THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY VO VIÊN PHÂN VI SINH MỘT TẦNG CHẢO ĐƯỜNG KÍNH 2,5m

THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY VO VIÊN PHÂN VI SINH MỘT TẦNG CHẢO ĐƯỜNG KÍNH 2,5m Tác giả HUỲNH MINH HOÀNG Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành: Cơ khí c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY VO VIÊN PHÂN VI SINH MỘT TẦNG CHẢO ĐƯỜNG KÍNH 2,5m

Sinh viên thực hiện: HUỲNH MINH HOÀNG

Ngành: Cơ Khí Chế Biến Và Bảo Quản NSTP

Niên khóa : 2005-2009

TP.Hồ Chí Minh Tháng 07 năm 2009

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

TẬP BẢN VẼ CHI TIẾT

THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY VO VIÊN PHÂN VI SINH MỘT TẦNG CHẢO ĐƯỜNG KÍNH 2,5m

Sinh viên thực hiện: HUỲNH MINH HOÀNG

Ngành: Cơ khí chế biến bảo quản NSTP

Niên khóa: 2005-2009

TP.Hồ Chí Minh Tháng 07 năm 2009

THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY VO VIÊN PHÂN VI SINH

MỘT TẦNG CHẢO ĐƯỜNG KÍNH 2,5m

Tác giả

HUỲNH MINH HOÀNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành:

Cơ khí chế biến bảo quản NSTP

Giáo viên hướng dẫn:

TS NGUYỄN NHƯ NAM

KS NGUYỄN THANH PHONG

Tháng 07 năm 2009

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “Thiết kế chế tạo và khảo nghiệm máy vo viên phân vi sinh một tầng chảo đường kính 2,5m” được tiến hành tại : xưởng gia công cơ khí trường ĐH Nông Lâm và chuyển giao cho Cty TNHH Ngọc Tùng, thời gian thực hiện từ 25/03/2009 đến 15/07/2009

Kết quả thu được :

− Xác định được độ nhỏ viên cần vo là 2-4 mm

− Chế tạo thành công máy vo viên phân vi sinh đường kính 2,5 m với năng suất 1 tấn/h với các thông số kỹ thuật sau:

ƒ Công suất động cơ : 7,5 kW, i = 14/1460

ƒ Số vòng quay của chảo: 14 vòng/ph

ƒ Đường kính ngoài chảo vo viên 2,5m

ƒ Kích thước máy máy 2,3m x 2,5m x 2,6m

− Kết quả khảo nghiệm đánh giá máy cho thấy những kết quả sau :

ƒ Gần đạt năng suất lý thuyết tính toán, cần một vài điều chỉnh kỹ thuật phù hợp để đạt năng suất yêu cầu

ƒ Độ đồng đều kích thước viên theo yêu cầu đạt trên 90%

ƒ Máy hoạt động ổn định, các cơ cấu làm việc ổn định

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa

Cảm tạ

Tóm tắt

Mục lục

Danh sách các hình

Danh sách các bảng

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 4

2.1- Đối tượng nghiên cứu 4

2.1.1 – Giới thiệu về sản phẩm gia công (phân vi sinh) 4

2.1.2 – Tính chất cơ lý của hỗn hợp phân vi sinh đưa vào tạo viên 5

2.1.3 – Cấu tạo,nguyên lý hoạt động của máy vo viên .5

2.1.4 – Công nghệ sản xuất phân vi sinh nói chung 6

2.1.5 – Yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm phân vi sinh dạng viên 8

