NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM MÁY NGHIỀN NGÔ MẢNH KIỂU TRỤC MNT – 200 NĂNG SUẤT 200 kgh

Các kết quả thu được: + Đã thiết kế, chế tạo máy nghiền ngô mảnh kiểu trục MNT – 200 đạt năng suất 200 kg/h, công suất động cơ 1,5 kW, chất lượng sản phẩm nghiền đạt yêu cầu thức ăn phụ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM MÁY NGHIỀN NGÔ MẢNH KIỂU TRỤC MNT – 200

NĂNG SUẤT 200 kg/h

Họ và tên sinh viên: DƯƠNG THỊ HỒNG

Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM

Niên khóa: 2007 – 2011

Tp Hồ Chí Minh Tháng 06 năm 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM MÁY NGHIỀN NGÔ MẢNH KIỂU TRỤC MNT – 200

NĂNG SUẤT 200 kg/h

Họ và tên sinh viên: DƯƠNG THỊ HỒNG

Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM

Niên khóa: 2007 – 2011

Tp Hồ Chí Minh Tháng 06 năm 2011

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM MÁY NGHIỀN NGÔ MẢNH KIỂU TRỤC MNT – 200

Giáo viên hướng dẫn:

TS Nguyễn Như Nam

Tháng 6 năm 2011

CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cám ơn:

Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm TPHCM

Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí – Công nghệ cùng quí thầy cô đã tận tình dạy

dỗ và truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức quí báu trong suốt thời gian học tập tại trường

Đặc biệt thầy Tiến sĩ Nguyễn Như Nam, giảng viên Khoa Cơ khí – Công nghệ Trường Đại học Nông Lâm TPHCM, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Tập thể sinh viên lớp DH07CC đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm máy nghiền ngô mảnh kiểu trục MNT – 200” được tiến hành trong thời gian từ 15/3/2011 đến 14/6/2011 Phương pháp thiết kế máy nghiền ngô mảnh kiểu trục MNT – 200 theo phương pháp thiết kế máy chế biến và lý thuyết tính toán máy nghiền hạt kiểu trục

Các chi tiết và bộ phận của máy nghiền MNT – 200 có công nghệ chế tạo theo họ công nghệ chế tạo các chi tiết máy điển hình

Khảo nghiệm MNT – 200 theo phương pháp khảo nghiệm đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của máy chế biến nông sản

Các kết quả thu được:

+ Đã thiết kế, chế tạo máy nghiền ngô mảnh kiểu trục MNT – 200 đạt năng suất 200 kg/h, công suất động cơ 1,5 kW, chất lượng sản phẩm nghiền đạt yêu cầu thức ăn phục vụ chăn nuôi gia cầm dạng chăn thả tự do

Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

TS Nguyễn Như Nam Dương Thị Hồng

2.2 Cấu tạo và lý thuyết tính toán máy nghiền trục 8 2.3 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về máy

nghiền trục

18

2.3.1 Kết quả nghiên cứu trong nước 18 2.3.2 Kết quả nghiên cứu về máy nghiền trục trên thế giới 19 2.4 Ý kiến thảo luận và đề xuất nhiệm vụ của đề tài 21

2.4.2 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 21 Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1 Nội dung nghiên cứu 22 3.2 Phương pháp nghiên cứu 22 3.2.1 Phương pháp thiết kế 22 3.2.2 Phương pháp chế tạo 22 3.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 23 3.3.1 Các thông số trong nghiên cứu thực nghiệm 23 3.3.2 Phương pháp thiết kế (bố trí) thí nghiệm 23 3.3.3 Dụng cụ và phương pháp đo đạc 23 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Cơ sở lựa chọn mô hình máy nghiền ngô mảnh 27 4.1.1 Tính chất cơ lý của hạt ngô 27 4.1.2 Yêu cầu sản phẩm sau khi nghiền mảnh 27 4.1.3 Chọn mô hình máy nghiền ngô mảnh 27

4.2 Thiết kế mô hình máy nghiền ngô mảnh dạng trục có

răng năng suất 200 kg/h

29

4.2.1 Mục đích thiết kế 29

4.2.2 Các số liệu thiết kế ban đầu 29

4.2.3 Kết quả tính toán thiết kế 29

4.3 Công nghệ chế tạo máy nghiền MNT – 200 36

4.3.1 Các chi tiết tiêu chuẩn hóa 36

4.3.2 Công nghệ chế tạo các chi tiết họ hộp 37

4.3.3 Công nghệ chế tạo các chi tiết họ trục 37

4.3.4 Công nghệ chế tạo các chi tiết họ thanh – tấm 38

4.3.5 Công nghệ chế tạo và nhiệt luyện ru lô nghiền 38

4.3.6 Công nghệ chế tạo các chi tiết họ càng 40

4.4 Khảo nghiệm 41

4.4.1 Bố trí thí nghiệm 41

4.4.2 Khảo nghiệm không tải 41

4.4.3 Khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 43

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên hạt 10 Hình 2.3 Profin và kích thước rãnh răng khía của trục 12

