Khóa luận tốt nghiệp Cơ khí công nghệ: Tính toán, thiết kế, chế tạo máy đập tách hạt và làm sạch hạt hướng dương

- Phù hợp với điều kiện đất đai và khí hậu của Việt Nam - Dầu hướng dương chiếm tỉ lệ tương đối cao trong tổng mức tiêu thụ dầu thực vậttrên thế giới 9%, năm 2003 và có xu hướng tăng lê

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HÒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HÒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

œsElls%

Chuyên ngành: Cơ Khí Nông Lâm

Giáo viên hướng dẫn:Sinh viên thực hiện: - | ‹

Th si: TRAN VĂN KHANH NGUYEN VAN HUNG

DANG THAI NGOC

Tp Hồ Chi Minh

Tháng 06 Năm 2006

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY HCM CITY FACULTY OF AGRICULTURAL ENGINEERING AND

Master: TRAN VAN KHANH NGUYEN VAN HUNG

DANG THAI NGOC

Ho Chi Minh City June — 2006

LỜI CẢM ƠN

Xin cảm ơn gia đình chúng tôi, nguồn động lực mạnh mẽ nhất dé chúng tôi trưởng

thành.

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn:

Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm khoa Cơ khí và Công nghệ, toàn thể quý thầy côtrường Đại học Nông lâm TP.HCM đã dạy dỗ và truyền đạt kiến thức cho chúng tôi trongsuốt quá trình học tập

Thay giáo Tran Văn Khanh đã tận tình hướng dẫn chúng tôi trong suốt thời gian thựchiện đề tài

Tiến sĩ Nguyễn Thị Liên Hoa - Viện Nghiên cứu Dau thực Vật — Tinh dầu — Hươngliệu & Mỹ phẫm đã cung cấp nguyên liệu khảo nghiệm và các tài liệu quý báu phục vụ đề

- Năng suất thiết kế: 800 kg/h

In Vietnam, beside with the process of growing sunflower to extract vegetable oil,

the mechanization of process in cultivation is also very necessary, particular in

mechanization of harvesting.

By studying the principles and structure of threshers, investigating physical and mechanical properties of disc flower and seed of turnsole, we calculated, designed, manufactured and preliminarily investigated axial thresher with rap — bar type threshing cylinder The technical parameters of this thresher are show below:

- Capacity design: 800 kg/h

- Length of the drum : 500 mm

- Radial of the drum : 400 mm

- Angle of concave: 230 °

- Distance between drum and concave: 35 + 55 mm

- Sieve hole circle, shake length.

- Axial-flow fan.

The result of preliminary investigation:

- Cleaning rate : 95,9 %

- Rate of seed in straw : 0,7%

- The output in sieve: 0,2%

- Grain damage isn’t significant

- Unthreshed loss isn’t significant

1 MỤC LUC

1 N CI Ca „ossssssvsasiorubseibiongiizsrasdzBigsoiiad2ssg2uốidiccssoigsgbsjauailoisScsziguzc0agls3esizraiauidii2dzsigeseissnkihgga Trang

2 (02000 |

3, MTIGĐIIHTTTTO TẾ HỒN eee ee nea eet 3

4 TRA CỨU TÀI LIEU SÁCH BAO PHỤC VỤ DE TÀI -2- 2 s22s+2szcxz2 44.1 Vài nét về cây hướng dương -2+2++22++222++222+r2EE+22EEr2EErrrrrrerrrrer 44.2 Đặc điểm bông hạt hướng dương khi thu hoạch -2-22©5+55+z=5+2 64.3 Các nguyên tắc làm việc và cấu tạo cácbộ phận đập tách hạt đang sử

dụ HIẾN TT 5y czs0x6eci9120GEENDSGDAGHEBIHEEIIERGEGNEGIERGBSIERGDLRHSNRSEHSRINGIEGIHDNINGBGEESDSSSREsf a

4.4 Những van dé chung về phương pháp làm sạch hỗn hop - 124.5 Lý thuyết tính toán và thiết kế sàng -2 2- 2 2+2z+2E+EE2Ex2EE2Exezxezxerxee 164.6 Lý thuyết tính toán và thiết kế quate ccceccseeseeecseesseesseesseesseeeseesseenteeets 224.7 Yêu cau kỹ thuật của máy đập tách hạt và làm sạch — các yếu tô độc

lãm và phụ ThUốGeezseiiiateertoiecgEpiodbtptiogd6sioebsggigrtzsiisttoigzalgii3012307050.6:009344ã.06130500014E120/0:000:2980:072309 37

4.8 Cơ sở lý thuyết của quá trình làm việc của bộ phận đập - 294.9 Các công thức cơ bản về tính toán bộ truyền đai và thiết kế trục 31

5 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 2 ©2c5c+cccrrrrerrrrrrrrrrrrrrrrrrer 33

5.1 PRƯƠHE play HEHISH:CGỮUnuuesoaaituiedobiaidsttioaiiSAGEEBISGillSGuãgS295ã036335534133E80ãxg8g8 33

5.2 Phương pháp khảo nghiệm va phân tích chat lượng làm việc của may 335.3 phương tiện và dung cụ dùng trong chế tạo -2- 22 22222zz2z22+zzxczzze 34

