Đồ án thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang trong dây chuyền sản xuất thức ăn cho tôm

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN NUÔI TÔM 1.1 PHÂN LOẠI HỖN HỢP HẠT LƯƠNG THỰC- Trong dây chuyền sản xuất thức ăn hỗn hợp cho tôm thì khâu phân loại hỗn hợp hạt, hỗn hợp các

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì vậy việc nghiên

cứu và chế tạo các dây chuyền và thiết bị hiện đại là một việc rất cần thiết Việc nâng cao

công nghệ nhằm giải phóng sức lao động và nâng cao năng suất, tạo điều kiện làm cho đất

nước ngày càng giàu mạnh, nâng cao mức sống của người dân, đồng thời đuổi kịp với nền

công nghiệp hiện đại của thế giới

Để thực hiện được những công việc trên, chúng ta không ngừng học hỏi mà còn

phải vận dụng sáng tạo những điều đã học vào thực tế một cách có hiệu quả Đồ án tốt

nghiệp là bước khởi đầu cho các sinh viên làm quen với việc thiết kế và tác phong của

một người cán bộ kỹ thuật, tìm hiểu và đi sâu với các máy móc thiết bị trong thực tiễn

Đây thực sự không phải là một công việc đơn giản vì là vấn đề mới mẻ và chưa có

kinh nghiệm trong quá trình thiết kế nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự

góp ý và thông cảm của các thầy

Để hoàn thành được công việc thiết kế này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng

dẫn tận tình của thầy Đỗ Thế Cần và sự giúp đỡ của các bạn bè

Sinh viên thực hiện

LÊ ĐĂNG NHẬT

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN NUÔI TÔM 1.1 PHÂN LOẠI HỖN HỢP HẠT LƯƠNG THỰC

- Trong dây chuyền sản xuất thức ăn hỗn hợp cho tôm thì khâu phân loại hỗn hợp

hạt, hỗn hợp các thành phần thức ăn co tôm , hỗn hợp các sản phẩm trung gian và sản

phẩm cuối cùng được coi là khâu cơ bản

- Trong nguyên liệu đưa vào nhà máy luôn có lẫn các giống hạt khác, hạt dại, tạp

chất khoáng và tạp chất hữu cơ Mục đích của sự phân loại hỗn hợp hạt là thu được khối

đồng nhất các hạt cần đưa vào dây chuyền sản xuất chính Quá trình phân loại trong các xí

nghiệp sản xuất thức ăn hỗn hợp cho tôm gồm hai phần :

+ Loại tạp chất ra khỏi khối hạt

+ Phân chia khối hạt thành những hợp phần có chất lượng khác nhau để chế biến

riêng

1.2 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN NUÔI TÔM

Để tạo ra sản phẩm đúng tiêu chuẩn và đúng yêu cầu về chất lượng, qui trình sản

xuất thức ăn nuôi tôm cần có những công đoạn sau

1.2.1 Công đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu

Việc chuẩn bị nguyên liệu trước khi đưa vào máy nghiền là rất quan trọng vì nó

quyết định chất lượng và tiêu chuẩn của sản phẩm

Tính chất của hạt ngũ cốc được đặc trưng bởi cấu tạo thành phần hoá học, tính chất

cơ lý và tính chất hoá sinh của hạt

Tính chất của hạt có ảnh hưởng quyết định đến quá trình sản xuất

1.2.2 Công đoạn 2 : Nghiền các loại hạt

Nghiền hạt là một quá trình biến vật thể thành các phần tử nhỏ hơn nhờ lực phá vỡ

lớn hơn lực liên kết của các phần tử bột Có hai hình thức nghiền : nghiền đơn giản và

nghiền phức tạp

+ Nghiền đơn giản : là qúa trình biến vật thể thành các phần tử có kích thứơc xác

định, các phần tử này là sản phẩm cuối cùng của quá trình nghiền

+ Nghiền phức tạp : là quá trình biến vật thể rắn thành những phần tử có kíchthước nhỏ hơn, nhưng sau mỗi lần nghiền có phân loại và các phần tử có kích thước khácnhau được đưa vào các hệ nghiền khác nhau để tiếp tục nghiền cho nhỏ hơn.

