nghiệp
3 | Nguyễn Tuấn Anh “Thạc sỹ Viện NCTKCT máy nông nghiệp 4 | Hoa Xuan Tiến Kỹ sư Viện NCTKCT máy nông nghiệp
Trang 4MỞ ĐẦU
Năng lượng và ô nhiễm môi trường hiện đang là hai vấn dé quan tam hang đầu của nhân loại Một nghịch lý đang diễn ra trong thế giới của chúng ta, đó là: khoa học công nghệ ngày càng phát triển, đời sống con người ngày một nâng cao thì nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng nhiều va 6 nhiễm môi trường cũng gia
tăng Nguyên nhân là đo không khí bị ô nhiễm bởi các loại khí độc hại như NO,,
COs, HC những hợp chất có trong thành phan khí thải công nghiệp và khí xả
do các loại động cơ thải ra Bên cạnh đó, quá trình đô thị hóa gia tăng và rừng bị
chặt phá dẫn đến nồng độ các khí thải trong không khí ngày càng cao, gây ra
hiệu ứng nhà kính và tăng nhiệt độ trái đất Kết quả là băng tan ở Bắc cực và
Nam cực, mực nước biển đâng cao, nhiều vùng đất ven biển và các quốc gìa hay vùng lãnh thổ thấp hơn mực nước biển có nguy cơ biến mắt
Từ xa xưa con người đã biết sử dụng củi để nấu chín thức ăn và sưởi ấm Củi là nguồn năng lượng chính cho tới đầu thế kỉ XX khi con người tìm ra nhiên
liệu hóa thạch: than đá, đầu mỏ và sử dụng nó thay thế củi Kế từ đó, hẳu như
con người bị lệ thuộc hoàn toàn vào nguồn nhiên liệu hóa thạch: từ động cơ hơi
nước được thay thế bởi động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, từ khí
đốt giúp sưởi ấm trong mùa đông giá lạnh cho đến sử dụng đầu mỏ, khí đốt vào
nấu ăn, chế biến thực phẩm Tuy nhiên, nhiên liệu hóa thạch không phải là vô
hạn và đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt do sự gia tăng đân số và sự phát triển kinh tế Yêu cầu cấp thiết hiện nay là phải tìm kiếm và phát triển các nguồn năng lượng mới thay thế đần cho nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch Một trong những giải pháp hiệu quả nhất hiện nay là phát triển nhiên liệu có nguồn gốc sinh học, vừa cung cấp năng lượng vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường
Việt Nam là nước Nông nghiệp với diện tích trồng lúa rất lớn Do đó Việt
Nam có tiềm năng về năng lượng từ nguồn phụ phế phẩm nông nghiệp rất lớn
Tuy nhiên, việc sử dụng trực tiếp rơm ra còn rất hạn chế đo nhiều nguyên nhân
Trang 5
như: giá trị sử đụng thấp, tỷ trọng thấp, vận chuyến khó khăn, chỉ phí vận chuyển
lớn nên mới chỉ có một phần rất nhỏ rơm rạ được sử dụng vào trồng nấm hay làm phân hữu cơ còn phần lớn rơm ra sau khi thu hoạch lúa được đốt trực tiếp
ngay trên cánh đồng gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng
Xuất phát từ vấn đẻ trên việc nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu thiế kế dây chuyển ép rơm làm nhiên liệu” nhằm biến rơm rạ từ một loại phế phẩm nông
nghiệp thành nguồn năng lượng thân thiện với môi trường, có giá trị sử dụng
Trang 6CHUONG I
TONG QUAN VE VAN DE ROM
1.1.Tình hình sử dụng rơm thế gió
Mỗi năm trên toàn thế giới có khoảng 600 triệu tấn [12] rơm rạtừ cây lúa sản
xuất ra Nguồn nguyên liệu này được dùng vào nhiều mục đích khác nhau như dùng
để sản xuất điện ở một số nước châu Á Ở Thái Lan, Indonesia cũng như nhiều nước
sản xuất gạo khác, rơm rạ là mặt hàng phế phẩm sau khi thu hoạch giờ đây đã đem lại
một số tiền nhất định cho nông đân Rơm rạ đốt lên sẽ sản sinh ra một lượng hơi
nóng đùng để sản xuất điện Tro rơm ra sau khi đốt cũng được bán cho các nhà máy xi mang, các nhà máy này dùng tro để làm chất trộn lẫn với xi măng với giá rẻ, không
gay hại cho môi trường Nhà máy sản xuất điện năng từ rom ra ở Thái Lan dự tính sẽ
Ja tiết kiệm được 88.000 tấn than đá hay 59 triệu lít chất đốt là đầu Chủ thầu xây
dựng Nhà máy sản xuất điện năng này - AT Biopower đã xây dựng 4 nhà máy sản
xuất điện từ rơm rạ trị giá 27 triệu đô-la ở miền Trung Thái Lan Nhà máy sản xuất điện đặt tại tỉnh Pichit sẽ tiêu thụ 150.000 tấn rơm rạ mỗi năm đưa lại nhiều việc làm
cho người dân địa phương, tù
công việc thu mua rơi ra, đóng thành kiện, chuyên
chở về nhà máy và trực tiếp tham gia sản xuất Sản phẩm điện sẽ được bán cho
công ty điện lực quốc gia Indonesia, với đoanh thu 9 triệu 300 ngàn đô-la mỗi năm,
rơm rạ bán cho các công ty xì măng với trị giá 500 nghìn đô-]a mỗi năm Trong khi
đó nhà máy ở Bali có công suất khoảng 22 megawat được vận hành vào cuối năm 2006 đã cung cấp điện cho 60.000 hộ gia đình ở Bali
Theo tổ chức năng lượng quốc tế (IEA) cho thấy, ước tính rằng nguồn năng lượng tái tạo chiếm khoảng 13% trong tổng số nguồn năng lượng cơ bản toàn thế giới Khoảng 80% trong số này là đưới dạng sinh khối đốt cháy được - đa phần là gỗ, than hằm, phụ phẩm trong trồng trọt: rơm rạ hoặc những chất thải
khác đùng để đốt cho nấu ăn, sưởi ấm và những hoạt động khác
Một sản phẩm từ rơm mang lại hiệu quả kinh tế cao, được thị trường thế giới
Trang 7đích khác như chuyển đổi thành năng lượng để sử dụng ngay trong lĩnh vực nông nghiệp (tạo ra nguồn năng lượng tạo ra nguồn chế biến nông lâm hải sản)
1.2 Tình hình sử dụng ram trong nước
Mấy năm gần đây, rơm rạ không còn là chất đốt chủ yếu ở nông thôn đo
các nhiên liệu khác thay thế như: điện, khí gas, than thay thế; máy cày được
thay thế cho con trâu, con bò trên đồng ruộng Vì vậy, sau mùa gặt rơm rạ không
còn được thu gom vận chuyển về nhà như trước đây mà được đốt ngay tại ruộng,
hiện tượng này ngày càng phổ biến trên toàn quốc
Trang 8
Dét rom, rạ chẳng những lãng phí nguồn nhiên nguyên liệu mà còn gây ô nhiễm mơi trường, mắt an tồn giao thông (đo khói làm cho tầm quan sát bị hạn
chế) Theo các nhà khoa học, khói bụi khi đốt rơm, rạ làm ô nhiễm không khí,
gây tác hại lớn đối với sức khỏe con người Trẻ em, người già, và người có bệnh
hô hấp, bệnh mạn tính, đễ bị ảnh hưởng nhất
Theo các nhà khoa học cho biết, thành phần các chất gây ô nhiễm không
khí do đốt rơm, rạ, tác động đến sức khỏe con người là các dẫn xuất cia dioxin rất độc hại, có thể là tiềm ẩn gây ung thư Các thành phần chính của rơm, rạ là
những hydratcacbon gồm: licnoxenlulozơ, 37,4%; hemixenlulozơ (44,9%);
licnin 4,9% và hàm lượng tro (oxit silic) cao ti 9, dén 14% Đó là điều gây can trở việc sử đụng rom, ra một cách kinh tế Thành phan licnoxenlulozo trong rom,
rạ khó phân hủy sinh học
Đốt rơm, rạ trực tiếp ngay trên đồng mộng gây bất lợi cho đồng ruộng lớn hơn nhiễu lần so với việc làm phân bón như ta tưởng Các chất hữu cơ trong rơm
rạ và trong đất biến thành các chất vô cơ do nhiệt độ cao Đồng ruộng bị khô, chai cứng, một lượng lớn nước bị bốc hơi đo nhiệt độ hun đốt trong quá trình cháy rơm, rạ Quá trình đốt rơm, rạ ngoài trời khơng kiểm sốt được lượng đìoxit
cacbon CO, phát thải vào khí quyển cùng với cacbon monoxit CO; khí metan
CH¡; các oxit nitơ NOx; và một ft địoxit sunfua SƠ¿
Van dé đặt ra là nên giải quyết rơm, rạ như thế nào?