5.4 Dụng cụ dùng trong thi nghiỆm 2222 +22 *22**2*+2E£zersrrrerrerrke 34

6 THỰC HIEN ĐÈ TÀI - KET QUA VÀ THẢO LUẬN - 2z s2 s22 35

6.1 Khảo sát đặc tính cơ lý của bông — hạt hướng dương - - - - 35

6:2 Cơ sở chợn phương ấn thiết | 366.3 Tính toán thiết kế các bộ phận làm việc chính - 2 22 22 s2>s>+z>+2 376.4 Tính toán công suất toàn máy -2- 22222+22+222+2EE+2EE22EE+2Exsrxrrrrree 496.5 Tính toán thiết kế hệ thống truyền động -22©22222222z22++2zzzz+ 50

6:6 THh:töáñ/TEụG vũ THẾ isecnasbai dd go GIGã lãxX0E391330014881813EERGELASEVAESEĐIASLASSMEEGIESSERSRSGE 54

6.7 Chế tạo máyy 2 22¿©22++22+2E2122211222112711227112711271122111271121111112111 2.1 cee 636.8 Lap ráp và vận hành máy - 2 2 22 2E+2E+EE+EE2EE+EE+EEEEE2EEEEE22EEE.EEerrrrev 65

6.9 Khao iphiệm sơ bộ May eepcaonidssboeititgiBiiisteiAE0131039004130103951513513610131135 60406136 65

7 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, 2 s5 SEEEEEEXE7122111 7111111111111 ye 79rlì ca na 798° 79

8 TÀI LIEU THAM KHẢO - 5-5 5< 2s+E2EE+E2EE2E9EEE11121111215112111111111111 1.1121 1X 80

9 PHU LUC

10 TAP BAN VE

MỞ ĐẦU

Ngày nay, việc sử dụng dau thực vật dé thay thế các loại mỡ động vật trong chế biếncác món ăn hằng ngày ở Việt Nam ngày càng tăng, dầu thực vật giúp cơ thể hấp thụ đượccác Vitamin mà không chứa nguy cơ gây mắc các bệnh về tim mạch như mỡ động vật

Hiện nay mức tiêu thụ dầu thực vật ở nước ta kha lớn, khoảng 2.5 kg/nguoi/ năm(Nguồn: Tổng cục thống kê, Viện nghiên cứu chiến lược & chính sách công nghiệp) Tuynhiên, để đáp ứng nhu cầu trong nước, hằng năm chúng ta phải nhập khâu một lượng lớndầu thực vật thô dé tinh chế thành dầu ăn, đây là một điều bat hợp lý đối với một nướcnông nghiệp như Việt Nam, vì vậy cần day mạnh nghiên cứu và phát triển các cây có dầutruyền thống, bên cạnh đó cũng nghiên cứu, tìm hiểu và đưa vào trồng các loại cây có khảnăng cung cấp dầu có chất lượng cao, phù hợp với điều kiện khí hậu và tập quán canh tác

ở Việt Nam là một điều hết sức cần thiết, trong đó có cây hướng dương vì:

- Chất lượng dầu đảm bảo các yêu cầu về dinh dưỡng và an toàn thực phẩm

- Năng suất và hàm lượng dầu cao

- Phù hợp với điều kiện đất đai và khí hậu của Việt Nam

- Dầu hướng dương chiếm tỉ lệ tương đối cao trong tổng mức tiêu thụ dầu thực vậttrên thế giới ( 9%, năm 2003) và có xu hướng tăng lên.(Nguồn: USDA_ United States

Ở nước ta, hạt hướng dương được tách khỏi bông bằng phương pháp thủ công, năngsuất rất thấp làm chi phí thu hoạch tăng cao Mặt khác, tính thời vụ trong thu hoạchhướng dương cũng như nhiều loại nông phẩm khác, được đặt lên hàng đầu vì điều kiệnthời tiết và âm mốc sẽ làm giảm hàm lượng dầu, chất lượng và giá trị hạt hướng dương

Vì vậy, việc cơ giới hoá canh tác cây hướng dương nói chung và khâu thu hoạch nói

Trong đó Phân công thực hiện cụ thể như sau:

Sinh viên Nguyễn Văn Hùng: Thiết kế, chế tạo hệ thong lam sach

Sinh viên Đặng Thai Ngọc: Thiết kế, chế tao bộ phận đập tách hạt

Phần khảo nghiệm cả hai cùng thực hiện

3 MỤC ĐÍCH LUẬN VĂN

Thiết kế và chế tạo một máy đập tách hạt và làm sạch hạt hướng dương có thê sửdụng trong sản xuất

Nội dung cụ thé:

- Tìm hiểu các đặc tính cơ lý của bông - hạt hướng dương trong thu hoạch

- Tìm hiểu một số bộ phận đập tách hạt, làm sạch sẵn có Tiến hành thử nghiệm déđánh giá khả năng làm việc của chúng đối với hướng dương

- Tính toán, thiết kế mẫu máy, chế tạo và khảo nghiệm máy đập tách hạt và làm sạch

hạt hướng dương.

4 TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ ĐÈ TÀI.

4.1: Vài nét về cây hướng dương / TL 8/ và /TL11/

4.1.1 Nguồn gốc và sự phát triển

Hướng đương có tên khoa học là Helianthus annuus, có nguồn gốc ở châu Mỹ Từnhững năm trước công nguyên, thé dân da đỏ ở Bắc Mỹ đã dùng hạt hướng dương dé làmbột bánh mì, bánh ngọt Đến thé ki 16, người Tây Ban Nha đã khai hoang vùng đất này

và mang nó về trồng phổ biến như một loài hoa trang trí Năm 1830 người Nga lần đầutiên ép lấy dầu, đến cuối thế kỉ 19, quy trình ép lấy dầu hướng đương đã trở thành mộtngành công nghiệp ở Nga và một số nước Châu Âu

Ngoài ra, người ta còn dùng hoa hướng dương dé trang trí, tạo cảnh quan, hoa hướng

dương mang ý nghĩa nhân sinh quan cao đẹp.

cá CCBee

Hình 4.1: Các san phẩm từ hat hướng dương.