Trong dây chuyền sản xuất bột cùng loại có thể áp dụng hình thức nghiền đơngiản hoặc nghiền phức tạp Nhưng trong sản xuất bột phân loại thì nhất thiết phải áp dụngphương pháp nghiền phức tạp

Tỷ lệ lấy bột (phần trăm bột lấy được từ hạt) cũng như chất lượng bột thành phẩm phụthuộc rất nhiều vào độ hoàn thiện của quá trình nghiền hạt Năng lượng tiêu hao của quátrình nghiền thường chiếm khoảng 50 - 80% tổng số năng lượng tiêu hao của toàn bộ dâychuyền sản xuất của các nhà máy

1.2.3 Công đoạn 3 : Định lượng nguyên liệu

Trong các dây chuyền sản xuất cần thiết phải định lượng nguyên liệu sản phẩm vàcác bán thành phẩm ở các công đoạn chế biến trung gian Nếu thành phẩm gồm nhiềunguyên liệu thì khâu định lượng để đảm bảo đúng tỷ lệ thành phần và khâu trộn để đảmbảo tính đồng đều là cần thiết Đặc biệt số xí nghiệp chế biến thức ăn hỗn hợp, thức ăn giasúc thì các máy định lượng, máy trộn và máy tạo viên là rất quan trọng

Thông thường các máy định lượng được lắp ngay dưới boong khe dưới đặt trướccác máy Dụng cụ định lượng thường là cân gián đoạn theo mẻ, dựa vào nguyên tắc địnhlượng Nhưng đồng thời đã có các máy định lượng làm việc liên tục theo nguyên tắc trọnglượng và thể tích

Các máy định lượng theo thể tích thường dùng các loại vật liệu có độ tơi, khốilượng riêng ít thay đổi để có sai số nhỏ như các loại hạt, loại bột,

1.2.4 Công đoạn 4 : Trộn khô các loại bột

Nguyên liệu để trộn bao gồm :

1 Bột gạo 4 Bột cá

3 Bột đậu nành 6 Bột tấmTrong sản xuất thức ăn hỗn hợp phục vụ cho nuôi tôm phải đảm bảo các thànhphần được phân bố đều trong toàn khối thức ăn, nghĩa là thức ăn phải thống nhất về giá trị

dinh dưỡng Đặc biệt là những thành phần có hoạt động sinh lý cao nếu không phân bốđều thì sẽ gây tác hại đến kết quả chăn nuôi.

Để các thành phần trong hỗn hợp thức ăn phân bố đều ta tiến hành trộn làm chohỗn hợp thức ăn thành một khối thống nhất Hệ số đồng đều Vc của hỗn hợp

n

x x x

Vc

n i i

Trong đó : x là giá trị trung bình của các thành phần trong mẫu (%)

x1 là giá trị của mẫu kiểm tra nào đó (%)

n là số lưộng mẫu kiểm traNếu trộn đều thì x1 gần bằng x lúc đó Vc  0, điều này chứng tỏ hiệu suất trộn rấtcao, ngược lại giá trị Vc càng lớn thì hiệu suất trộn càng thấp

Quá trình trộn thực hiện trong máy trộn gián đoạn hay máy trộn liên tục

1.2.5 Công đoạn 5 : Trộn bột nhão

Sau khi hỗn hợp bột khô được trộn đều thi ta cho nước vào hỗn hợp bột để tạo sựdính kết để ta ép viên

1.2.6 Ép viên

Tạo viên thức ăn chăn nuôi là định hình các hỗn hợp thức ăn sau khi trộn Mục

đích tạo viên là làm chặt các khối hỗn hợp, tăng khối lượng riêng và khối lượng thể tích(tới 1000  1300 kg/m3 ), làm giảm khả năng hút ẩm và oxy hoá trong không khí, giữchất lượng dinh dưỡng Nhờ đó, hỗn hợp thức ăn bảo quản được lâu hơn, gọn hơn, vậnchuyển dễ dàng hơn, giảm được chi phí vận chuyển và bảo quản Ngoài ra, đặc biệt đốivới chăn nuôi gia cầm và cá, tôm, việc phân phát và cho ăn thức ăn viên thuận lợi hơn vềchất lượng và độ đồng đều, tạo điều kiện để cơ khí hoá phân phát thức ăn