Qua phân tích trên đây cho thấy, ở nước ta, từ lâu đời đã biết trằng nấm rơm ngay ngoài trời tận dụng diện tích trống Ngoài ra người ta có thể sản xuất
phân hữu cơ vì sinh từ rơm, rạ như ở Bình Giang, Hải Dương cũng là một cách
giải quyết rơm ra sau thu hoạch Mặt khác mét phan nhé rơm rạ người ta có thể, đệm lót vận chuyển hàng hóa dễ vỡ, vận chuyển hoa qua
Tuy nhiên trong bối cảnh năng lượng ngày từ nguồn nguyên liệu hóa thạch
ngày một khan hiếm thì việc sử đụng rom ra để tạo ra “tiên nhiên liệu” là một
Trang 9hướng nghiên cứu mang lại tính kinh tế hơn cả so với các mục đích sử dung khác
1.3 Rơm sử dụng làm viên nhiên lậu
1.3.1 Khái niệm về viên nhiên liệu
Viên nhiên liệu là một sản phẩm nhiên liệu sinh học được sản xuất trực
tiếp hoặc gián tiếp từ chất thải nông nghiệp (biomass) hoặc lâm nghiệp
1.3.2 Phân loại viên nhiên lậu
Có rất nhiều phương pháp phân loại viên nhiên liệu:
Dựa vào nguồn gốc phát sinh của nguyên liệu, viên nhiên liệu chia thành
các loại sau:
- _ Viên nhiên liệu làm từ phụ phế phẩm nông nghiệp và thực phẩm như
Trang 10Dựa vào hình dạng và kích thước, viên nhiên liệu chia thành 2 loại - _ Peflet viên nén hình trụ có đường kính D = 6 + 25 mm, chiều đài L < 4+5)D -_ Briquetts: viên nén với nhiều hình dạng khác nhau, có đường kính D > 25mm Dạng thanh Dạng bánh
Hình 1.3— Các loại hình dạng của viên nhiên liệu 1.3.3 Công nghệ sản xuất viên nhiên liệu
Quy trình công nghệ sản xuất viên nhiên liệu (pellet) từ sinh khối như gỗ,
mùn cưa, rơm, cỏ hiện đang thịnh hành trên thế giới theo sơ đổ hình 1.8:
Nguyên liệu E—* Épviên
† Làm nguội
Nghiền Phân loại
Xử lý trước ép Đồng gói ———* Viên nhiên liệu
Trang 111.3.4 Tình hình sản xuất và sử dụng viên nhiên liệu
1.3.4.1 Tình hình sản xuất và sử dụng viên nhiên liệu trên thê giới 1.3.4.1.1 Tình hình sẵn xuất viên nhiên liệu trên thê giới
Ngành công nghiệp sản xuất viên nhiên liệu ra đời sau cuộc khủng hoảng
đầu mỏ thế giới cuối những năm 70 của thế kỷ XX (năm 1973 ở Châu Âu, 1979
ở Bắc Mỹ và 1982 ở Nhật Bản), nhưng phát triển mạnh từ đầu những năm 90 của
thế kỷ XX khi thế giới đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng lượng và sự ô nhiễm
môi trường đo khí thải sình ra từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch Hàng năm
lượng nhiên liệu hóa thạch sử dụng trong công nghiệp và đời sống thải ra khoảng
25 tỷ tấn khí độc hại và khí nhà kính làm cho trái đất ấm dẳn lên và khí hậu biến
động bất thường Các báo cáo công bố gần đây của IPCC và của nhiều trung tâm
nghiên cứu về biến đổi khí hậu cho thấy: nhiệt độ trái đất tăng lên 2 + 3°C va
mực nước biển tăng 0,8m trong vòng 100 năm gần đây; nồng độ khí cacbon
đioxyt (CO,) tăng 309% (từ 280 ppm lên đến 360 ppm) va khí mêtan (CH¡) tăng 90% so với thời kỳ tiền công nghiệp [13]
Viên nhiên liệu đầu tiên trên thế giới được sản xuất từ mùn cưa và phế thải
ngành sản xuất gỗ; sau đó mới chuyển sang các loại nguyên liệu có nguồn gốc
thực vật khác như vỏ trấu, thân cây, rơm, cỏ các loại v.v Dựa vào năng lực sản
xuất và khả năng cung ứng viên cho thị trường, các nước sản xuất viên nhiên liệu
được chỉa thành ba nhóm:
- Nhóm đẫn đầu bao gồm Thụy Điển, Mỹ và Canada voi tổng công suất
sản xuất hàng năm là 3,5 triệu tấn
-_ Nhóm thứ hai bao gồm các nước ở Châu Âu với công suất sản xuất
hàng năm là 200 + 600 nghìn tấn như Áo, Đức, Đan Mạch, Latvia, Ba Lan
-_ Nhóm thứ ba bao gồm các nước có công suất sản xuất nhỏ hơn 200 tắn/năm Nhóm này chủ yếu là các thị trường mới nổi ở Chau A va
Trang 12Châu Mỹ Latinh như Trung Quéc, Braxin, Nbat Ban
Sản lượng viên nhiên liệu của một số nước được thể hiện trong bảng 1.1
Bang 1.1 — Sản lượng viên nhiên liệu của thể giới và một số quốc gia Đơn vị: Nghìn tấn Qude gia 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Thế giới 11700 12000 ae 870 950 1100 1458 1400 1405 1405 Đức 727 126/6 2552 470 1100 1460 1460 Áo 180 330 450 617 741 1000 626 Na Ủy 153/22 220/55 19497 30194 318,68 397,91 Ba Lan 20 120 200 280 350 350 340,2 Canada 533 727 936 1135 1485 1335 1400 Nhật Bản 2,4 37 87 22,5 32,6 600 60,0 Nguôn: [12]
Thuy Dién là nước sản xuất viên nhiên liệu lớn nhất Châu Âu và thế giới (khoảng 1,4 triệu tắn/năm)
Canada là nước sản xuất viên nhiên liệu lớn nhất ở khu vực Bắc Mỹ và
đứng đầu thế giới về xuất khẩu viên Sản lượng viên nhiên liệu của Canada tăng
từ 500 nghìn tấn năm 2002 lên đến 1,2 triệu tấn năm 2006 và 1,4 triệu năm 2008;
trong đó xuất khẩu sang Mỹ chiếm 25% và Châu Âu chiếm 58% tổng sản lượng,
đem lại doanh thu hàng chục triệu đôla [12]
Châu Á và Châu Mỹ Latinh là những thị trường mới nổi trong ngành sản
xuất viên nhiên liệu (trừ Nhật Bản), sản lượng viên gỗ sản xuất tại các châu lục này còn thấp, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ nội địa Vì thế, các nước ở
Chau A va Nam Mg van phải nhập viên gỗ Tuy nhiên, Châu Á lại là nơi có tiềm năng rất lớn trong việc sẵn xuất viên nhiên liệu từ phụ phẩm nông nghiệp như bã
mía, vỏ trâu, bã sẵn ., đặc biệt là vd trdu vì nơi đây cung cấp 95% sản lượng