4.1.3 Tình hình phát triển cây hướng dương hiện nay

a Thế giới:

Từ thập kỉ 60 của thế kỉ trước, hướng dương được phát triển mạnh ở nhiều vùng như:

Châu Âu Châu Mỹ, Ôxtraylia, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan

Hiện có 40 nước trồng hướng dương với diện tích khoảng 13 triệu ha, Thái Lan nằmtrong khu vực Đông Nam Á, điều kiện khí hậu tương tự như một số vùng ở Việt Nam, códiện tích hướng dương từ 1000 ha năm 1988 đến năm 1998 diện tích đã tăng lên 64000

ha với sản lượng hơn 60000 tan/nam

Qui trình sản xuất hướng dương trên thế giới được cơ giới hóa từ khâu làm đất đến

khâu thu hoạch và sau thu hoạch.

Hình 4.2: Mẫu máy đập và làm sạch hướng dương của Thai Lan.

b Việt Nam.

Cây hướng dương du nhập vào Việt Nam từ năm 1970, được trồng thí điểm nhiều nơi

ở miền Bắc Nhưng do nhiều nguyên nhân, việc trồng hướng dương lấy dầu không phát

triên.

-6-Từ cuối năm 1999 đến 2004, Viện Nghiên cứu Dầu thực vật — Tinh dau — Hương liệu

và Mỹ phẩm đã trồng thí nghiệm nhiều vùng ở Tây nguyên và các tỉnh Đông Nam Bộ vớidiện tích hơn 35 ha Kết quả bước dau rất khả quan, đem lại triển vọng dé phát triển câyhướng dương lấy dầu ở Việt Nam

Hiện nay, cách thu hoạch hướng dương được làm thủ công Dé tách hạt ra khỏi đĩa

hạt, người ta dùng hai đĩa hat chà xát vào nhau hoặc dùng thanh cây đập vao bông, sau đó

hạt được phơi từ 3 đến 4 ngày ngoài nắng và đem vào làm sạch rồi tồn trữ

4.2 Đặc điểm bông - hạt hướng dương khi thu hoạch /TL11/

Độ chín của đĩa hạt khi thụ hoạch: Hướng dương phải chín hoàn toàn dé đảm baochat lượng hat Thời điểm thu hoạch hướng dương vào khoảng 100- 120 ngày (tùy theomùa vụ) sau khi xuống giống Lúc nay, sự tích lũy dinh dưỡng trong hạt đạt mức tối da,phần bông và cỗ bông cuối xuống 2/3 chiều cao thân cây, khi mặt sau đĩa hạt chuyểnsang màu vàng nâu thì bắt đầu thu hoạch Trước thời điểm thu hoạch khoảng 7 — 10 ngày,người ta có thê ngắt lá hướng dương đề làm thức ăn cho gia súc mà vẫn không ảnh hưởngđến chất kượng hạt và năng suất thu hoạch

Độ ẩm hat: Độ âm hạt khi đập thích hợp trong khoảng 12 — 15% Âm độ quá thấplàm tăng hao phí rơi vãi từ khâu cắt gặt bông đến khâu đập tách hat và hạt dé bị tonthương trong quá trình đập Âm độ quá cao không đảm bảo chất lượng nhân, lực liên kếtgiữa hat với đĩa lớn, dé gây âm mốc

Độ ẩm đĩa hạt: Tương tự như hạt, âm độ đĩa hạt quá thấp, lam tang hao phí rơi vãi,

tăng độ ban phân ly qua máng trống, ảnh hưởng đến quá trình làm sạch Âm độ quá cao

tăng độ kết dính giữa hạt va dia hạt, cản trở quá trình tách hat, tăng khối lượng dia hạt

làm tăng chi phí năng lượng đập.

Các thông số về bông - hạt hướng dương khi thu hoạch:

Hiện nay có rất nhiều loại giống hướng dương lấy dầu, nhưng nhìn chung, kíchthước, khối lượng trung bình của bông - hạt hướng đương được tóm lược như sau:

- Kích thước bông: Đường kính: 170-230 (mm)

Bề dày: 64 (mm)

- Kích thước hạt: Chiều dai 12-14 (mm)

-Trong lượng 1000 hạt ( am độ 14%): 40- 50 (g)

-Tilé hạt chắc : 92- 96 %

Bông - hạt hướng dương hình dáng như hình dưới:

4.3 Các nguyên tắc làm việc và cấu tạo các bộ phận đập tách hạt đang sử dụng

-8-Nhược điểm: Vi thời gian vật liệu nằm trong khe hở đập nhỏ nên:

- Phải tăng vận tốc đập dé đập sạch do đó làm tăng độ vỡ hạt

- Hạt không kịp phân ly qua máng trống, độ hạt theo rơm tăng Do đó, cần có thêm

bộ phận giũ rơm nên kết cấu máy công kénh

Sự chuyển động của vật liệu trong bộ phận đập dạng tiếp tuyến:

Cấu trúc quan trọng nhất của bộ phận đập dạng tiếp tuyến là trống đập, máng trống

và khe hở trống — máng (khe hở đập) Trống đập là một vật quay mang năng lượng Khivật liệu đập được đưa vào khe hở đập, các thanh trống sẽ trực tiếp tác động vào khối vậtliệu đập Những cú đập này hoặc trực tiếp phá vỡ liên kết của hạt với thân hoặc nhờ đó

mà các hạt sinh ra quán tính tự tách ra khỏi thân.