Hình 2.5 Quỹ đạo bay của hạt từ cặp trục rải liệu sang cặp trục

nghiền

14

Hình 2.8 Máy nghiền trục của công ty Hebei Huangpai Machines

Hình 3.3 Đồng hồ đo cường độ dòng điện KYORITSU – 2017 -

DIGITAL CLAMP METER

25

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý mô hình máy nghiền ngô mảnh dạng trục 28

Hình 4.3 Sơ đồ lực tác dụng lên trục lắp trục nghiền 33

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây ngành chăn nuôi gia cầm ở nước ta ngày càng phát triển, đáp ứng cơ bản nhu cầu thực phẩm trong nước Công nghệ chăn nuôi gia cầm rất phong phú, bên cạnh phương pháp chăn nuôi truyền thống kiểu chăn thả tự do còn có kiểu chăn nuôi công nghiệp kiểu nhốt chuồng Xuất phát từ thị hiếu của người tiêu dùng “thích dùng” sản phẩm chăn nuôi kiểu chăn thả tự do truyền thống do kiểu chăn nuôi này “cho” chất lượng sản phẩm chăn nuôi cao hơn Đáp ứng cho hình thức chăn nuôi mới này là các kiểu chăn nuôi “gà thả vườn”, “gà thả đồi” Mặc dù, chất lượng sản phẩm chăn nuôi gia cầm “được cải thiện”, nhưng

so với sản phẩm chăn nuôi truyền thống thì vẫn còn khoảng cách rất lớn Phần vì giống gà vẫn theo là loại gà công nghiệp, phần vì thức ăn dùng trong chăn nuôi là thức ăn công nghiệp Trở ngại chính là thức ăn trong môi trường chăn thả tự nhiên không thể đáp ứng được mật độ nuôi cao Vì vậy, việc tạo ra loại thức ăn dùng chăn nuôi kiểu “thả vườn, hay thả đồi”gần với thức ăn tự nhiên, mang tính cấp thiết, và tính thời sự cho ngành chăn nuôi gia cầm hiện nay Theo các nhà chăn nuôi thì bắp hạt là loại thức ăn rất tốt cho gia cầm, không những đối với chăn nuôi kiểu “nhốt buộc” lẫn “thả vườn và thả đồi” Loại nguyên liệu này cho chất lượng sản phẩm chăn nuôi rất cao cả về màu sắc lẫn mùi vị Bắp hạt (chủ yếu là hạt bắp vàng) được lựa chọn làm nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi gia cầm truyền thống chính là do hạt bắp vàng chứa nhiều caroten và các sắc tố khác, do đó làm cho lòng đỏ trứng vàng hơn cũng như làm cho sữa và mỡ của gia súc có màu đặc trưng được người tiêu dùng ưa chuộng Ngô chứa khoảng 720-800 g tinh bột/kg chất khô và hàm lượng xơ rất thấp, giá trị năng lượng trao đổi cao 3100-3200 kcal/kg Hàm lượng protein thô trong ngô biến động lớn từ 80-120g/kg phụ thuộc vào giống Tỷ lệ chất béo trong hạt ngô tương đối cao (4-6%) chủ yếu tập trung

trong mầm ngô Bột ngô bảo quản khó hơn hạt vì chất béo dễ bị oxy hoá Gia súc, gia cầm tiêu hoá tốt các chất dinh dưỡng trong hạt ngô (tỷ lệ tiêu hoá xấp xỉ 90%) Tuy nhiên, không thể sử dụng trực tiếp hạt bắp ở dạng nguyên thuỷ, vì sẽ làm cho vật nuôi khó ăn cũng như khó tiêu hoá Việc nghiền hạt bắp thành dạng bột để rải xuống đất (vì chăn thả tự do) cũng sẽ gây lãng phí lớn Thích hợp nhất là bắp hạt được nghiền thành những mảnh nhỏ đạt kích thước từ 2  4 mm Với kích thước này, gia cầm sẽ dễ dàng tìm thấy trên mặt đất để tránh lãng phí và khả năng tiêu hoá cũng tốt hơn