Trang 131.2.4.1.2 Tình hình sử dụng viên nhiên liệu trên thể giới
Viên nhiên liệu được sử dụng làm nhiên liệu cung cấp cho hệ thống lò
sưởi gia đình và các lò đốt công nghiệp, thay thế một phẩn hoặc hoàn toàn các
loại nhiên liệu truyền thống như than, dau, xăng Hiện nay nhu cầu sử đụng
và tiêu thụ viên nhiên liệu của thế giới ngày càng tăng, cầu đang vượt cung
Năm 2009, thế giới tiêu thụ khoảng 10 triệu tấn viên nhiên liệu, trong đó Châu Âu là § triệu tấn và Canada là 100 nghìn tấn; số còn lại phân bố cho Mỹ và các nước khác (hình 1.5) Chất Đại Dương Nhật Bắn 2% Chủu Âu 40% Trung Quốc 1% Nan
Hinh 1.5 - Phân bố tiêu thụ viên nhiên liệu toàn cầu năm 2009 [14]
Các nước tiêu thụ viên nhiên liệu lớn nhất Châu Âu là Thụy Điển, Đan Mạch, Italy, Hà Lan, Đức, Áo và Bỉ, chiếm khoảng 95% tổng lượng viên nhiên
liệu của toàn Châu Âu, trong đó gần một nửa lượng viên nhiên liệu sử dụng với
mục đích sưởi ấm và đun nấu trong gìa đình; nửa còn lại đùng để làm nhiên liệu
cung cấp nhiệt cho các nhà máy quy mô vừa và lớn hoặc hệ thống lò sưởi trung
tâm [12]
Mới đây, tập đoàn Submachine ở Châu Âu vừa cho ra đời máy phát điện
chạy bằng viên nhiên liệu sản xuất từ phế liệu nông nghiệp có tên là Pellet
Submachine Viên nhiên liệu có đường kính 6 mm và dài khoảng 30 mm được sử
dụng rất hiệu quả cho loại máy này Qua so sánh người ta thấy rằng: điện năng
Trang 14thu được từ việc đốt 2 kg viên nhiên liệu tương đương với lượng điện năng thu
được khi đốt 1 lít đầu diesel Trong khi đó giá thành 1 lit dau diesel da gấp 4 lần
gìá thành của 2 kg viên nhiên liệu Mặt khác sử dụng đầu diesel còn thải ra khí thải độc bại như bụi chì và lưu huỳnh, khí CO; gây hiệu ứng nhà kính; trong khi
đó khí CO; thải ra từ quá trình đốt viên nhiên liệu được tuần hoàn luân
chuyển theo chu kỳ năng lượng sinh học nên không gây khí nhà kính [12]
Ở Bắc Mỹ (Mỹ và Canada), viên nhiên liệu được sử dụng trong các lò
sưởi gìa đình Từ năm 1998 lò sưởi sử dụng viên nhiên liệu bắt đầu được xuất
khẩu và nhanh chóng trở thành mặt hàng xuất khẩu tiềm năng: trong vòng 10 năm, Bắc Mỹ đã xuất khẩu 735 nghìn chiếc lò sưởi đùng viên nhiên liệu Ngoài
ra, viên nhiên liệu còn được sử dụng như là nguồn nhiên liệu phát điện Đây là
vừa là cơ hội vừa là thách thức đối với ngành sản xuất viên nhiên liệu
1.3.4.2 Tình hình sản xuất và sử dụng viên nhiễn liệu ở Việt Nam 1.3.4.2.1 Tình hình sẵn xuất viên nhiên liệu ở Việt Nam
Ngành sản xuất viên nhiên liệu của Việt Nam bắt đầu từ năm 1990 khi một nhà sản xuất tư nhân đã nhập khẩu máy sản xuất viên nhiên liệu từ vỏ trấu
(củi trấu) của Đài Loan Hơn 10 máy ép củi trấu được đưa vào sản xuất thử nghiệm tại 4 nhà máy xay xát gạo ở Đồng bằng sông Cửu Long Tuy nhiên, do
thiếu sự hỗ trợ của chính phủ và cán bộ kỹ thuật, những nỗ lực về công nghệ và thương mại hóa sản phẩm củi trấn bị thất bại
Tháng 08 năm 2008, Công ty TNHH Hoàng Huynh thành lập nhà máy sản
xuất củi trấn của tại Cai Lậy — Tiền Giang với công suất 6000 tấn củi trau/thang Quy trình sản xuất củi trấn như sau: trấu nguyên liệu được đưa vào một nhà kho riêng, rộng khoảng 100 m” Máy hút tự động đưa trấu vào những chiếc ống dai bằng gỗ, phân phối cho năm máy ép củi trấu bằng công nghệ ép với lực xoáy theo trục ngang, kết hợp với sức nóng gan 806°C, tén vỏ trấu thành bột trước khi cho ra củi trấu Những thanh củi trấu sau khi ép được cắt thành từng đoạn
Trang 15khoảng 35cm, nặng chừng 2 kg, theo băng chuyển m khu vực đóng gói bên ngoài (theo Sai Gdn Times — 05/09/2009)
1.3.4.2.1 Tình hình sử dụng viên nhiên liệu ở Việt Nam
Đối với Việt Nam nguồn năng lượng tái tạo, đặc biệt là từ phụ phế phẩm
nông nghiệp vẫn chưa được quan tâm đúng mức Hiện nay mới chỉ xuất hiện một
é chế
vài đơn vị (Công ty, Viện nghiên cứu trong đó có Viện nghiên cứu thiết
tạo máy Nông nghiệp - RIAM) là quan tâm nghiên cứu và sản xuất viên nhiên
liệu từ các nguồn sinh khối: mùn cưa, bã mía Riêng đối với RIAM đây là một
chủ đề đã được quan tâm nghiên cứu trong nhiều năm gắn đây dựa trên nén tang
đó Viện đã nghiên cứu và phát triển hau hết các loại viên nhiên liệu từ phụ phế phẩm nông nghiệp như: vỏ trấu, lõi ngô, vỏ cà phê, mùn cưa , đặc biệt đối với viên nhiên liệu từ rơm rạ thuộc n ¡ dung nghiên cứu trong để tài này cũng nằm
trong kế hoạch nghiên cứu tổng thể về việc sử đụng nguồn năng lượng tái tạo từ phụ phế phẩm nông nghiệp Còn tình hình chung của Việt Nam viên nhiên liệu
hiện vẫn chưa được sản xuất và sử dụng rộng rãi
Xuất phát từ các phân tích trên đây nhóm để tài đã lựa chọn chủ để nghiên
cứu: “Nghién cứu thiết kế dây chuyển ép rơm làm nhiên liệu, năng suất
100kg/h, chế tạo máy ép rơm”
Trang 16CHƯƠNG II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGHIÊN CỨU THIẾT KÉ VÀ LỰA CHON DAY CHUYEN
2.1 Quy trinh công nghệ áp rơm làm nhiên liệu và lựu chọn thiết bị
Dựu vào hình dạng và kích thước thì viên nhiên liệu chìa thành 02 loại: * Pellet: viên nén hình trụ có đường kính 6 = 6 +25 mm
* Briquette: viên nền với nhiễu hình dạng khác nhau, có đường kính lớn
hơn 25mm