Trong khe hở đập ta có thể xem như có n lớp vật liệu có vận tốc khác nhau Tuynhiên, mức độ khác nhau là rất nhỏ và có tốc độ gần bằng với trống đập Lớp vật liệu ởgan trống sẽ có tốc độ gần bang trống đập: V1=Vtr và lớn nhất Các lớp tiếp theo do có

ma sát nên có vận tốc nhỏ hơn: VI>V2>V3> >Vn

Hình 4.5: Sự phân bố vận tốc các lớp lúa trong khe hở đập.

Qua quá trình tác động vào khối vật liệu, trống đập kéo theo khói vật liệu qua khe hởđập Ở đây, nhiều lớp khác nhau bị kéo theo trống tạo nên sự chuyền động tương đối

nhau của các lớp vật liệu Nhờ sự chà xát giữa các lớp vật liệu, lớp vật liệu với mángtrống mà hạt sẽ rụng khỏi khối vật liệu đập Hạt bị rụng ra, lọt qua máng trống Và TƠI

xuống dưới, một số hạt không kip lọt xuống thì theo hỗn hợp ra ngoài khe hở đập

4.3.2 Bộ phận đập dọc trục:

Sự khác nhau về chuyền động của vật liệu trong 2 kiểu bộ phận đập tiếp tuyến và dọc

trục thể hiện trên hình sau:

Bộ phận đập tiếp tuyến Bộ phận đập dọc trục

Hình 4.6: Chuyén động của vật liệu trong các bộ phân đập.

Quỹ đạo dịch chuyền của vật liệu trong bộ phận đập dọc trục là đường xoắn ốc,quãng đường đi gấp nhiều lần so với bộ phận đập tiếp tuyến, số vòng quay xung quanhtrống đập từ 3 — 7 vòng tuỳ theo kết cầu bộ phận đập Vì vậy, nhược điểm của bộ phậnđập tiếp tuyến được khắc phục, độ sót, độ tôn thương hạt giảm, do có thể giảm tốc độtrống đập, đồng thời khả năng phân ly hạt hoàn toàn nên không cần bộ phận giữ rơm, kếtcầu máy đơn giản

Nhược điểm của kiêu máy này là năng suất thấp (so với máy đập tiếp tuyến cùng kích

thước) do thời gian vật liệu lưu lại trong bộ phận tăng.

Bộ phán đập dọc trục - trong đáp dạng thanh:

Đây là mẫu máy đầu tiên theo nguyên tắc đập dọc trục và dùng đề đập lúa mì

Cấu tạo:

-Tréng dap: Co cấu tạo đặc biệt được chia làm 2 phần:

+ Phần cánh vơ: Có nhiệm vụ vơ vật liệu từ băng chuyền và đầy vật liệu đến phầntiếp theo của bộ phận đập

+ Phần thanh đập chia làm 2 đoạn: Đoạn các thanh khía nghiêng và các thanh khíangắn Các thanh khía nghiêng có nhiệm vụ đập và chà xát khối vật liệu và giúp khối vậtliệu chuyền động theo quỹ đạo xoắn 6c và làm nó dịch chuyền dần theo chiều đọc trục.Các thanh khía ngắn tạo ra các xung lực làm tách hạt ra khỏi gié Đoạn các thanh khíathắng tiếp tục đập khối vật liệu làm phân ly hỗn hợp rơm - hạt trước khi đưa rơm ra

ngoài.

Hinh 4.7: Tréng dap doc truc (axial)Mang trống: Gồm 2 phan:

- Phan trụ tròn bao hết cánh vơ, bên trong có răng xoắn giúp chuyền khối vật liệu

vào khe hở đập.

- Phần tiếp theo gồm 2 nửa trụ tròn: Nửa trên có dạng tròn trơn làm nhiệm vụ bao

kín, nửa dưới là máng sàng làm nhiệm vụ phân ly hạt.

Hình 4.8: Trống đập và nắp trống của máy đập tiếp tuyến dọc trục răng trụ.

Bộ phận đập dạng trống răng trụ có cau tạo đơn giản hơn bộ phận đập dang trốngthanh Nhờ việc cấp liệu theo phương pháp tiếp tuyến với trong mà trống đập không cầnphải có phần cánh vơ rất phức tạp Vật liệu di chuyển dọc trục nhờ các gân xoắn bồ tri

trên nắp trông.

Bộ phận đập tiếp tuyến doc trục - trong đập dang răng ban:

1 ống thép tao mặt trống; 2 Răng trống; 3 Cánh hắt rơmHình 4.9: Cau tạo máy đập răng bản nghiêng máy đập tiếp tuyến- dọc trục răng trụ.