Theo yêu cầu về kích thước sản phẩm nghiền thì hầu hết các loại máy nghiền hạt hiện tại trong nước đều không đáp ứng Vì từ trước đến nay, yêu cầu kỹ thuật đặt

ra cho khâu nghiền là sản phẩm đạt độ nhỏ từ 0,2  0,8 mm, thậm chí khi nghiền siêu mịn yêu cầu  0,25 mm Để đạt yêu cầu này, máy nghiền được sử dụng trong sản xuất thức ăn gia súc là máy nghiền búa Với loại máy nghiền này, không có khả năng “bẻ” nhỏ hạt bắp thành những mảnh nhỏ và hạn chế khả năng sinh bụi bột

Một nguyên lý nghiền được sử dụng phổ biến trong chế biến nông sản, công nghiệp hoá chất, xây dựng là máy nghiền trục Đây là loại máy nghiền dùng để nghiền mịn hạt lương thực (nghiền bột mỳ, bột cà phê), nghiền mịn hoá chất dạng dẻo để làm sơn, hay dùng “bẻ viên”thức ăn chăn nuôi Ưu điểm của loại máy nghiền này là hạn chế việc gia tăng nhiệt độ, mức độ phân tán kích thước sản phẩm nghiền, mức độ khuyếch tán vật liệu hao mòn của thiết bị vào sản phẩm nghiền, chi phí năng lượng trong quá trình nghiền

Đề tài đã chọn hướng nghiên cứu máy nghiền trục làm nguyên lý cho máy nghiền ngô mảnh

Từ yêu cầu thực tế của sản xuất, được sự chấp thuận của Hội đồng khoa học Khoa Cơ Khí – Công Nghệ và Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của Thầy.TS Nguyễn Như Nam, chúng tôi thực hiện đề tài:

“ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm máy nghiền ngô mảnh kiểu trục MNT – 200 năng suất 200 kg/h”

1.2 Mục đích

Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy nghiền ngô hạt (bắp hạt)

kiểu trục thành ngô mảnh phục vụ cho chăn nuôi gia cầm theo phương pháp chăn nuôi truyền thống

Tính khoa  học của  đề tài: lựa chọn nguyên lý nghiền thích hợp cho việc nghiền 

ngô hạt thành ngô mảnh phục vụ cho chăn nuôi gia cầm theo phương pháp chăn nuôi truyền thống.  

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:  kết quả nghiên cứu sẽ được triển khai và ứng dụng 

trực tiếp vào sản xuất, là cơ sở tạo ra một mẫu máy nghiền mới trong nước góp phần phát triển chăn nuôi gia cầm theo hướng bền vững, tạo ra sản phẩm có giá thành thấp, có chất lượng và tính cạnh tranh cao.   

Tôi  xin  chân  thành  cám  ơn  sự  quan  tâm  và  chỉ  dẫn  của  Quí  Thầy  –  Cô  trong  và ngoài  khoa  Cơ  khí  –  Công  nghệ,  trường  Đại  học  Nông  Lâm  Thành  phố  Hồ  Chí Minh. 

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng gia công

2.1.1.1 Giới thiệu chung

Ngô (bắp) có tên khoa học là Zea Mays L thuộc họ hòa thảo graminae Ngô

là một trong số các loại cây lương thực được trồng phổ biến ở Việt Nam Ngô hạt

là nguyên liệu chính để sản xuất thức ăn chăn nuôi Đây cũng là loại lương thực chính của một số đồng bào dân tộc các tỉnh Phía Bắc, Tây Nguyên Lượng ngô hạt

sử dụng làm thức ăn chăn nuôi chiếm tới trên 80 % sản lượng thu hoạch của cả nước Số còn lại được dùng làm lương thực, hay chế biến một số loại thực phẩm cho người như bột ngũ cốc, bột ngô, hay các món ăn dạng súp.Trong thức ăn chăn nuôi gia cầm, ngô hạt là loại nguyên liệu không thể thiếu được Do chăn nuôi phát triển và tăng trưởng với tốc độ cao, nên nhu cầu ngô hạt trong nước cũng tăng theo

Theo số liệu thống kê thì diện tích trồng ngô ở nước ta tăng từ 431,8 nghìn

ha (năm 1990) lên đến 1.125,9 nghìn ha (năm 2008) với tổng sản lượng tăng từ

671 nghìn tấn (năm 1990) lên đến 4.531,2 nghìn tấn (năm 2008) Mặc dù gia tăng

cả về diện tích, năng suất, sản lượng trồng ngô, nhưng sản xuất trong nước vẫn không đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong nước Vì vậy mỗi năm nước ta phải nhập từ nước ngoài hàng trăm ngàn tấn ngô hạt từ các nước Ấn Độ, Mê Xi Cô,