Chỉ số độ chặt của sản phẩm ép được biểu diễn bằng hệ số nén 

V và V1 - thể tích của hỗn hợp trước và sau khi ép (m3 )

1.2.7 Công đoạn 7 : Sấy sản phẩm

- Sau công đoạn ép sản phẩm ở dạng ướt nên để sản phẩm được đảm bảo lâu dàithì phải sấy Sản phẩm sau khi sấy có một độ ẩm nhất định ( 5  7% )

- Trong lĩnh vực chế biến thức ăn cho chăn nuôi thì tính chất nguyên liệu còn đadạng nhiều, cho nên người ta sử dụng nhiều dạng máy sấy chuyên dùng với các chế độsấy nghiêm ngặt

1.2.8 Công đoạn 8 : Sàng phân loại

- Sàng phân loại là dựa vào sự khác nhau về kích thước của hai thành phần cầnchia Có thể dùng sàng cố định hoặc sàng lắc ngang

- Tùy theo năng suất của nhà máy lớn hay nhỏ và sự khác nhau về tính chất của cácthành phần trong hỗn hợp mà tổ hợp sàng gồm một số sàng nhất định

1.2.9 Công đoạn 9 : Cân và đóng bao

Sau khi sàng phân loại xong sản phẩm được đưa qua khâu cân và đóng bao

1.3 SƠ ĐỒ CHUNG CỦA CẢ DÂY CHUYỀN

Từ những yêu cầu về kỹ thuật và công nghệ chế biến thức ăn cho chăn nuôi, taphải xây dựng một dây chuyền sản xuất chế biến thức ăn chăn nuôi để đáp ứng các nhucầu trên

CHƯƠNG 2 CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1 Máy trộn :

2.1.1 Đặt vấn đề :

Trong dây chuyền chế biến thức ăn nói chung , đặc biệt trong các xí nghiệp chếbiến thức ăn gia súc và nuôi tôm thường sử dụng máy trộn để thu được hỗn hợp sản phẩmgồm nhiều thành phần có tỷ lệ nhất định trộn lẫn với nhau và phân bố đều Thành phầncác chất dù được định lượng chính xác nhưng nếu không được đưa qua máy trộn làm việc

có hiệu quả thì chưa chắc đã thu được sản phẩm mà khi thành các liều nhỏ lại chứa đủ cácthành phần các chất theo tỷ lệ định trước

2.1.2 Các loại máy trộn :

a) Loại 1 : Máy trộn kiểu dùng cánh đảo

Hình 2.1 Sơ đồ máy trộn kiểu cánh đảo

78

3 Trục cánh đảo 7 Đế máy

4 Thùng chứa liệu 8 Cửa tháo liệuNguyên lý làm việc: các loại nguyên liệu thành phẩm được đưa vào máy trongthùng chứa 4 Động cơ 1 quay truyền qua hộp giảm tốc 6 và cặp bánh răng nón 5 làmquay trục canh đảo Nguyên liệu được trộn đều trong thùng chứa rồi xả cho công đoạntiếp theo qua cửa tháo liệu 8 Việc điều chỉnh thời gian trộn dài hay ngắn tuỳ theo tínhchất nguyên liệu và yêu cầu công nghệ

b) Loại 2 : Máy trộn vít xoắn nằm nghiêng

1

2 3

3 tới khớp các đăng 9 Sau thời gian đảo trộn đạt yêu cầu, mở van chắn của ống tháo sảnphẩm 4 để thu hồi sản phẩm bột hỗn hợp