Ở dạng bộ phận đập này, các răng trụ thăng được thay thế bởi răng bản lắp có gócnghiêng trên tang trống Nhờ các góc nghiêng này mà trong quá trình đập, vật liệu dichuyên dọc trục mà không có gân xoắn trên nắp trồng Nhờ đó, máng trống bao hết chu

vi trong đập, làm tăng khả năng phân ly hạt

- Trạng thái bê mặt: Bề mặt hạt có thê nhắn, nhám, co gân, nhăn nheo

Tinh chat cơ lý của hạt có giới hạn rộng phụ thuộc vao nhiều yếu tố, dang và loạihat cây trồng, điều kiện khí hậu của vùng, dat , kĩ thuật và phương pháp làm đất, độ âm

= Ïð 2

Trong đó: k: Hệ số cản

y: Khối lượng riêng không khíF: Diện tích chắn của vật thé vuông góc với vận tốc (u — c)u: Vận tốc của quạt

u—c : Vận tốc tương đối của hạt so với luồng không khí

Gia tốc của lực R chuyên cho phần tử có khối lượng m được biểu thị:

R_k*y*Ƒ joo" ppt og apt

4.4.3 Khái niệm về lam sạch và phân loại hat

Hỗn hợp hạt thu được sau khi đập bằng máy gặt đập liên hợp hay máy đập bao gồm:Hạt tốt, hạt vỡ, hạt lép, vụn rơm và tạp chất cơ học khác Làm sạch và phân loại hạt làphân chia hỗn hợp nguyên liệu để loại bỏ đến mức tối đa các tạp chất và hạt khác lẫntrong khối nguyên liệu chính

4.4.4 Các phương pháp làm sạch và phân loại

Đề làm sạch và phân loại hạt, ta căn cứ vào đặc tính của hỗn hợp mà có các phương

pháp khác nhau.

- Phân loại theo kích thước:

e Sự khác nhau về chiều rộng và chiều dày, dé làm sạch và phân loại ta ding các

loại sang.

e Sự khác nhau về chiều dài, dé phân loại ta dùng trống phân loại

- Sự khác nhau về tính chất khí động, ta dùng hòm quạt gió, quạt, xyclon dé phân

loại.

- Sự khác nhau về hình dáng và trạng thái bề mặt, phân loại bằng sàng pakít, mángxoắn

- Sự khác nhau về tỉ trọng, phân loại bằng máy gắn đá, hòm tự phân

- Sự khác nhau về từ tính, phân loại bằng nam châm

- Sự khác nhau về độ dẫn điện, phân lọai dùng điện

- Sự khác nhau về màu sắc, phân loại bằng tế bào quang điện, phân ly điện từ

Trên các máy thu hoạch cây có hạt, khi làm sạch sơ bộ, chủ yếu dùng phương phápsang lắc kết hợp quạt thôi

a Làm sạch và phân loại bằng các loại sàng.

a Lỗ tròn

| J | b.L6 dai

Hình 4.10: Hình dang lỗ sàng

I chiều dài hat b.chiều rộng hạt

h chiều dày hạt

Hình 4.11: Các kích thước cơ bản của hạt

- Sang lễ tròn: Dùng dé phân loại, làm sạch hạt dựa vào sự khác nhau về chiều rộngcủa hạt, hạt muốn lọt qua lỗ sang dé dàng thì trong chuyển động của hạt phải có phanhảy, nghĩa là hạt phải dựng thắng đứng lên Khi chảy trên mặt sàng, hạt ở trạng tháinam, trục chính của hạt song song với mặt sang, do đó các hạt dài khó lọt qua lỗ sang hơnhạt tròn và hạt ngắn Đề cho hạt đài đễ lọt người ta dùng sàng lỗ tròn hình phễu có tácdụng dựng cho hạt đứng lên và như vậy sẽ dé lọt qua 16 sàng.

- Sang lỗ đài: Dùng dé phân loại dựa vào sự khác nhau về chiều day của hạt Nếuchiều dày d của hạt lớn hơn chiều rộng D của lỗ sàng thì hạt sẽ không lọt qua lỗ sàng,ngược lại nếu d < D thì hạt sẽ lọt qua lỗ sàng Đề hạt lọt qua dễ dàng hơn, người ta chếtạo lỗ có chiều đài lớn hơn nhiều so với chiều dài hạt cần phân loại

- Lỗ sàng tam giác: Dùng dé phân loại hạt có tiết diện hình tam giác, thường dùngtrong dây chuyền làm sạch vả phân loại mạch hoa

b Phân loại và làm sạch dựa vào tinh chất khí động học của hạt

a Phân loại hạt bằng dòng khi.

b Phân loại hạt bằng cách tung ra xa

œ Tìm

Những tính chất khí động học của phần tử phụ thuộc vào hình dáng, kích thước, khốilượng, trạng thái bề mặt của phan tử và vị trí của phan tử trong dong không khí cũng như

trạng thái của không khí.

Khả năng chống lại sức đây của dong không khí gọi là độ cản gió của phan tử Vì lựctác dụng của dòng khí phụ thuộc vào vị trí của phần tử trong dòng khí cho nên đối vớiphần tử có dạng dài phải dùng khái niệm độ cản gió riêng trung bình

Giả sử một phan tử nằm trong dòng khí thối thang đứng Nó chịu tác dụng bởi cáclực: Trọng lượng G hướng xuống dưới và lực cản Ri hướng lên trên, hợp lực của các lực

nói trên là lực phân loại hợp.

Rs = Gi- Ri

Nếu Ri > Gi thi Rs < 0 phan tử đi lên

Nếu Ra < Gb thi R; > 0 phan tử đi xuống

Nếu Ra = G3 thì Rs = 0 phần tử lơ lửng trong không khí

Vì vậy, theo lý thuyết thì có thể phân chia hợp thành 3 phần:

+ Phần 1: Các phần tử bay lên trên

+ Phan 2: Các phan tử rơi xuống dưới

+ Phần 3: Các phần tử nằm lại, không chuyên động.

Kết quả của sự phân loại là thu được hai phần: Một phần thoát ra ở cửa trên thiết bị

và một phần được lấy ra ở máng phía dưới, còn phần tử thứ 3 thì bị dòng hạt kéo lên trên

hoặc bị kéo xuống dưới Vì vậy muốn phân loại tốt phải chọn vận tốc dòng không khí

thích hợp.