a Quy trình công nghệ dây chuyển ép rơm dạng viên Pllet
Nguyên liệu Bam, i vị Nghiền | 2] Epviên 4 Lên, nguéi Hoặc Nguyên | —zÏ Băm, | Ép j Làm Tiêu cắt nguội b Quy trình công nghệ dây chuyển ép rom dang vién Briquette Máy đánh tơi | Bam | Thing chia Lo] ep
Trong phạm vì của để tài nhóm tác giả chủ yếu đi sâu tìm hiểu nghiên cứu
quy trình công nghệ dây chuyền ép rơm dạng Pzllet làm mục tiêu nghiên cứu
cha dé tai nay
Rom sau khi thu gom nguyên liệu sé được cắt (băm) ngắn sơ bộ nhờ máy băm Nguyên liệu sau khi băm người ta có thể làm nhỏ hơn nữa nhờ máy nghiền hoặc có thể không cần qua nghiền đưa trực tiếp sang công đoạn ép viên
Trang 172.1.1.Công đoạn băm
Đối với trường hợp cẩn phải băm thiết bị dùng dé thai băm người ta có thể
lựa chọn 02 nguyên lý sau đây:
+Loại thái băm kiểu trống
Trong máy băm kiểu này, trên trục máy được lắp 01 trống Trên mặt trống được lắp các lưỡi đao băm Liệu cấp vào trống nhờ 02 cụm con lăn, trong đó 01 cụm có thể tự điều chỉnh theo chiều đày của lớp vật Hinh2.1: So dé két edu máy băm kiểu trồng 1 Trẳng lắp dao 5 Dao ké 2 Dao 6 Sang
3.Cum 16 dudi 7 Băng tải
4 Cụm lô trên (lô điều chỉnh)
Ưu nhược điểm của loại máy này được tóm tắt như sau:
Máy băm kiểu trống có thé cho ta năng suất cao nhờ có thể mở rộng cửa cấp liệu theo chiều rộng của trống Tuy nhiên lực cắt của máy này lớn hơn đo quá trình cắt kiểu bổ (không có trượt) Vì vậy công suất tiêu thụ năng lượng cho
01 đơn vị sản phẩm cao hơn +Loại thái băm kiểu đĩa
Nguyên lý làm việc của máy thái băm kiểu đĩa: Trên đĩa của máy được gìa
công các lỗ vuông, trên đó được lắp các lưỡi dao Ta có thể phân biệt máy băm kiểu đĩa đứng hay đĩa nghiêng là so với mặt đất
Trang 18Với máy băm kiểu đĩa đứng cửa cấp liệu thường có chiều vát xuống để tạo góc nêm khi cho liệu vào Trường hợp này không cần cơ cấu kẹp và đây liệu vào Còn máy băm đĩa kiểu nghiêng thường áp dụng cơ cấu kẹp và day liệu bằng
lô và băng tải xích
Máy băm đĩa nghiêng có năng suất cao nhờ cơ cấu cấp liệu bằng cơ khí, Còn máy băm kiểu đĩa đứng cấp liệu theo chiều vát của phếu thường có đường kính đĩa nhỏ hơn và năng suất cũng thấp hơn
Hình 2.2.:Nguyên lý cấu tạo và kết cấu máy băm kiểu đĩa nghiêng
1 Đa lắp dao 5 cụm con lăn dưới
2 Dao 6 Cum con lan trên
3 Dao ké 7 Điều chỉnh khe hở cấp liệu
4.Cánh vấy 8 Băng tải cấp liệu
Máy băm kiểu này có cơ cấu đơn giản hơn so với loại trống, cấp liệu theo nguyên lý lô cuốn Giá thành đầu tư thấp Đây là loại máy rất phù hợp cho quy
mô sản xuất nhỏ Chính vì vậy mà nhóm tác giả đã lựa chọn loại thiết bị này làm đối tượng nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo trong khuôn khổ để tài này
2.1.2.Công đoạn nghiền
Rơm sau khi được băm cắt xuống kích thước 1 + 2cm sẽ được đưa vào máy nghiền Kích thước sau nghiền từ 1,2 + 1,8mm dang sợi nhỏ
Trang 19Đối với nghiền rơm chọn nguyên lý máy nghiền búa Năm 2010 Viện đã nghiên cứu và thực hiện thành công để tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy nghiền rơm trong đây chuyển sản xuất viên nhiên liệu (mã số 196.10RD/HD-
KHCN)”
2.1.3.Công đoạn ép viên
Công đoạn ép viên là công đoạn chính trong quá trình tạo ra viên nhiên
liệu.Việc lựa chọn kiểu thiết bị ép phù hợp với từng loại vật liệu, điều kiện và
quy trình ép hợp lý sẽ cho ta định được năng suất và sản phẩm có chất lượng cao Ngược lại, nếu các yếu tố trên không được đáp ứng thì chất lượng sản phẩm
sẽ bị ảnh hưởng
Muốn đạt được năng suất cao và chất lượng của viên ép tốt đáp ứng yêu cầu của người sử dụng, cần phải quan tâm nhiễu và có cách xử lý tối ưu nhất tới các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của máy ép viên như:
a.Các y ñụ hưởng tối quá trình ép viên
+ Đệ ẩm nguyên liệu dua vao ép viên
Độ ẩm nguyên liệu là một thông số hết sức quan trọng trong quá trình ép viên, độ âm nguyên liệu quá khô sẽ làm cho ma sát giữa thành lỗ với nguyên liệu tăng cao đẫn đến làm tăng lượng bụi bột, tăng phản lực ép có thể dẫn đến vỡ khuôn Độ ẩm quá cao làm cho liên kết viên trở lên yếu làm viên để vỡ Qua
tham khảo một số tài liệu [9], thấy rằng độ âm nguyên liệu phù hợp cho ép viên
tir 12-22%
+ Vận tỐc tương đối của quả lô ép với khuân ép
Vận tốc tương đối của quả lô với khuôn ép có ảnh hưởng tới năng suất và
chất lượng tạo viên Tuy nhiên khi vận tốc tăng trong một phạm vì nhất định thì
năng suất cũng sẽ tăng theo, nhưng khi vận tốc tăng quá (vận tốc cao) thì khả năng ép lại kém Ngoài ra khi vận tốc lên cao sẽ ảnh hưởng tới quá trình chạy ổn định của máy, vận tốc tương đối của quả lô với khuôn nên lấy trong khoảng 2-
Sums [6]
Trang 20+ Khe hỗ giữa quả lô và khuôn ép
Khe hở giữa quả lô với khuôn có ảnh hưởng rất lớn tới áp lực ép vì vậy
dẫn đến ảnh hưởng tới chất lượng viên ép Thông thường khe hở ép thường nằm
trong khoảng 0,3-1,2mm đối với từng loại nguyên liệu khác nhau Khoảng cách
càng nhỏ viên càng chặt
+ Kết cấu và chất lượng chế tạo khuôn áp và quả lô áp
Kết cấu hợp lý, chất lượng khuôn ép và quả lô ép tốt sẽ góp phần tăng năng suất, tăng tuổi thọ máy, giảm chỉ phí sản xuất