2.2 – Lý thuyết tính toán máy vo viên dạng chảo quay 8

2.2.1 - Lượng nước cấp vào phối liệu trên chảo 8

2.2.2 - Tính và chọn thông số thiết kế của máy vo viên 10

2.2.3 - Tính toán số vòng quay của chảo 10

2.2.4 - Hệ số chứa vật liệu 12

2.2.5 - Tính công suất máy 13

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .16

3.1 – Phương pháp nghiên cứu 16

3.1.1 – Phương pháp tính toán thiết kế 16

3.1.2 – Phương pháp chế tạo 16

3.1.3 – Phương pháp khảo nghiệm 17

3.1.3.1 – Các thiết bị đo 17

3.1.3.2 – Bố trí thí nghiệm 18

3.1.4 – Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 18

3.2 – Vật liệu 18

CHƯƠNG 4: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 19

4.1 – Các dữ liệu thiết kế 19

4.2 – Tính toán thiết kế máy vo viên phân vi sinh .19

4.2.1 – Xác định kích thước chảo vo viên .19

4.2.2 – Số vòng quay của chảo 20

4.2.3 – Vận tốc của chảo 21

4.2.4 – Tính toán công suất truyền động của máy vo viên 21

4.2.5 – Phân phối tỉ số truyền và chọn động cơ 24

4.2.6 – Thiết kế khung đỡ 27

4.2.7 – Tính toán thiết kế các bộ phận truyền động 27

4.2.7.1 – Tính toán thiết kế bộ truyền đai 27

4.2.7.2 – Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 30

4.2.8 – Tính toán thiết kế trục và then 34

4.2.8.1 – Trục truyền động đến bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 34

4.2.8.2 – Trục đỡ và truyền động cho chảo vo viên .37

4.2.9 – Tính toán thiết kế bộ phân làm ướt 40

4.2.9.1 – Tính toán lưu lượng bơm 40

4.2.9.2 – Tính toán thiết kế đường ống 41

4.2.9.3 – Tính toán cột áp bơm 41

4.2.9.4 – Chọn bơm 42

4.3 – Công nghệ chế tạo 43

4.3.1 – Công nghệ chế tạo chảo vo viên 43

4.3.2 – Công nghệ chế tạo khung .43

4.3.3 – Công nghệ chế tạo các trục 43

4.4 – Khảo nghiệm .45

4.5 – Ý kiến thảo luận 46

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 49

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .50

DANH SÁCH CÁC HÌNH

1 Hình 2.1: Cấu tạo máy vo viên 1 tầng chảo 6

2 Hình 2.2: Quy trình sản xuất phân vi sinh 7

3 Hình 2.3: Một số loại phân đã được vo viên 8

4 Hình 2.4: Sơ đồ chuyển động của vật liệu theo chảo chiếu lên mặt phẳng nằm ngang 11

6 Hình 2.6: Sơ đồ xác định lực trong máy vo viên 13

8 Hình 3.2: Thiết bị đo công suất Hioki 3281 18

9 Hình 4.1: Thông số kích thước chảo vo viên 19

10 Hình 4.2: Cấu tạo các chi tiết của chảo vo viên 24

14 Hình 4.5: Sơ đồ lực tác dụng lên trục lắp bánh răng trụ nhỏ 35

15 Hình 4.6: Biểu đồ nội lực tác dụng lên trục lắp bánh

16 Hình 4.7: Sơ đồ lực tác dụng lên trục lắp bánh răng trụ lớn 38

17 Hình 4.8: Biểu đồ nội lực tác dụng lên trục lắp bánh răng trụ lớn 40

18 Hình 4.9: máy bơm GP – 129 JX của Nhật Bản 42

20 Hình 4.11: Cấu tạo khung và bộ phận truyền động 44

22 Hình 4.13: Máy được lắp đặt tại nơi sản xuất 47

23 Hình 4.14: Hỗn hợp phân sau khi được vo tròn 47

Chương 1

MỞ ĐẦU

Phân bón vi sinh vật đã được nghiên cứu và sản xuất ở hầu hết các nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam Sản phẩm không chỉ cung cấp một phần đáng kể chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng mà còn có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng phân khoáng, đồng thời tăng cường sức chống chịu của cây trồng đối với sâu bệnh và điều kiện thời tiết không thuận lợi, đặc biệt phân vi sinh có chức năng tác dụng trực tiếp trong việc hạn chế bệnh vùng rễ cây trồng Phân bón vi sinh vật mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người sử dụng, đồng thời có tác dụng tích cực trong việc cải thiện môi trường và phát triển bền vững Loại phân bón hữu cơ vi sinh này có thể sử dụng để bón lót, bón thúc cho nhiều loại cây trồng: cây lương thực, rau màu, cây ăn quả, cây công nghiệp, hoa, cây cảnh

Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải quan, năm 2008, cả nước nhập khoảng 3 triệu tấn phân bón các loại với kim ngạch 1,46 tỷ USD, giảm 17,9% về lượng nhưng lại tăng 32,73% về trị giá so với năm 2007 Dự kiến năm 2009, tổng lượng phân bón các loại cần phải nhập khẩu khoảng 3,5 triệu tấn Với lượng phân bón cần nhập khẩu lớn như vậy, nhu cầu cấp thiết trong sản xuất phân bón nói chung và phân vi sinh dạng viên ở nước ta hiện nay mang tính cấp thiết cao Cần được quan tâm và khai thác lĩnh vực này Trước tình hình thực tế và dự kiến trong năm nay, nhu cầu trang bị máy tạo viên phân vi sinh dạng chảo trong các dây chuyền sản xuất phân vi sinh là hết sức cần thiết Máy tạo viên phân vi sinh ( máy vo viên phân vi sinh) rất đa dạng về cỡ máy, với đường kính chảo có thể dao động từ 2-5m Nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất đặt hàng ,

đề tài tiến hành thiết kế, chế tạo Máy Vo Viên Phân Vi Sinh 1 Tầng Chảo Đường Kính

2,5m Tạo viên là công đoạn quan trọng trong công nghệ sản xuất hạt nói chung và sản

xuất phân vi sinh nói riên, nhằm kéo dài thời gian sữ dụng phân bón của cây trồng và hạn chế sự hòa tan hay rửa trôi phân trong môi trường

Việc tạo viên không chỉ đơn thuần được ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất phân

vi sinh,mà từ lâu nó còn được ứng dụng trong công nghệ sản xuất: Hóa chất, xi măng, vôi, đồ gốm sứ, đồng, kim loại, các khoáng chất.v.v

Phương pháp tạo hạt ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất phân vi sinh dạng viên là chảo quay Nguyên liệu đầu vào là các dạng bột mịn, và nguyên liệu đầu

ra là dạng viên tròn có đường kính tùy theo nhu cầu áp dụng, thường dạng viên có đường kính từ 3-5mm Cơ chế của sự tạo thành viên từ các cấu tử dạng bột là tạo sự chuyển động lăn cho các hạt mà bề mặt các hạt đã được phủ chất kết dính ở dạng nước Trong quá trình lăn bề mặt các hạt sẽ dính dần các phần tử nhỏ làm gia tăng kích thước Kích thước của viên không tăng khi quá trình bám của các phân tử nhỏ vào các hạt không xuất hiện, nghĩa là với khối lượng và kích thước đủ lớn, ma sát của chảo với viên không đủ sức đưa nó lên cao Do đó quá trình chuyển động lăn mang tính ngẫu nhiên theo mọi phương nên hạt có hình cầu Khi hạt đạt đến kích thước nhất định, quá trình chảo quay sẽ giúp cho các phần tử có đủ động năng vượt qua thành chảo để rơi ra ngoài

Dưới sự hướng dẫn của thầy TS.Nguyễn Như Nam và KS.Nguyễn Thanh Phong Tôi thực hiện đề tài với mục tiêu : Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy vo viên phân vi sinh 1 tầng chảo đường kính 2,5m để ứng dụng vào sản xuất phân vi sinh đạng viên tròn với những ưu điểm sau:

- Máy gọn nhẹ, tiết kiệm nguyên liệu sắt thép so với các máy cùng năng suất

- Tiêu thụ ít điện năng

- Giá thành máy rẻ

- Độ tròn viên đồng đều

- Không gây ô nhiễm môi trường khi vận hành

Đề tài tiến hành khảo nghiệm và đưa vào ứng dụng máy vo viên có 1 tầng chảo dùng để tạo viên phân vi sinh hữu cơ có năng suất 2-3 tấn/h nhằm trang bị cho cơ sở sản xuát phân bón Để thực hiện mục đích này, nội dung thực hiện gồm:

- Tra cứu tài liệu thực hiện đề tài

- Lựa chọn mô hình máy thiết kế

- Tính toán thiết kế máy vo viên 1 tầng chảo

- Xây dựng bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết

- Tham gia chế tạo

- Tham gia khảo nghiệm máy

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là máy vo viên dạng chảo 1 tầng quay