Mỹ, Thái Lan,…

Ngô ở trong nước được trồng tập trung chủ yếu ở các tỉnh Đồng Bằng Bắc

Bộ, Tây Nguyên, An Giang (Đồng Bằng Sông Cửu Long) và trồng phân tán ở khắp các địa phương trong cả nước

Bảng 2.1 trình bày diện tích và sản lượng trồng ngô có so sánh với cây lúa ở nước ta trong những năm gần đây

Bảng 2.1 Thống kê diện tích trồng và sản lượng lúa ngô

các loại ngũ cốc đạt tới 3300-3450 Kcal/kg Trong xây dựng khẩu phần thức ăn chăn nuôi, ngô hạt được dùng điều chỉnh mức năng lượng trong thức ăn hỗn hợp Hạt ngô có 8-10% protein thô, 2% xơ, 4,5% lipid, 0,1 % canxi, 0,3 % phospho tổng số Ngô vàng nhiều caroten (tiền vitamin A) làm lòng đỏ trứng vàng, da vàng, thịt ngon Ngô là nguyên liệu dễ tiêu hoá, mức độ tiêu hoá đạt đến 85-90% lại thơm ngon nên gia súc, gia cầm rất thích ăn

Theo Lê Hồng Mận và Nguyễn Thanh Sơn (2001) cho biết thành phần dinh dưỡng của hạt ngô và các hạt lương thực khác trình bày như bảng 2.2

Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng một số loại nguyên liệu thức ăn

Nguyên

liệu

Năng lượng

trao đổi(Kcal/kg)

Protein thô (%)

Mỡ thô (%)

Xơ thô (%)

Canxi (%)

Phospho (%) Lyzin (%)

Methionin (%) Cao

tố aflatoxin gây ngộ độc làm gà con chết hàng loạt, gà mái giảm đẻ, tuyệt đối

không cho gà ăn ngô mốc Chọn ngày nắng ấm để thu hoạch ngô và phơi ngay, nếu gặp trời râm, mưa phải sấy cho khô có độ ẩm dưới 13%

Qua phân tích thành phần dinh dưỡng của hạt ngô cho ta thấy ngô có vai trò quan trọng trong khẩu phần thức ăn của gia cầm Ngoài ra, ngô được trồng nhiều

và rải đều trên khắp cả nước cho nên việc lựa chọn ngô để làm thức ăn chăn nuôi theo phương pháp chăn nuôi truyền thống là phù hợp nhất

b Một số tính chất cơ lý của ngô hạt

Các tính chất cơ lý của hạt ngô ảnh hưởng đến quá trình nghiền bao gồm: + Khối lượng riêng hay mật độ của hạt ngô  (kg/m3) Khối lượng riêng  là đại lượng ảnh hưởng đến vận tốc và ứng suất phá huỷ hạt Khối lượng riêng của hạt ngô  được xác định bằng phương pháp cân thuỷ tĩnh

+ Khối lượng thể tích của ngô hạt  (kg/m3) là khối lượng của một đơn vị thể tích của ngô hạt Khối lượng thể tích  là đại lượng ảnh hưởng đến kích thước các bộ phận chứa, bộ phận gia công, năng suất vận chuyển Khối lượng thể tích của ngô hạt  được xác định theo công thức:

 = G/V Trong đó: G là khối lượng nguyên liệu đổ đầy một hộp có thể tích V

+ Độ ẩm W (%) của hạt ngô và sản phẩm nghiền (bột ) Đây là đại lượng vật lý ảnh hưởng đến ứng suất phá vỡ hạt, các thông số khí động và thành phần dinh dưỡng của ngô hạt Theo phương pháp thông thường, người ta dùng tủ sấy sấy ở nhiệt độ 1050C liên tục trong 6 giờ ba mẫu hạt hay sản phẩm nghiền trong mỗi hộp nhôm với khối lượng ban đầu ga = 10 gam Lấy ra cân lại rồi tiếp tục cho vào sấy thêm cho đến khi đạt khối lượng gk không đổi Độ ẩm được tính theo công thức:

Wi = [(ga - gk)/gk] 100 % (2.1) + Góc ma sát  và hệ số ma sát f của hạt và sản phẩm nghiền với vật liệu chế tạo máy Đây là đại lượng vật lý ảnh hưởng đến quá trình chuyển động, khả năng kéo hạt vào bộ phận nghiền Góc ma sát  được xác định bằng các dụng cụ đo đạc như tấm nghiêng hay dụng cụ đo ma sát chuyên dùng