Trong quá trình làm việc, khuôn và lô ép là hai bộ phận chịu ảnh hưởng lớn nhất của quá trình ép, ngoài chịu ảnh hưởng của phản lực nén ép có hướng vuông góc
lặt khuôn thì lô ép còn đồng thời chịu ảnh
với mặt khuôn, lực ma sắt song song với
hưởng của lực lì tâm Vì vậy trong quá trình tính toán, thiết kế cần hết sức lưu ý tới
các yếu tổ trên để lựa chọn vật liệu và kết cầu cho phù hợp
+ Áp lực áp
Để ép ra viên có hình dạng và độ chắc bền nhất định thì khuôn ép và qua
lô ép buộc phải chịu một áp lực rất lớn để tạo sức ép làm cho vật liệu thoát ra
khỏi lỗ khuôn Áp lực này có thể dẫn tới vỡ tức thời của khuôn, thời gìan làm
việc vượt quá cũng sẽ tạo ra tổn thương và mỏi của khuôn làm ảnh hưởng tới
chất lượng viên ép thành phẩm Bởi vậy, việc chọn vật liệu và phương pháp chế tạo khuôn là nhân tố rất quan trọng quyết định tính bền của khuôn
+ Nhiệt độ
Trong quá trình tạo viên, khuôn chịu sức ép co đấn của vật liệu ép và quả lô nén ép vật liệu vào lỗ khuôn gây ma sát giữa vật liệu với vật liệu và ma sát giữa vật liệu với khuôn và quả lô ép làm phát sinh nhiệt trong buồng ép viên
Nhiệt phát sinh quá lớn có thể làm cháy nguyên liệu, làm biến đổi thành phần
trong nguyên liệu
ÿ.Cơ sở lưu chọn nguyên lý làm việc cho máy ôi
Dựa vào nguyên lý làm việc người ta chỉa máy ép viên làm các loại cơ bản là: +Máy ép viên khuôn vành
Trang 21+Máy ép viên khuôn phẳng +Máy ép kiểu pittong, hoặc đạng vít
Hình 2.3 Phân loại máy áp viên
a.áp viên khuôn vành 3 quả lâ đáp viên khuân phẳng lô thẳng
b.áp viên khuôn vành 2 quả lô e ép viên khuôn phẳng lô côn c.ép viên khuôn vành 2 quả lô #Ép viên dạng vứ
(1to + 1 nhỏ)
*Máy ép viên đạng pittong hoặc dang vít có ưu điểm là kết cấu đơn giản
chế tạo rất đơn giản nhưng lại có nhược điểm là sự mài mòn vỏ và ruột vit dién
ra rất nhanh đo lực ma sát phát sinh rất lớn trong quá trình ép.Tuổi thọ của các
chỉ tiết này chỉ tồn tại (làm việc được) khoảng vài chục tiếng đồng hỗ cho ruột
và vài chục ngày cho vỏ vít Như vậy ruột và vỏ vít thường xuyên phải thay thế,
đây là nhược điểm lớn nhất cho thiết bị ép kiểu trục vít
Trang 22*Máy ép viên khuôn vành là loại máy ép viên kiểu khuôn quay được ứng
dụng rộng rãi trong ngành chế biến thức ăn chăn nuôi Máy ép viên khuôn vành
được chia làm thành 3 loại như hình 2.3.a,b,c
Máy ép viên khuôn vành khuôn ép chứa tồn bộ lơ bên trong Cả khuôn và
1ô đều quay, trong quá trình làm việc lô đẩy nguyên liệu đã được trộn xuyên qua
lỗ khuôn
Hình 2.4 Lô và khuôn của máy ép khuôn vành Ưu điểm:
-Năng suất cao
-Năng lượng riêng thấp
Nhược điểm:
- Khuôn ép khó chế tạo hơn so với khuôn phẳng nên giá thành cao hơn, tháo lắp phức tạp hơn
- Chỉ áp đụng cho các nguyên liệu dang bột có tính đồng đều cao do
góc chèn ép nguyên liệu vào lỗ khuôn giữa quả lô và khuôn ép nhỏ
~ Nguyên liệu đưa vào không được quá khô để tạo ra một lực ma sát để khi vung lên nguyên liệu sẽ luôn được tạo thành một lớp mỏng bám trên
thành khuôn đâm bảo cho các quả lô đều được ăn liệu đồng đều, tránh hiện
tượng có quả lô không làm việc làm giảm năng suất và gây hư hỏng nhanh
- Điều chỉnh khe hở giữa các quả lô với khuôn ép đồi hỏi
xác đồng đều cao
Trang 23-Viên ép sau khi cắt rơi xuống theo quán tính quay tròn của khuôn
ép sẽ bị văng vào thành của vỏ máy nên đễ bị vỡ
#Máy ép khuôn phẳng bao gồm kiểu quả lô quay và kiểu khuôn quay
Loại khuôn quay thường được dùng với những máy có công suất nhỏ và ít được
sử dụng, loại thứ 2 là loại khuôn đứng yên và lô quay Loại này phổ biến hơn
được sử dụng tương đối rộng rãi ở Châu Âu và các nước Đông Nam Á
Hình 2.5 Lô và khuôn cửa máy ép khuôn phẳng [10]
Máy ép viên khuôn phẳng đã khắc phục được những hạn chế của máy ép
viên khuôn vành như:
+ Dễ chế tạo và thay thế khuôn khi bị hư hỏng
+ Khe hở giữa khuôn và lô ép có thể điều chỉnh để đàng, thao tác đơn giản
+ Góc ăn nguyên liệu giữa quả lô và khuôn phẳng lớn hơn so với khuôn
vành nên có thể ứng dụng cho cả những nguyên liệt
dạng thô, sợi
+ Khi bề mặt làm việc của khuôn bị mòn có thể lật mặt trái để sử dụng, do đó nâng cao được tuổi thọ của khuôn
+ Do nguyên liệu đi vào buồng ép từ trên xuống, đồng thời có tấm gạt trên
bể mặt khuôn cho nên nguyên liệu luôn được phân bó đồng đều trên bể mặt khuôn, vì thế đù ở vị trí nào của khuôn đều ép ra viên bằng nhau
+ Viên ép cứng hơn, ít bụi bột
Trang 24+ Viên ép sau khi cắt rơi thẳng xuống theo trọng lượng bản thân và được
đưa ra ngoài đễ đàng nhờ đĩa đao gạt, viên không bị va chạm với vỏ máy nên tỉ lệ viên vỡ ít
+ Máy ép viên kiểu khuôn vành sử dụng phương pháp ép nửa khô, khi ép
nhiệt lượng sinh ra tương đối lớn, có thể đạt tới 70ĐC và lớn hơn nữa, dễ làm hư
hỏng bộ phận nguyên liệu có tính nhạy cảm với nhì
Thông thường người ta
dùng phương pháp giảm chiều đài 16 của khuôn để giảm thấp sự tăng nhiệt Nhưng về phương điện khác đo giảm ngắn chiều đài hữu hiệu của khuôn thi din tới làm tăng lượng bụi bột sinh ra khi ép, tỉ lệ thành phẩm giảm thấp xuống kéo
theo sự giảm độ cứng của viên Khắc phục nh trạng này người ta đùng khuôn
phẳng, không cần giảm độ đài hữu hiệu của khuôn mà vẫn có thể giảm thấp nhiệt