Hình 2.3: Sơ đồ máy trộn kiểu vít ngang

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÁY TRỘN NGANG

3.1 MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG CẦN ĐẠT ĐƯỢC

3.1.1 Mục đích

Máy trộn nhằm để trộn sản phẩm sau khi đã xay tinh

Việc trộn những sản phẩm rời nhằm mục đích có được những khối lượng đồngnhất trong quá trình sản xuất sản phẩm thực phẩm Hiệu quả của máy trộn sản phẩm thựcphẩm rời được xác định bằng thời gian cần thiết để nhận được độ trộn yêu cầu Các nhân

tố ảnh hưởng đến quá trình trộn gồm có một số nhân tố sau :

- Khối lượng riêng của các vật liệu trộn

Máy trộn kiểu này làm việc liên tục và sản phẩm chủ yếu được trộn bằng cánhhướng tâm còn cánh hướng trục chủ yếu làm nhiệm vụ dịch chuyển vật liệu vào vị trí làmviệc của cánh hướng tâm theo hướng dọc trục

3.2 Lựa chọn phương án thiết kế

- Đối với máy trộn có 3 phương án

+ Phương án 1 : Dùng cánh quạt để trộn nên chủ yếu dùng để trộn thức ăn khô vàrời nhưng chiếm không gian lớn và hệ thống dẫn động thiết kế phức tạp

+ Phương án 2 : Đây là phương án có công suất dẫn động hệ thống tiết kiệm nhấtnhưng máy trộn kiểu vít nghiêng này chiếm một không gian lớn nên rất trở ngại trong

việc vận chuyển vật liệu đến thùng trộn Ngoài ra việc lắp đặt hệ thống cũng gặp nhiềukhó khăn.

+ Phương án 3 : Nguyên liệu trong thùng có thể trộn được liên tục từ cửa nạp liệu

tới cửa xả, đảm bảo độ trộn đều Máy trộn kiểu này trộn được hỗn hợp khô hoặc ẩm Lựachọn phương án này là phù hợp với điều kiện thiết kế và dây chuyền thiết bị

+ Năng suất của máy trộn : Được xác định bằng năng suất của cánh trộn

Gọi tcr : thời gian trộn được xác định bằng năng suất của cánh trộn (giờ )

V : thể tích của sản phẩm trong thùng chứa của máy trộn đó ( m3 )

Q : năng suất cánh trộn của máy trộn (m3 /h )

Ta có

cr t

V

Q  ( XI-38)[1]

tcr được xác định theo thực nghiệm, tcr = 45 phút

V=L.S (2-1)Gọi L : chiều dài thùng trộn (mm)

S : diện tích mặt cắt ngang sản phẩm trong thùng trộn (mm2 )

Vì vật liệu là dạng khô, rời nên mức sản phẩm trong thùng trộn ở ngang chiềucao lớn nhất của cánh trộn Ta tính được :

S = 2

1.R2Với R là bán kính cong của thùng trộn (mm )

Từ (2-1) V=L.S=1,6.0,769=1,23( m3 )

Hình 3.2 Kích thước của cánh hướng tâm

Cả hai loại cánh trộn nằm ngang và thẳng đứng được lắp với trục trộn bằng mốighép bulông trên các cánh đỡ trung gian hàn trên trục

3.3.2 Xác định tốc độ của cánh trộn :

Các cánh hướng tâm của máy trộn nghiêng một góc  với trục quay , dokết quả tác dụng của những cánh ấy, sản phẩm được dịch chuyển hướng tâm và hướngtrục

8040

8

A

A A

Mức sản phẩ m

l

a Vht

a/32a/3

Đường trục quay

Hình 3.5 : Sơ đồ tính toân dùng để xâc định tốc độ chuyển động của sản phẩm

dưới tâc dụng của cânh hướng tđm

-Để xâc định tốc độ hướng tđm v tb của điểm đặt hợp lực câc llực cản của sản phẩmtâc dụng lín cânh hướng tđm , ta nghiín cứu mặt cắt của cânh trộn dùng cânh đảo theo

mặt phẳng vuông góc với đường trục quay

Như ta thấy ở hình vẽ trín trín cânh hướng tđm tâc dụng những lực cản rất nhỏ,

đại lượng của những lực cản ấy tăng theo định luật đường thẳng, phụ thuộc văo độ nhúng chìm của câc đoạn cânh văo trong sản phẩm Vì dạng biểu đồ của những lực rất nhỏ tâc