4.4.5 Các phương pháp làm sạch trên các máy đập hiện nay.

Hiện nay, hầu hết hệ thống làm sạch trên máy đập, làm sạch hạt đều sử dụng kết hợpnhiều phương pháp nhằm nâng cao chất lượng làm sạch Trong đó, các mẫu máy thuhoạch sử dụng phô biến bộ phận làm sạch kết hợp sang lắc và quạt thối

Có hai loại: Sàng lắc đọc - quạt ly tâm, sàng lắc đọc - quạt đọc trục

- Phương pháp kết hợp sàng lắc dọc - quạt ly tâm có ưu điểm là phân lớp vật liệu trênsàng, làm cho khả năng phân loại tốt hơn, nhưng nó làm cản trở sự rơi của hạt qua sàng,

giảm năng suât.

= 16 2

1 Quạt gió 2 Tắm hứng gió

3 Vít tải hạt 4 Tắm dẫn hạt

5 Vít tải gié 6 Tắm trượt

7 Phan chặn gié gay 8 Sang trên

9 Sàng dưới

Hình 4.13: Sơ đồ hệ thống làm sạch sàng lắc dọc — quạt ly tâm

- Phương pháp sang lắc doc - quạt dọc trục thôi ngang có nhiều ưu điểm: Khi thôingang, luồng gió sẽ thôi sạch khỏi hợp những tạp chất nhẹ, bụi ban trong quá trình hạt rơi

từ máng phân ly xuống sàng trên, từ sàng trên xuống sàng dưới và từ sàng dưới xuốngmáng hứng hạt Ngoài ra, cách bố trí dòng hạt chảy ngược với luồng khí của quạt làmtăng độ sạch và là phương pháp có nhiều ưu điểm được sử dụng rộng rãi hiện nay Nhượcđiểm là phân bố dòng khí không đều trên khoảng không gian cần làm sạch

- Chuyên động của một phân tử lớp hạt được xem như chuyên động của một chat

điêm.

wl} =

- Lực cản chuyên động F tác dụng lên các phan tử trên mặt sàng tương tự như lực

ma sát, F = f*N (f: Hệ số qui ước bởi sự cản chuyên động theo bề mặt sàng)

- Hệ số f không phụ thuộc vào bề dày lớp và các yếu tô động học: Vận tốc dịchchuyền tương đối, tan số và biên độ đao động, góc nghiêng và hướng dao động của sang

- Lực cản không khí không ảnh hưởng đến lớp hạt chuyên động và có thé bỏ qua.Trong hầu hết các trường hợp, cơ cấu truyền động cho sàng được thể hiện theo hình

sau:

Sang được gan trên 2 thanh treo AD, BC hoặc 2 giá đỡ AD’, BC chuyên động nhờtay quay Bề mặt AB của sang là một nhánh hình bình hành ABCD hay ABC

VỊ trí của sàng được xác định bởi:

- œ: Góc nghiêng của sảng với mặt

phẳng nằm ngang

- 6: Góc nghiêng của hướng dao

động với phương ngang.

b Chuyển động tương đối của hạt

trên sàng:

Khi sàng chuyên động với điêu kiện

tương đối đối với sang

Với giả thiết góc a < @ ( @ là góc ma sát), thi hat sẽ nằm yên trên sàng khi sangkhông chuyên động

Chuyền động tương đối của hạt phụ thuộc vào các yếu tổ sau:

= ÏŠ <

- Hạt chuyền động từ A đến B là hạt chuyền động lên

- Hạt chuyên động từ B đến A là hạt chuyên động xuống

Sự chuyên động của hạt trên sảng được đặc trưng bởi hệ số k, gọi là chỉ số chế độ

- Hạt ở trạng thái tĩnh tương đối:k < ki, k < k¿

- Hạt chỉ chuyên động lên: ka>k>kt

- Hạt chỉ chuyển động xuống: kị >k>k¿

- Hạt chuyển động lên và xuống nhưng chuyền động xuống nhiều hơn: k > ki > ko

- Hạt chuyền động lên và xuống nhưng lên nhiều hơn: k > ky > ki

Ta có thé xác định góc phụ thuộc vào a và (ọ dé cho kị = ka, khi đó hạt có chuyểnđộng lên và xuống bằng nhau

si(ø+ø)_ sH(z~ø)

COS(£ +# +0) 7 cose —(g—a)|

Rút ¢ từ dang thức trên ta được:

we= sleot gta +) —cot g(j— ø)].

c Hạt nhảy lên khỏi sàng.

Đối với sàng lỗ tròn cần có hiện tượng hạt nhảy lên khỏi sàng, tuy nhiên không chonhảy mạnh quá, nhưng cần phải có dé hạt có thé dựng đứng, lọt qua lỗ sàng

« TƠ »

Khi hạt nhảy lên khỏi sàng, tức là khi phản lực N của sảng tác dụng lên hạt không còn nữa: N=0, N

Công thức xác định phản lực N trong cả 2 khoảng là:

N=m*g [cosa + k* sin( e + a) cosot J.

Điều kiện dé hạt nhảy lên khỏi sang:

- Trong khoảng phải:

Trị số q,, phụ thuộc vào thành phan hỗn hợp, loại hỗn hợp, độ 4m hỗn hợp và hệ số

roi Lt của sang.

Trị sô g,, đôi với sang làm sạch được ghi ở bảng sau.

a: Kích thước làm việc của lỗ sàng.