độ của viên bằng cách thiết kế ống nước làm nguội trực tiếp vừa giữ được độ
cứng của viên vừa giảm được nhiệt độ của viên
+ Truyền động sử dụng dây đai hình thang, bánh vít - trục vít hoặc cặp
bánh răng côn , truyền động sẽ ổn định và tiếng ồn thấp
"Từ những phân tích ưu nhược điểm giữa máy ép viên khuôn phẳng, khuôn
vành và vít xoắn với tính chất của nguyên liệu ép là rơm (dạng thô, sợi), nhóm đề
tài đã lựa chọn kiểu máy ép khuôn phẳng lô thẳng với 2 quả lô quay làm đối
tượng để nghiên cứu, thiết kế và chế tạo
Trang 25CHUONG III: TINH TOAN, THIET KE MOT SO THIET BI TRONG DAY CHUYEN EP ROM LAM NHIEN LIEU
3.1.Thiét ké lun chon nang sudt mdy bam rom
3.1.1.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao
Các bộ phận làm việc của những máy cắt thái thường dựa theo nguyên lý
cắt thái bằng cạnh sắc của lưỡi đao Quá trình cắt thái thường được thực hiện
bằng cách đi chuyển cạnh góc nhị điện AB (cạnh sắc) hợp bởi hai mặt phẳng của
lưỡi dao theo hướng p vuông góc với cạnh đó (hình 3.1a) hoặc bằng cách đi
chuyển cạnh sắc AB đó theo hai hướng vuông góc với nhau: vừa theo hướng p (hướng cắt pháp tuyến) vừa theo hướng q vuông góc với p (hướng cắt tiếp tuyến), nghĩa là theo hướng chéo tổng hợp r (hướng cắt nghiêng) (hình 3.1b)
Những thực nhiệm cho thấy rằng cắt thái theo hướng nghiêng sẽ giảm
được lực cần thiết và tăng chất lượng thái so với cắt thái theo hướng pháp tuyến
Cắt thái theo hướn pháp tuyến là quá trình cắt bổ, cắt thái không trượt; còn trường hợp cắt thái theo hướng nghiêng là quá trình cắt thái trượt Rõ ràng là khi
cắt thái trượt, lực cần thiết để cắt thái giảm so với khi cắt không trượt Dao : X
Hình 31: Tác dụng cắt thái cầa lưỡi dao [8]
3.1.2.Những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao
Để cắt thái vật liệu ra thành đoạn (lá) bảo đảm chất lượng, giảm được
năng lượng cắt thái, ta cần xét đến một số yếu tố chính thuộc phạm vì đao thái và
vật thái ảnh hướng đến quá trình cắt thái:
Trang 26a) Áp suất riêng q (N/em) của cạnh sắc lưỡi đao trên vật thái: đây là yếu tố chủ yếu trực tiếp đảm bảo quá trình cắt đứt vật thái và liên quan đến các yếu tố
khác thuộc phạm vi dao thai va vật thái
Nếu gọi lực cắt cần thiết là Q(N) và độ đài đoạn lưỡi đao là AS (cm)[§] Q =— Nem 3.1 q=45 GD
Hình 3.2: Sơ đề quá trình cắt thái bằng [wei dao[8]
Khi cắt thái các vật đàn hồi, áp suất riêng gây ra hai giai đoạn: đầu tiên là
lưỡi dao nén vật thái
t đoạn, rồi đến cắt đứt vật thái Trong quá trình lưỡi đao
đi vào vật thái còn phải khắc phục các lực ma sát T; đo áp lực cản của vật thái tác động vào mặt bên của đao và T; đo vật thái dịch chuyển bị nén tác động vào
mặt vát của cạnh sắc lưỡi đao
Nếu gọi P, là lực cản cắt thái [8]:
Q=P, +P; +Pxcos Π(3.2)
G - góc mài của lưỡi đao
b).Các yếu tố thuộc về đao thái
- Độ sắc s (man) của cạnh sắc lưỡi đao: chính là chiều đày s của nó Thông,
thường độ sắc cực tiểu đạt tới 20 + 40 tim Đối với các máy thái s không vượt
quá 100 um, nếu s quá 100 um coi như lưỡi dao đã bị cùn
Rõ ràng là độ sắc s càng lớn thì áp suất riêng q càng tăng
Trang 27Nếu gọi ứng suất cắt của vật thái là œ, thi [8]: FNL Hình 3.3: Cạnh sắc lwéi dao[8] =5.0, 3.3) - Gốc cắt thái # là góc hợp bởi góc đặt đao B và géc mai o[8]: z=B+eœ 4)
Góc đặt đao B phải tính toán thiết kế sao cho lớp vật liệu khí được dao thái xong và tiếp tục được đưa vào, sẽ không chạm vào mặt dao, tránh ma sát vơ ích
Vấn đề tính tốn góc đặt dao B sẽ phụ thuộc vào vận tốc quay của đao, vận tốc cấp liệu đạng cạnh sắc của lưỡi đao
Hình 3.4: Góc cắt thái[8]
- Độ bên của vật liệu làm dao
Dao có vật liệu bền thì lâu cùn, thái tốt Khí đó công nén lớp vật thái do
lưỡi đao tác động lúc bắt đầu cắt sẽ tốn hơn và công cản cắt thái cũng nhỏ hơn
Các lực và công này thể hiện bằng đỗ thị phụ thuộc vào độ thái sâu A của lưỡi
đao vào vật thái,
Trang 28
AN Long eae ost
Hình 3.5: Dé thi phụ thuộc cầa lực cắt với độ thái sâu AS}
- Vận tắc của dao thái v (m/h): Vận tốc đao thái ảnh hưởng tương đối lớn
đến quá trình cắt thái, thể hiện bằng đỏ thị thực nghiệm biểu điễn sự biến thiên của áp suất riêng q hoặc lực cắt thái P, và công cắt thái A với vận tốc của đao thái[§] AWD Aft «a Nhà oo 4a ar Fe 2 7 1U ng a ae a Ay Alt) ø ` L2 “ 2, ar 2a * a5 a ” 2ý nà
Hình 3.6: Dé thi phụ thuộc cũa q, A„, P; với v[8J
Theo Reznik, ta có thể tính theo cơng thức thực nghiệm|§]:
P.=75.102901% v26 + 40 4.5)
Vận tốc tối ưu bằng: 35 + 40 mis
Trang 29e) Điều kiện trượt của lưỡi đao trên vật thái
Như chúng ta đã thấy ở trên, đường trượt của lưỡi dao trên vật thái càng dai thì lực cản cắt thái càng giảm
đ) Quan hệ giữa đao thái và tấm kê thái
bằng sự phụ thuộc
Kết quả thực nghiệm[§] đã cho thấy ảnh hưởng thể
của công suất cắt N với khe hở ỗ, ö có một giới hạn thích hợp để đảm bao cho N
tương đối nhỏ
Vật thái càng mảnh thì khe hở Š càng nhỏ, vì nếu không lưỡi đao có thể bẻ
gap thân vật thái xuống lọt vào khe hở và kéo đắt nó, giảm chất lượng cắt Nhưng Š cũng không nhỏ quá mức, vì đĩa lắp dao và gối đỡ cũng có độ địch chuyển đọc trục cho phép, nên có thể gây ra sự va đập lưỡi đao thái vào tấm kê