+ Áp suất tĩnh phá vỡ hạt p (KG/cm2) Đây là đại lượng vật lý đặc trưng cho quá trình nghiền vỡ hạt Ứng suất tĩnh phá vỡ hạt p xác định bằng máy đo ứng suất kéo nén xác định độ bền vật liệu để đo lực phá vỡ P đối với mỗi hạt Lặp lại số lần đo

cho 10 hạt để tính lực phá vỡ trung bình P và tính ứng suất phá vỡ hạt bằng:

2

4M h

P p



 , KG/cm2 ; (2.2)

Trong đó: Mh là độ nhỏ trung bình của hạt

Theo Lê Văn Bích (2001), tính chất cơ lý của hạt ngô như sau:

Khối lượng riêng hạt ngô:  = 1,4  0,03 g/cm3 ;

Khối lượng thể tích của ngô hạt :  = 0,793  0,012 kg/dm3;

Độ ẩm của hạt ngô: W = 13 16 %;

Độ nhỏ trung bình của hạt ngô: Mh = 6,9 mm;

Góc ma sát của hạt ngô với thép:  = 30  10;

Góc ma sát của mảnh ngô với thép:  = 36  10;

Áp suất tĩnh phá vỡ hạt : p = 44 kG/cm2

2.1.1.3 Yêu cầu sản phẩm sau khi nghiền mảnh

Theo yêu cầu đặt hàng từ sản xuất, kích thước mảnh ngô được nghiền (bẻ vỡ) nằm trong khoảng 2  4 mm

2.2 Cấu tạo và lý thuyết tính toán máy nghiền trục

Máy nghiền trục làm việc theo nguyên lý ép nghiền do ma sát (ép dập vỡ) hoặc nguyên lý cắt (cắt ép vỡ) Vật liệu bị phá vỡ bởi lực cắt, lực ép

Các máy nghiền loại hai, ba hay nhiều trục được dùng rất rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm để nghiền bột mì, bột ngô, nghiền các loại hạt làm bán thành phẩm, các loại hạt có dầu để khai thác chất béo, làm thức ăn gia súc, làm bánh mỳ, làm men …

Với máy nghiền trục, vật liệu nghiền có thể nghiền một, hai hoặc nhiều lần Với máy nghiền 2 trục cũng có kết cấu khác nhau tùy theo vật liệu đem nghiền

Trên hình (2.1a) thể hiện máy nghiền 2 trục cố định để nghiền ép, cán các loại vật liệu dẻo, nhão không xuất hiện quá tải do lực ép tăng đột ngột

Trên hình (2.1b) là máy nghiền có một trục di động được khi làm việc, nhờ

có lắp 2 lò xo chịu nén giữa ổ trục và bệ cố định Loại này thích hợp cho vật liệu dạng hạt, cục nhỏ Khi quá tải lực ép tăng đột ngột nén hai lò xo giữ trục di động, làm tăng khoảng cách giữa hai trục để thoát lớp liệu đang gây quá tải

Hình 2.1 Máy nghiền hai trục

a Khe hở không đổi; b,c Khe hở thay đổi được

Trên hình (2.1c) là máy nghiền hai trục, nhưng cả hai trục đều có lò xo chịu nén để cùng di động khi có quá tải Máy này dùng thích hợp với vật liệu nghiền cứng có kích thước không đồng đều, dễ gây quá tải do lực ép tăng đột ngột

Máy nghiền trục có ưu điểm là có cấu tạo đơn giản, chắc chắn và làm việc

có độ tin cậy cao, ít gây ra tiếng ồn Sản phẩm sau khi nghiền ít bụi phù hợp cho việc nghiền ngô mảnh phục vụ chăn nuôi truyền thống

Máy nghiền trục thực hiện quá trình nghiền theo kiểu định hướng nguyên liệu vào và ra khỏi trường nghiền, trong khi ở máy nghiền búa và máy nghiền đĩa thì việc định thời gian tồn tại trong trường nghiền mang tính ngẫu nhiên và chỉ xác định bằng phương pháp xác suất Vì vậy, nguyên lý nghiền trục cho phép định hướng tốt độ nhỏ bột nghiền Hướng nghiên cứu của đề tài là sử dụng nguyên lý nghiền trục cho máy nghiền ngô mảnh thiết kế