dụng lín sản phẩm lă hình tam giâc nín điểm đặt hợp lực của những lực ấy đặt trín một đoạn lă a/3 kể từ đầumút cânh Nếu ta ký hiệu a lă chiều dăi phần nhúng chìm của cânh trong sản phẩm Đại lượng a năy lă một biến số phụ thuộc văo độ nhúng chìm của cânh hướng tđm văo trong sản phẩm, có nghĩa lă phụ thuộc văo góc quay của cânh 

Tốc độ hướng tđmv ht trùng với lực E ht Đại lượng tốc độ v ht được xâc định bằng

r

 , trong đó bân kính r lă khoảng câch từ đường trục quay đến trọng tđm của cânh nhúng

chìm trong sản phẩm , Đại lượng r biến đổi và phụ thuộc vào đại lượng a , nghĩa là

b l l

a

v ht

/,cos

3

)

cos2(

)]

cos

(3

1[)31(

Với l : Chiều dài cánh (m) , l = 0.19 (m )

 : Góc quay của cánh (đô ) ,  = 22,50

b : Khoảng cách từ đường trục quay đến mức sản phẩm (m ) , b = 0 (m)  : Tốc độ quay của cánh (rad/s )

)/(

.3

)

cos.2(

s rad



 Thay các số vào công thức (2- 9) ta được :

)/(66,0

30

50.5

.22cos3

)5.22cos19.02(

1

0

0 1

s m v

v htC

0 v ht

v  = 0,66x cos450 sin450 = 0.33(m/s)

+ Với cánh C3 ta có :

Tương tự với cánh C1 ta cũng có

( / )

cos.3

)

cos.2(

30

50.5

.67cos3

)5.67cos19.02(

3

0

0 3

s m v

v htC

Biết tôc độ v th có thể xác định tốc độ hướng trục v0 sẽ bằng :





 cos sinsin

R n

+ Trong quá trình trộn nguyên liệu sẽ vung toé về phía cửa nạp liệu Để nguyên liệu trộn được đảm bảo trộn một cách tuần hoàn thì vít xoắn phải đảm bảo cho nguyên liệu được đưa trở lại buồng trộn Vì vậy ta phải xác định góc xoắn của đường vít sao cho đảm bảo nguyên liệu được đưa trở lại với cùng một lượng như vậy

Ta xét một phần tử nguyên liệu bất kỳ

57,0

302

50100.50

33,0cot

cot.302.50.cot

.sin

cos.sin

r V

Khi chọn động cơ điện ta chọn theo chỉ tiêu về công suất

Công suất của động cơ điện : dc ct

N

Với Nct : Công suất cần thiết

 : Hiệu suất của các động cơ truyền động

 = 0,972.0,92 1 0,9953

 = 0,87Thay các giá trị vào (2 -11) ta có :

)(34,487,0

78.3

5,1



dm

m M

M

; max 2,0

dm M

M

; min 0,8

dm M M

Khối lượng động cơ 66,5 Kg

3.3.4.2 Phân phối tỷ số truyền :

IV

Hình 3.7 : Sơ đồ động hộp giảm tốc

Tỷ số truyền :

t

dc n

3.3.4.3 Thiêt kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh :

a) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng :

Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ : thép 45, bánh răng lớn : thép 35, đều thườnghóa (Bảng 3 - 6)[ 2]

Cơ tính của hai loại thép này (Bảng 3 - 8) [ 2]

Thép 45

b = 600 (N/mm2 ) ch = 300 (N/mm2 )

HB = 190( phôi rèn, giả thiết đường kính phôi dưới 100mm )

Thép 35

b = 500 (N/mm2 ) ch = 260 (N/mm2 )

n : số vòng quay trong một phút của bánh răng

T : tổng số giờ làm việcT= 2.3.300 5=9000 h

kỳ cơ sở N0 = 107 (Bảng 3 - 9) [ 2 ]

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn :

[  ]tx2 = 2,6.160 = 416 ( N/mm2 ) (Bảng 3 - 9 ) [ 2 ]Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng nhỏ :

k K

.]

K : hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

K = 1,8 ( Bánh răng bằng thép thường hoá )

-1 : giới hạn mỏi uốnThép 45 : -1 = 0,43 600 = 258 (N/mm2 )Thép 35 : -1 = 0,43 500 = 215 (N/mm2 )

Vậy ứng suất uốn cho phép :

8,1.5,1

258.5,1]

215.5,1]



Trong đó b : chiều rộng bánh răng

6

.)

.][

10.05,1()1(

n

N K i

i A

5,5.3,1)

3.416

10.05,1()13

Vì tải trọng không thay đổi và HB < 350 nên hệ số tập trung tải trọng Ktt = 1

Hệ số tải trọng động Kđ :

- Giả sử

sin

.5,

2 m n

b 

- Cấp chính xác chế tạo bánh răng : 8

- Vận tốc vòng v = 4,36 (m/s)Tra bảng (3 - 14) [ 2] tìm được hệ số tải trọng động Ktt = 1,4

Vậy K = Ktt.Kđ = 1,4 gần đúng với chọn sơ bộ nên ta không cần tính lạikhoảng cách trục A

Như vậy có thể lấy chính xác A = 115mm

h) Xác định môdun, số răng, và góc nghiêng của răng :

Môdun pháp mn = (0,01 0,02).A

= (0,01 0,02).115 = 1,15 2,3(mm)Lấy mn = 2 mm

Chọn sơ bộ góc nghiêng  = 100 ; cos = 0,985

Tổng số răng của hai bánh :

Số răng bánh nhỏ :

28

)13(2

985,0.115.2)1(

cos 2

A z

Theo công thức (3 - 28 )[ 2] ta có :

0,9826

115.2

2.113

Chiều rộng bánh răng :

b = A A = 0,4.115 = 46 (mm)Kiểm tra theo điều kiện :

26,9( )

186,0

2.5,2sin

.5,2

mm

m



i) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng :

Tính số răng tương đương theo công thức (3 - 37)[ 2]

- Bánh nhỏ : 30

9826,0

28

3

td z

- Bánh lớn : 89

9826,0

84

3

td z

5,5.3,1.10.1,

Đối với bánh răng lớn :

2700,,517451 23,55( / 2)

2

1 1

y

y u

 u2 < []u2 = 119,4 (N/mm2 )

982,0

84.2

5,5.10.55,9

364,0.1271cos

20

3.3.4.4 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm :

Bộ truyền bánh răng cấp chậm tính toán tương tự như bánh răng cấp nhanh Saukhi tính toán theo khoảng cách trục A = 115 mm ta được các thông số hình học chủ yếunhư sau :

Môdun pháp : mn = 2 mm

Tổng số răng : 113

2

982,0.115.2





t z

z1 = 113/4 = 28 ; z2 = 3.28 = 84Chiều rộng bánh răng : b = 0,4 115 = 46 (mm)

Góc nghiêng răng : 0,9826

115.2

2.113

57( )

982,0

28.2

982,0

84.2

= 57 - 2,5.2 = 52 (mm)

Di2 = 172 - 2,5.2 = 167 (mm)

Lực vòng : 1271( )

1450.57

5,5.10.55,9

364,0.1271cos

20

Bộ truyền ngoài là bộ truyền xích Truyền động xích có kích thước nhỏ gọn, khilàm việc không có trượt ( trượt đàn hồi và trượt trơn ), hiệu suất khá cao, lực tác dụng lêntrục tương đối nhỏ, có thể truyền động với khoảng cách trục lớn.

a) Số liệu ban đầu và một số yêu cầu :

Chọn số răng của bánh dẫn z1 = 25 răng

Ta có số răng của bánh bị dẫn z2 = 25.3,2 = 80 ( răng )

Trong đó Kđ : hệ số xét đến tính chất của tải trọng ngoài, Kđ = 1 (Tải trọng êm)

KA : hệ số xét đến chiều dài xích, xét A < 25t nên KA = 1,25