M: Kích thước trung bình của hạt.

Với chế độ động học tối thích, biểu thức trên có dạng cụ thể:

Đối với sàng lỗ tròn:

Ios =325*C, —400, kg/m2sĐối với sang lỗ dai:

lỗ, có một phan hạt có kích thước gan kích thước lỗ không kip rơi qua sàng, do đó càng

Nếu diện tích hữu ích của sàng là F, điện tích

các 16 sảng là Fo thì tỉ lệ pa gọi là hệ sô rơi

của sang, khả năng hạt lọt qua sang lớn hơn ứng

với sàng có hệ sô rơi lớn hơn.

Lỗ tròn thường phân bố trên tắm kim loại theo

hình 6 cạnh đều, cứ 3 lỗ làm thành tam giác đều, — Hình 4.16: Sơ đồ phân bố lỗ sàng

bồ trí như vậy làm tăng diện tích Fo, điện tích rơi

và bảo đảm độ bên sàng đều theo 3 hướng

Goi bán kính lỗ sang là r, khoảng cách giữa 2 mép lỗ là 2m Ta có diện tích sang ứng với mỗi lỗ:

Khoảng cách 2m phụ thuộc vào Vd ,(d=2r)

Theo tiéu chuan Lién X6:

0,942 < 2m <12Vd, mmGần đây người ta nghiên cứu thấy 2m ở trong giới hạn sau:

0,62 < 2m <08V/d, mmVới độ dày tắm kim loại t mm, tiết điện bền là 2mt

Điều kiện bền:

0,5<d*t<0,8

4.6 Lý thuyết tính toán và thiết kế quạt./TL4/ và /TL12/.

4.6.1 Tính toán luỗng không khí

Tính toán quạt là xác định các kích thước hình học chính của nó, số vòng quay,công suất cần thiết

Những số liệu cho trước để tính toán:

- Vận tốc làm việc của luồng khí thôi, vận tốc này được xác định bởi tính chất khí

Q=^À*gm, m?/sTrong đó : A: Số m không khí cần thiết do quạt chuyên đi ứng với mỗi kg hỗn hop

gm : Lượng cung cấp hỗn hop

Áp suất của luồng không khí: Theo vận tốc đã chọn ta xác định được áp suất động

học của quạt:

* Gila,

i, =# 5 —, mmHạOVới: +: Khối lượng riêng không khí, kg/mỶ

Áp suất tĩnh của hệ thống phụ thuộc vào cấu trúc, kích thước và loại sàng, trong tínhtoán gần đúng có thé chọn: hn = 15 + 30 mmH:O

ath vất Rivet x iG

Hệ sô thê tích: y =—

?

c Q5",

Công suat quạt: = H8 qué 75*m p

Với : 1: hiệu suất quạt

Cánh cong:

Cánh cong không gian (hình 4.18)

a Trung điễm uốn cong ngoài tang b Trung diém uốn cong trên cánh

Với: a:Bé rộng roto, mm

t : Bước cánh ( khoảng cách 2 đầu cánh), mm

4.6.5 Ton thất cơ khí trong quạt hướng trục

Tổn thất này chủ yếu là do ma sát trong 6 trục, đệm lót, bộ truyền động

75

4.7.1 Yêu cầu kỹ thuật của máy đập tách hạt và làm sạch:

- Chất lượng làm việc của máy đạt yêu cầu, các chỉ tiêu chất lượng của máy tronggiới hạn cho phép, tong tồn thất không quá 3%

- Bộ phận đập, làm sạch làm việc tốt

- Chi phí năng lượng riêng và chi phí lao động thấp

- Câu trúc máy gọn nhẹ, dé sử dụng và chăm sóc, an toàn cho người sử dụng.

4.7.2 Các yếu tô độc lập và phụ thuộc

a Các yếu tó độc lập

Quá trình đập và phân ly hạt trong bộ phận đập là một quá trình phức tạp Đó là va

đập của trống lên vật liệu, sự chà xát giữa vật liệu với vật liệu, giữa vật liệu với mángtrong, sự phân ly hạt ly tâm qua lớp vật liệu đập và phân ly phan vật liệu bị gãy vụn

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đập và phân ly hạt:

- Tính cơ lý của vật liệu: Độ chín, mức liên kết giữa hạt và bông, độ ầm thân và hạt,

dé đưa ra thông số tối ưu.

b Các yếu tô phụ thuộc.

Đây là các yếu tô đánh giá chất lượng, chi phí năng lượng và phan ánh quá trình đập

— phân ly trong bộ phận đập.

- Độ phân ly hạt và độ sạch hợp:

Phân tích quá trình phân ly hạt, tạp chất và độ sạch hỗn hợp nhằm đánh gía hiệu suấtphân ly theo chiều dài đoạn máng Biết quy luật và khả năng phân ly hạt từ đó tính toánthiết kế chiều dài bộ phận đập Đề hiệu suất phân ly cao, chiều dài trống và máng phân ly

hợp lý.

- Độ sạch hỗn hợp phần nào phản ánh sự chịu tác động của vật liệu trong quá trình

đập và chi phí năng lượng cho quá trình đập — phân ly.

Tỉ lệ phân trăm các chỉ tiêu trên:

Với: A: Trọng lượng hat phan ly, g.