Bộ phận làm việc chính của máy nghiền trục là trục nghiền Đa số trường hợp ở những máy nghiền trục thì trục nghiền thường được làm bằng gang đặc biệt (C:3,2 - 3,7%; Si: 0,4-0,7%; Mn: 0,2-0,8%; P: 0,5%; S:0,11%; Ni: 0,25%) đúc trong khuôn kim loại Ở những trục cán như thế, lớp bề mặt gang biến trắng có độ sâu 20 – 25 mm và độ cứng là 370 – 450 HB

Hình 2.2 Sơ đồ lực tác dụng lên hạt

Trên hình (2.2) cho sơ đồ tính toán xác định gần đúng đường kính nhỏ nhất cần thiết của các trục nghiền quay với tốc độ như nhau xuất phát từ điều kiện đảm bảo kẹp được sản phẩm nghiền

Góc kẹp hạt  được coi là góc tạo thành bởi bán kính OA và đường nối liền tâm của hai trục nghiền Trước khi biến dạng hạt tiếp xúc với bề mặt các trục nghiền tại các điểm A và A1 một lực P nào đó Bản thân hạt về phía trục cán cũng chịu một lực P như thế Thành phần thẳng đứng của những lực ấy là 2Psin có khuynh hướng kéo hạt ra khỏi dốc hình cầu do bề mặt hình trụ của trục cán tạo nên Thành phần thẳng đứng của lực ma sát 2fP cos kéo hạt vào khe hở giữa hai trục Phương trình cân bằng lực tác dụng lên hạt ở thời điểm bắt đầu tiếp xúc của

Trong đó: φ là góc ma sát của hạt đã biết với bề mặt trục nghiền

Vì rằng D+b = Dcos +dcos nên:

Trong đó: - D là đường kính trục nghiền

Trị số giới hạn của góc kẹp phải bằng góc ma sát φ, vì vậy đường kính trục nghiền cho phép nhỏ nhất:

Lấy ví dụ theo yêu cầu công nghệ nghiền hạt, độ võng lớn nhất của trục nghiền không được vượt quá 0,01mm ( ymax  0,01mm), còn đại lượng lực đẩy ngang trên trục nghiền do trở lực phá hủy hạt trong trường hợp đó có thể đạt 300N (30kG) trên mỗi cm chiều dài của trục và ở trong máy ép phẳng thì đến 2500N (250 kG) Sự phá hủy các hạt riêng biệt của vật liệu nghiền ở trong những máy nghiền trục xảy ra trong khoảng thời gian rất nhỏ, vì vậy lực đẩy ngang và mô men xoắn là tổng của xung tức thời có tần số cao Yêu cầu đó làm cho mô men quay của trục cán đủ lớn GD2 để đảm bảo cho hành trình của trục cán được đồng đều; Ở đây G là trọng lực của trục nghiền Bề mặt của trục thường là nhẵn hoặc cắt khía

và yêu cầu chất lượng gia công cao

Trên hình (2.3) là profin của rãnh đã được ứng dụng Rãnh được bố trí dưới góc từ 2 đến 100 đối với đường sinh hình trụ của trục

Hình 2.3 Profin và kích thước rãnh răng khía của trục

Trong bảng (2.3) cho biết các kích thước, bước và số lượng rãnh răng khía của trục Độ võng cho phép của trục có thể tính bằng 0,01 mm vì nếu độ võng lớn thì hiệu quả nghiền sẽ chỉ ở mép trục

Bảng 2.3 Đặc tính rãnh răng khía của trục

Số lượng rãnh

răng khía trên

chiều dài đường

tròn bằng 25 mm

Bước rãnh

Kích thước rãnh Chiều rộng mặt

phẳng Chiều cao Tính bằng micromet

Góc nhọn bằng 20o, góc lưng 70o, góc mài dao 90o;

Để rải vật liệu lên cặp trục nghiền thành lớp mỏng đều, đạt hiệu quả nghiền

cao, người ta thường dùng cặp trục rải liệu và các van điều chỉnh chiều dày lớp vật

liệu trên trục rải liệu Cặp trục rải liệu và van chắn liệu được lắp ngay dưới hộp cấp

liệu

Hình 2.4 Van chắn liệu và cặp trục rải liệu

a) kiểu cửa chắn; b) kiểu nắp; c)kiểu hình quạ.t

1 vách hộp; 2 lá chắn; 3 trục quay; 4 lò xo; 5 cần; 6 thanh chống; 7 lá chắn;