e) Độ bền và chất lượng vật thái
Cụ thể ở đây là vấn đề lực cản cắt thái p của vật thái, độ âm W (%) của vật thái Thực nghiệm cho ta đồ thị chỉ sự phụ thuộc của áp suất cắt thái riêng q (N/cm) với độ ẩm W (%) của vật thái Khi độ 4m thấp áp suất cắt thái riêng
cũng tăng đần, nhưng độ ẩm tăng thì áp suất cắt thái riêng sẽ giảm đi
Ä)Dao của máy băm
Dao thẳng lưỡi liềm hay còn gọi là đao bản, mỗi lần cắt thái lưỡi đao cắt vật liệu ra được 01 lát Nếu trên đĩa lắp bao nhiêu lưỡi đao thì mỗi vòng quay máy sẽ thái được bấy nhiều lát cắt
Trang 303.1.3 Tính todn thié ké máy băm kiểu địa
Máy băm rơm trong khuôn khổ để tài này được lựa chọn với các yếu tố sau: - Về kết cấu nhóm đề tài chọn loại máy băm kiểu đĩa đứng với cơ cấu tiếp
liệu bằng lô cuốn
- Về loại đao, đề tài chọn loại đao thẳng lưỡi liềm
Trên những cơ sở đó, đề tài tiến hành tính toán và thiết kế các chỉ tiết cho thiết bị đã chọn
Để phù hợp với máy ép viên năng suất 100kg/h thì nhóm để tài chọn năng suất cho máy băm Q = 120kg/h
a.Năng suất của máy được xác định theo công thức [8]:
Q= 60ayblkyn .6)
Trong đó: - b là chiều rộng của lô cuốn cấp liệu b = 200 mm
- 1à chiều đài đoạn thái chọn ]=0,01m
- au là chiều cao trung bình của lớp liệu vào họng thái ay =0,015m
-k]à số đao, k=2
Trang 31Ry Duong kính của đĩa bắt dao Dạ= 2.R¿
GOV, 6035 _ 559 gm mn 3,14.833
3D, =
=> Chon đường kính đĩa dao Dạ= 800mm
b.Vận tốc đài của lô cuốn cấp liệu [8] Vịạ= Q/ (3600a,b)) B37) > Vig = 120/(3600x0.015x0.2x40)=0,28(m/s) = Vận tốc lô cuốn nạ = 60Vj/ 7D; (3.8) Với: _- D; là đường kính của lô cuốn (D; = 90mm=0,09m) — na = 60x0,28/ 3.14x0,09= 59(vg/ph) Ni phải tính đến mômen cắt của đao đối với rơm Do đó sau khi xem xét công suất tính toán để lựa chọn công suất động cơ trống đao khá phức tạp do
va năng suất của một số máy băm rơm nhóm để tài chọn động cơ 3 pha, 3 kW
Bảng 3.1 Các thông số lý thuy & của máy băm rơi
TT CÁC CHI TIỄT CHÍNH THONG SO
1 | Đường kính đĩa băm D= 800 mm
2_ | Đường kính lô cuốn D=90mm
3 | Số dao lắp trên trồng băm 2
4 [Dong codién 3 phal450wph |3kW
5 | Số vòng quay đĩa băm 833 v/ph
6 | Số vòng quay của lô cuốn 59 v/ph
7 | Géc trượt của đao + 30°
5 | Chiều đài đoạn thái lý thuyết 10 - 20 mm
Trang 32
Hình 3.8: Máy băm rơm hoàn chỉnh 3.2 Thiết kế lụu chọn năng suất máy ép viên
3.2.1 Phân tích nguyên lý làm việc của máy áp viên
Vật liệu được đưa vào bên trong buồng ép của máy ép viên, nhờ có tấm
dẫn ở mặt trên bề mặt khuôn phẳng được phân bố một cách đều đặn Khuôn phẳng cố định, trên mặt khuôn lắp 2 quả lô được lắp chặt trên trục chính Khi
trục quay, quả lô quay theo đồng thời đưới tác dụng của ma sát quả lô ép quay
trục lô tạo ra lực ép vật liệu Ở đây vật liệu được nén ép và đi ra khỏi lỗ của khuôn được đao cắt thành các chiều đài khác nhau sau đó được đưa ra khỏi
buồng ép nhờ đĩa gạt liệu Đường kính của khuôn phẳng khoảng từ 175 + 1250 mm, chiều đày là 30 + 150 mm Phương thức truyền động: truyền động đai và
bánh răng
Hình 3.8 Máy ép viên kiểu khuôn phẳng lô quay
Trang 33Quá trình hình thành viên của máy ép viên, là tạo ra trên cơ sở khe hở tổn
tại giữa thể bột Nguyên liệu bột đưới tác dụng của các nhân tố: nhiệt độ, lực ma sát, lực ép tổng hợp lại, khiến cho khoảng không của thể bột nhỏ lại mà hình
thành viên có cường độ và độ chặt nhất định
Hình 3.9 Khoảng cách giữu lô và khuôn có thể đâu chinh
Căn cứ vào trạng thái khác nhau của nguyên liệu bột trong quá trình ép, có thể
chia làm 3 vùng: vùng cung cấp liệu, vùng ép biến đạng và vùng ép thành hình
a) Vang cấp liệu
Về cơ bản vật liệu không chịu ảnh hưởng của bất kỳ ngoại lực nào, nhưng
lại chịu ảnh hưởng của lực ép giữa quả lô và khuôn ép cùng với trọng lượng bản
thân nguyên liệu khi rơi từ trên xuống, khiến cho vật liệu đán chặt trên bề mặt
của khuôn, mật độ là = 0,4 g/cmẺ [5] b) Vàng ép biển dang
Theo khuôn và sự quay của quả lô, vật liệu tiến vào vùng ép chặt, nhận được tác dụng ép của khuôn và quả lô, giữa nguyên liệu sinh ra sự dịch chuyển
tương đối Theo sw gia tăng dần của lực ép, khoảng không giữa thể bột nhỏ lại,
vật liệu không thể sinh ra sự biến đạng ngược lại, độ chặt tăng đến 0,9 — 1
g/cmÏ[5]
©) Vàng ép thành hình
Ở trong vùng ép khe hở giữa khuôn và quả lô tương đối bé, lực ép đột
ngột tăng lớn, bề mặt tiếp xúc giữa thể bột tăng mạnh, sinh ra sự nhớt tương đối tốt, đồng thời bị ép vào 16 của khuôn Do vật liệu có tính biến đạng đàn hồi nên
độ chặt của viên hình thành đạt tới 1,2 — 1,4 g/cm” Sau khi vật liệu bị ép ra khỏi
Trang 34lỗ khuôn, nó có tỷ lệ đàn hồi nhất định (nghĩa là đường kính của viên lớn hơn đường kính của lỗ khuôn) Nói chung tỷ lệ đàn hỏi là 2 — 5% Tính chất vật lý của vật liệu và tỷ số chiều đài đường kính của khuôn (L/D) ảnh hưởng đến tỷ lệ
đàn hỏi
3.1.2 Điều kiện để quá trình ép viên xảy ra
Vật liệu bị quả lô ép đưa vào vùng ép biến đạng chủ yếu đựa vào ma sát bề mặt khuôn ép, lô ép với nguyên liệu Để thăm đò điều kiện đưa vào này cần
phải nghiên cứu trạng thái lực nhận được của nguyên liệu của từng đoạn nhỏ của