B: Tổng trọng lượng hạt (= hạt phân ly + hạt ton that + hạt ton thương) g.C: Trọng lượng tap chất phân ly, g

D: Tổng trọng lượng tạp chất, g

- Độ tồn thất hat: Bao gồm độ sót, độ hạt theo rơm, độ hạt ra ở đầu sảng

- Độ sót: Tỉ lệ hạt chưa được đập còn dính trên bông.

r, == *100%

B

E: Trọng lượng hạt sót, g.

- Độ hạt theo rơm: Tỉ lệ hạt đã được đập tách khỏi thân nhưng không phân ly qua

máng trông, theo rơm ra ngoài.

28 =

T1, =F *100%

B

?

F: Trọng lượng hạt theo rom, g.

- Độ tổn thương hạt: Độ ton thuong hat bao gom hat vỡ, bóc vỏ va nut ngầm Nguyênnhân chính là do sự tác động của trống đập ở tốc độ cao, ngoài ra còn do kết cau cáccạnh, bề mặt tiếp xúc của bộ phận đập với vật liệu, hoặc do độ ầm hạt

T, = & «100%

B

G: Trọng lượng hat bi ton thương, g

Độ tôn thương hat tính bang cách lay mau thử:

- Độ ton thương được tính:

Trong đó: g‹: Trọng lượng mau thứi, g

gu: Trọng lượng hạt tôn thương trong mẫu thứi, g.

Lượng hạt vỡ và bóc vỏ được phân loại bằng mắt thường

Ti lệ hạt nứt ngầm được xác định nhờ vào tỉ lệ hạt nảy mầm hoặc phân biệt bằng cách

roi ánh sáng qua gia chứa vật liệu chuyên dùng.

- Chi phi năng lượng và chi phi năng lượng riêng:

Chi phí năng lượng tông cộng:

x

vi“ a 9550

M: Mômen xoắn, Nmn: Số vòng quay trống dap, v/p

9550: Hệ số chuyền đối

Chi phí năng lượng tông cộng N bao gồm No và Na, trong đó:

Chi phí năng lượng chạy không No để vượt qua quán tính của trống đập, ma sáttrong các 6 đỡ, chi phí phát sinh luồng gió trong bộ phận đập và cánh hat rơm

Na: Chi phí năng lượng dap, kW

Q: Năng suất vật liệu của may, tan/gid

- Năng suất máy:

Năng suất ở lần thí nghiệm thứ i:

N, = 2243600 , kg/h

mi

Năng suất lý thuyết của máy:

] HÀ

Với: tại: Thời gian từ lúc bat đầu đến lúc kết thúc cấp liệu, s

Qi: Trọng lượng hạt sạch thu ở cửa thu hạt, kg

4.8 Cơ sở lý thuyết của quá trình làm việc của bộ phận đập /TL2/

Giá trị vận tốc Vr của trống đập phụ thuộc váo dạng trống và vật liệu đập, được tính

dựa trên lý thuyết đập rụng hạt Qua thực nghiệm, vận tốc đập của bộ phận đập hướng

dương có giá trị tham khảo như sau:

Hướng dương Bộ phận đập loại răng Bộ phận đập loại thanh

Vận tôc trong dap, m/s 10+ 13 13 +15

«350 +

4.8.2 Lực đập.

Lực P cần thiết dé đập, theo V.P.Goriatskin là: P= Pi +F, N

Trong đó: Pi: Lực làm rung hạt biến dang vật liệu đập, Pi= v*m’

m’: Lượng cung cấp riêng, kg⁄s

F: Lực ma sát,F=f#P, N

f: Hệ số ma sát, f = 0,65 + 0,75 (đối với loại trông thanh )Vậy lực đập cần thiết:

h P=P+f*P=—— , Nne Pa oy

Gọi N là năng lượng chi phí cho trống làm việc với lượng cung cấp riêng Nănglượng đó gồm hai phan: Ni và N› tương ứng với hai loại lực cản trên

Tacó: NENI+N¿

Trong đó:

Ni = A.*@ + B*øœŸ, phần A*@ dé thắng ma sát trong các gối đỡ, thành phần B*ø déthắng lực cản không khí A, B là những hằng số phụ thuộc vào loại trống đập

Na = P*v, v: Vận tốc dai trong dap, m/s

Vậy, công suất cần thiết cho trống đập làm việc:

#,Š Ï ®

4.8.4 Các thông số cấu trúc bộ phận đập:

- Trống đập:

Chiều dài thiết kế sao cho phù hợp với lượng cung cấp

Đường kính đảm bảo điều kiện đủ mômen quán tính cần thiết, lắp đủ số thanh

Số lượng thanh đập đảm bảo cường độ va đập cần thiết, số thanh được xác định bởikhoảng thời gian giữa hai lần đập của hai thanh kề nhau At

Kết cấu máng trống phải đảm bảo khả năng cùng trống đập tách hạt và khả năng

phân ly qua máng trống tốt Kích thước lỗ máng tăng dan, khe hở máng trồng giảm dan

tt vi tri cung cap đến vị trí thoát của vat liệu

Góc bao được chọn ở mức tối đa có thể tăng quãng đường dịch chuyền của vật liệu

- Xác định các kích thước của bánh đai

- Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

e Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

4.9.3 Kiểm nghiệm then

- Then được xác định dựa vào đường kính trục chỗ lắp then

- Chọn tiết điện then b x h theo tiêu chuẩn, chọn chiều dài then 1

- Kiểm nghiệm về sức bền dập, sức bên cắt

- Tai trong tương đương: Q = (kv*R + m*Aj) *kn*kt

Các công thức tính toán bộ truyền đai, tính toán truc, kiểm nghiệm then và chọn gối

đỡ được trình bày chỉ tiết trong phần thực hiện đề tài