8 con lăn; 9 tay đòn; 10 thanh treo

Hình (2.4 a) là sơ đồ nguyên lý của lá chắn liệu không tự động điều chỉnh

để có được khe hở cần thiết cho liệu chảy qua trục rải liệu Quay bánh răng 1 sẽ nâng hoặc hạ thanh răng 2 gắn với lá chắn 3 Khe hở có thể điều chỉnh bằng tay trước hoặc trong khi đang cấp liệu

Hình (2.4 b) là kiểu van chắn tự động điều chỉnh Khi hộp chứa liệu đầy, áp suất hạt lên van chắn 1 tăng, đẩy van 1 quay quanh chốt xoay 2 theo chiều kim đồng hồ Móc 3 cũng bị quay theo kéo căng lò so tạo lực kéo làm cần ép 5 xoay quanh chốt 4 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ và ép van chắn 1 quay về vị trí ban đầu

Hình (2.4 c) là loại van chắn tự động điều chỉnh có tác dụng tốt Lượng hạt chảy từ hộp chứa liệu xuống nhiều hay ít làm thay đổi áp lực lên lá chắn 2 gắn với trục quay 3 Lá chắn 2 xoay tác dụng lên lò xo 4, lò xo này kéo cần 5 và truyền lực đẩy tiếp tới van chắn 7 ép chắn bớt dòng vật liệu đang chảy xuống

Dòng liệu chảy qua van chắn được cặp trục rải liệu rải thành lớp mỏng đều lên cặp trục nghiền Muốn cặp trục nghiền làm việc có năng suất phù hợp nhất cần cấp liệu sao cho dòng liệu rơi xuống không tiếp xúc với trục quay nhanh và có vận tốc xấp xỉ bằng vận tốc trục quay chậm

Hình 2.5 Quỹ đạo bay của hạt từ cặp trục rải liệu sang cặp trục nghiền

Để tính toán ta bỏ qua lực cản của không khí Xét quỹ đạo bay của một hạt vật liệu rời bề mặt trục cấp liệu tại điểm M (hình 2.5) ứng với điều kiện lực quán tính ly tâm bằng thành phần hướng tâm của trọng lực hạt :

y g t (2.10) Giải hệ hai phương trình (2.9) và (2.10) ứng với các thời gian t0, t1, t2 được các cặp giá trị x0,y0 ; x1,y1 ; x2, y2

Qua các cặp giá trị trên, ta vẽ được quỹ đạo bay của hạt từ cặp trục rải liệu xuống cặp trục nghiền theo đường parapol và nhờ đó để kết cấu máy sao cho hạt bay xuống không va phải trục quay nhanh và rơi vào trục quay chậm

Vận tốc cuối của hạt nghĩa là vận tốc đạt được khi tới vùng nghiền được tính công thức :

c

v v  g B (2.11) Trong đó : v0 – vận tốc vòng trên trục rải liệu, [m/s];

B – Chiều cao rơi của hạt, [m];

g – Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2];

Đối với trường hợp dùng máng cấp liệu (hình 2.6) ta cần xác định vận tốc cuối của hạt khi trượt hết máng dốc hoặc chiều dài máng dốc (S) cần thiết để đảm bảo vận tốc cuối của hạt (v) bằng vận tốc vòng trên trục nghiền quay chậm

Xét một hạt có trọng lượng G nằm trên mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng

Vậy: 2

0

2 .(1 cot )

v g H  g v , [m/s] ; (2.12) Nếu chọn vận tốc cuối của hạt bằng vận tốc vòng trên trục nghiền quay chậm thì chiều dài S của máng dốc để đảm bảo vận tốc cuối đó:

2

2 sin cos

v S

2, mà lò xo này được treo bằng hai thanh kéo 3 cùng lắp với cơ cấu tăng 4 Qua hai

cơ cấu tăng 4 đỡ hai ổ trục của trục di động, ta điều chỉnh được độ song song với trục cố định bằng cách xoay một cơ cấu tăng 4 để rút ngắn hoặc kéo dài thanh kéo

3 Nhằm nâng hoặc hạ một ổ đỡ trục so với ổ đỡ đầu trục kia.

Hình 2.7 Cơ cấu điều chỉnh khe hở trục nghiền

1 Giá máy; 2 lò xo; 3 thanh kéo; 4; cơ cấu thay đổi chiều dài;5 trục quay;

6 cần điều chỉnh thô; 7 tay quay; 8 vít chỉnh tinh; 9 cần đỡ trục quay

Ngoài ra cơ cấu này có thể điều chỉnh thô hoặc điều chỉnh tinh cho khe hở nghiền ( từ 0,005 – 0,001 mm) hai thanh kéo 3 gắn lệch tâm lên trục xoay 5, còn hai đầu trục này quay trơn trên hai ổ lắp trên hai thành bên của máy