vùng cấp liệu gần với vùng ép biến đạng
Bề mặt ngoài của quả lô ép sẽ kéo vật liệu vào điểm giới hạn của vùng
biến đạng, đường cắt tại A và với đường cắt của mặt trong của khuôn A¡ Hai
đường tiếp tuyến cắt nhau tại C
Phân tích lực nhận được của vật liệu tại hiện trạng, xét tam giác ACA; lấy
C làm gốc, CA; là trục X, lập sơ đổ ( hình 3.10)
Theo hình 3.10 Góc ACA¡ = DAO; = B ( B đặt là góc lấy liệu), xác định
điều kiện của B tức là tìm điều kiện tất yếu của ép viên
Trang 35Vang ép Vang ép thành hình biến đang Hình 3.10 Hình biểu diễn quá trình nên ép # oe : † Q x
Hình 3.11 Sơ đồ phân tích lực xảy ra trong quá trình ép
Lực nguyên liệu nhận được dé đưa nguyên liệu vào vùng biến dang: F.cos B+T
MaF =N.f ->=> F.cos8+T =f N.cosB+O.f (3.9)
T=Qƒ
Trong đó: f là hệ số ma sát giữa quả lô, khuôn với nguyên liệu
Điều kiện bột tiến vào khu vực ép biến đạng được tính theo công thức:
#N.cosB + f.Q > N.sinB (3.10)
Trong đó: Q là áp lực nhận được của khuôn đo lực N của lô và lực T đo ma sát lô với nguyên liệu
QEN cosB + f.N.sinB @.11) Thay Q vào phương trình (3.11) ta được:
Trang 36f£.N.cosB + f.N.cosB + f.N.sinB > N.sinB
= 24.N.cosB + f.N.sinB > N.sinB = 2.f.cosB + f sinB > sinB 2/ If? f =0,37 - 0,1 nghia 1a 10° < B < 40° [8] > 26 < (3.12)
Từ đó có thể thấy góc B và hệ số ma sát f tỷ lệ thuận với nhau Hệ số ma
sát f giữa quả lô, khuôn và nguyên liệu khác nhau thì góc lấy liệu B cũng khác
nhau Khi góc B thỏa mãn điều kiện (3.12) thì sẽ tạo được viên (hay vật liệu tiến được vào vùng ép biến đạng)
¡ kích thước khuôn và lô ép nhất định góc
Tw hình vẽ ta nhận thấy ứng v‹
B nhất định sẽ có vùng biến đạng nhất định và độ dày lớp vật liệu H tương ứng Vật liệu đưa vào quá nhiều cũng không thể tăng được năng suất, tính chất của
mỗi loại nguyên liệu và hệ số ma sát f của mỗi loại nguyên liệu có ảnh hưởng đến việc tạo viên
Trạng thái lực nhận được của khuôn phẳng và khuôn vành về cơ bản là
giống nhau Nhưng bởi vì vận tốc tiếp tuyến của khuôn phẳng + quả lô thẳng khác nhau đo đó ảnh hưởng tới sự đồng nhất về chất lượng sản phẩm Nếu đùng
quả lô hình côn thì vấn đề trên được cải thiện
Vì thế chiều rộng của quả lô ép và đường kính khuôn không nên quá lớn
Vận tốc tương đối trên bề mặt khuôn phẳng là từ 2 + 5 m/s, còn với khuôn
vành [a tir 4 +8 m/s
3.2.3 Kết qua thié ké tính toán và lựu chọn các thông số kỹ thuật của máy ép viên 100kg/h
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy ép viên khuôn phẳng của nhiều hãng khác nhau Nhóm tác giả đi sâu vào tìm hiểu thông số kỹ thuật (bảng 3.2) của một số loại máy đo hãng của (Đức) và một số máy ép do Trung Quốc sản xuất Các thông tìn tham khảo từ các tài liệu hướng dẫn của một số máy từ
Trang 37các nhà sản xuất làm cơ sở để tham khảo, lựa chọn làm các thông số ban đầu
cho quá trình tính toán thiết kế
Trang 38Bảng 3.3 Đặc tính kỹ thuật cơ bản của một số máy ép do Trung Quốc sẵn xuất Đường | Đường số Vận Động lực
TT | Ký hiệu kính | kính quả lượng toc
máy | khuôn | lô chiều quả lô tiếp asi (mm) rộng tuyến ti] (m/s) khuôn (em? 1 14-175 175 130/27 2 |0513J 196 3 2 | 17250 | 250 160/35 2 127 | 20 75 3 | 24390 | 390 200/75 2 211 617 3? 4 | 25500 | 500 200/75 4 27 844 37 5 | 33390 | 390 230/77 2 22 617 (15-30/1500 6 | 33500 | 500 230/77 34 22 40 (15-30/1500 7 | 38780 | 780 | 280102 | 45 26 1916 | (90-110/1500 $ | 37850 | 850 | 350102 | 3-5 25 | 2695 132/1500 9 | 34600 | 600 | 350130 | 3-4 27 1382 (40-55)/750 10 | 38600 | 600 | 280102 | 3-4 26 1382 (55-75)/1500 11 | 39-1000 | 1000 | 450151 35 2.6 1850 | (160-200)/1500 12 | 451250 | 1250 | 450192 | 45 27 | 5900 | (200-250)/1500 450/156 13 | 60-1250 | 1250 | 450192 | 45 26 | 5900 | 2x(160-200)/1500
Trên cơ sở lý thuyết và tham khảo các thông số kỹ thuật của một số mẫu
máy trên, chúng tôi đã lựa chọn máy tạo viên năng suất Q = 100 kg/h với một số
thông số kỹ thuật sau làm cơ sở tính toán, thiết kế
Trang 393.2.3.1 Tính toán thiết kế khuôn
a Chiều đài của của lỗ khuôn được xác định như sau [8]
(3.13)
Trong 46: — Prax: Ap sudt nén 16n nhat
So, C 1a tiét dién va chu vi cia một lỗ khuôn (tính toán cho
viên có đường kính d = 8mm)
: Hệ số ma sát tĩnh (f, = 0,2 - 0,25 v6i t°=20°C, p=21Mpa)
Š: hệ số tỷ lệ (É = 0,4 + 0,45 đối với rau cỏ)
Py: áp suất pháp tuyến (thường pạ = (0,4-0,45)pma a
>L= =— PB ẽ——=0044 4f/6045p„ Pn LG md 4f,604 402504504 d 0,008
~>Chiều đầy của khuôn chọn L = 50mm
b.Tổng diện tích của bề mặt làm việc heo Pôđkôlzin) [8] 5, “Ki (314) Trong đó: te: Thời gian khối ép ở trong các lỗ khuôn (khi áp rơm, cỏ t, = 16 + 18), chọn tự = 17
ky: Hé 86 đục lỗ khuôn (đối với máy ép viên k= 0,4 + 0,5) chọn kj= 0,45 c: hệ số tính đến đấn nở của khối ép sau khi ra khỏi lỗ khuôn (c=1,1)
p: Khối lượng riêng của viên rơm p = 920kg/m? at =—”"' -0,02mˆ 100,17 3600.0,5.0,05.1,1.920 %= &
Với tổng điện tích làm việc của khuôn tính được ta lựa chọn được:
+Đường kính của khuôn: 390mm
Trang 40+Đường kính lôép: — 200mm +Bề rộng lơ ép: 5mm ag § số ot % r Lo r a dup a b Hình 3.12: Khuôn và lô ép