Trên trục 5 còn có hai cần 6 và 9 Cần 6 dùng điều chỉnh thô có gài chốt với trục 5 và có móc nối với thân máy Ngoài ra cần 6 còn có êcu của vít chỉnh tinh 8 gắn cố định với cần 9 và được chuyển động từ tay quay 7 Cần 9 cũng cài then với trục 5 Khi điều chỉnh thô khoảng cách khe nghiền thì nhã móc nối với thân và xoay tay gạt 6 sang phải hoặc sang trái, cần 9 cũng xoay theo cùng trục 5 sang phải hoặc sang trái, kéo hệ thanh kéo 3 lên hoặc xuống để mở rộng hoặc giãm khe nghiền Khi đạt yêu cầu điều chỉnh thô thì gài mốc nối với thân máy lại.Khi điều chỉnh tinh phải rút chốt gài giữa cần gạt 6 với trục 5, lúc này cần 6 cố định cùng thân máy nhờ móc nối Quay tay quay 7 làm vít chỉnh tinh 8 di động ( so với êcu lắp trên cần cố định 6) kéo theo cần 9 quay làm trục 5 quay và nâng hoạc hạ hệ thanh kéo 3 vì vậy dịch chỉnh tinh được khoảng cách khe nghiền

Lò xo 2 dùng đề phòng quá tải cho cặp trục nghiền khi có vật liệu nghiền quá cứng hoặc quá to đi vào khe nghiền

Trục nghiền thường được truyền động bằng bộ truyền xích Năng suất nghiền lý thuyết của máy nghiền trục được xác định theo công thức:

6 3,6.10 tb

Trong đó:  – Chiều rộng khe nghiền, [mm];

L – Chiều dài trục nghiền, [mm];

 – Khối lượng riêng của sản phẩm nghiền, [kg/m3];

K – Hệ số chỉ hiệu quả vùng nghiền, K<1;

Vn, Vc – vận tốc vòng của trục quay nhanh và trục quay chậm, [m/s]

2.3 Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về máy nghiền trục

2.3.1 Kết quả nghiên cứu trong nước

Vào năm 2005  2008, PGS.TS Trần Doãn Sơn đã thực hiện đề tài khoa học cấp Thành phố Hồ Chí Minh “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy nghiền trục dùng trong công nghệ sản xuất cà phê bột” Đây là loại hai trục dùng nghiền hạt cà

phê làm cà phê bột với độ nhỏ yêu cầu dưới 0,09 mm Kết quả nghiên cứu chỉ đưa

ra mẫu máy nghiền, không có nghiên cứu về kết cấu hay lý thuyết nghiền về loại máy nghiền trục

Các kết quả nghiên cứu khác về máy nghiền trục trong nước chủ yếu mang

là các công trình biên soạn phục vụ công tác đào tạo

2.3.2 Kết quả nghiên cứu về máy nghiền trục trên thế giới

Các kết quả nghiên cứu về máy nghiền trục được trình bày trong khoá luận

là các sản phẩm máy nghiền trục mang tính thương mại Hình 2.8, hình 2.9, hình 2.10 và hình 2.11 là các máy nghiền trục thông dụng hiện nay của Trung Quốc và

Mỹ đang được sử dụng sản xuất tinh bột mì, bột ngô, cà phê, ớt bột có kích thước hạt nghiền rất nhỏ

Hình 2.8 Máy nghiền trục của công ty Hebei Huangpai Machines

(Trung Quốc)

Hình 2.9 Máy nghiền trục của công ty Ifa Commercial Single Mill

Hình 2.10 Máy nghiền trục của công ty Zhengzhou Rephale Machinery

Co.Ltd (Trung Quốc) năng suất từ 300 – 500 kg/giờ

Hình 2.11 Máy nghiền trục của công ty H.C Davis Sons Manufacturing (Mỹ)

Các máy nghiền này có công suất động cơ lớn không phù hợp cho mô hình chăn nuôi truyền thống của việt nam Qua đó cho thấy các máy nghiền trục trên thế giới được nghiên cứu và sản xuất mang tính thương mại thường được dùng trong các dây chuyền sản xuất tinh bột làm thực phẩm và thức ăn chăn nuôi dạng viên như: bột mì, bột ngô….Sản phẩm nghiền của các loại máy này thường có độ mịn cao vì vậy nó không phù hợp với việc nghiền ngô mảnh phục vụ chăn nuôi gia cầm

theo phương pháp truyền thống