Đối tượng gia công là hỗn hợp phân vi sinh

2.1.1 Giới thiệu về sản phẩm gia công (phân vi sinh)

Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật (VSV) sống trong đất, nước và vùng rễ cây có ý nghĩa quan trọng trong các mối quan hệ giữa cây trồng, đất và phân bón Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của VSV (mùn hoá, khoáng hoá chất hữu cơ, phân giải, giải phóng chất dinh dưỡng vô cơ từ hợp chất khó tan hoặc tổng hợp chất dinh dưỡng từ môi trường.v.v.) Vì vậy từ lâu vi sinh vật

đã được coi là một bộ phận của hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp

Phân bón vi sinh vật (phân vi sinh) là sản phẩm chứa VSV sống, đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trổng có thể sử dụng được (N, P, K, S, Fe ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản Phân VSV phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến người, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản (TCVN 6168-2002) Tuỳ theo công nghệ sản xuất người ta có thể chia phân vi sinh thành hai loại:

+ Phân VSV có mật độ VSV hữu ích cao (trên 108 tế bào/gam) và do chất mang được thanh trùng nên VSV tạp thấp Liều lượng bón từ 0,3-3kg/ha

+ Phân VSV có mật độ VSV hữu ích thấp (106-107 tế bào/gam) và VSV tạp cao do nền chất mang không được thanh trùng Liều lượng bón có thể từ 100-1.000kg/ha

Trên cơ sở tính năng tác dụng của các chủng loại VSV sử dụng, phân bón VSV còn được gọi dưới các tên:

+ Phân VSV cố định nitơ (phân đạm vi sinh)

+ Phân VSV phân giải hợp chất photpho khó tan

+ Phân VSV kích thích, điều hoà sinh trưởng thực vật

+ Phân VSV chức năng

Nhận thức được vai trò của phân bón vi sinh vật từ những năm đầu của thập kỷ

80 nhà nước ta đã triển khai hàng loạt các đề tài nghiên cứu thuộc chương trình công nghệ sinh học phục vụ nông nghiệp giai đoạn 1986-1990 và chương trình công nghệ sinh học giai đoạn 1991-1995, 1996-2000, 2001-2005 và phát triển vào sản xuất nhiều sản phẩm phân bón VSV

2.1.2 Tính chất cơ lý của hỗn hợp phân vi sinh đưa vào tạo viên

Tính chất cơ lý của hỗn hợp phân vi sinh đưa vào tạo viên như sau:

2.1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy vo viên

Bộ phận làm việc chủ yếu là chảo vo viên(5) Chảo vo viên có dạng hình trụ rỗng bên trong, khi làm việc chảo thường để dính sản phẩm gia công ở rìa đáy chảo

Để khắc phục điều này, ta thường làm đáy có dạng hình côn làm cho sản phẩm gia công trong quá trình máy hoạt động luôn trượt ra thành chảo ra ngoài Thường gắn ổ lăn đỡ dưới chảo để giảm lực tác dụng lên trục chảo, và giúp chảo quay không bị nghiêng do trọng lượng sản phẩm gia công đặt lên Trục chảo được nối với hộp giảm tốc(2) qua khớp nối nếu là máy có năng suất nhỏ, hoặc được truyền động bằng bánh răng nhỏ.Hộp giảm tốc(2) được nối với động cơ điện(1) thông qua dây đai truyền động

Khi chảo quay, hỗn hợp tạo viên chuyển động cùng với thùng lên đến độ cao nhất định thì lăn xuống Các phần tử vật liệu nhờ được phủ một lớp chất lỏng bề mặt, nên có khả năng liên kết với các phần tử khác mà chủ yếu là với các phần tử dạng bột khi chuyển động lăn xuống Vì chuyển động lăn của các phần tử mang tính ngẫu nhiên theo mặt phẳng đã định nên chúng có dạng hình cầu Việc gia tăng kích thước các phần tử cầu này chỉ kết thúc khi chúng đủ lớn, không còn phần tử bột, chấm dứt phun chất lỏng tạo kết dính và hỗn hợp vo viên vượt thành chảo ra ngoài Vì vậy, quá trình làm việc ở chảo vo viên 1 tầng mang tính gián đoạn theo các bước như sau: cấp liệu

dạng bột, phun ẩm để hình thành viên, kết thúc phun ẩm và cấp liệu thêm, thu hồi sản

phẩm

Hình 2.1 Cấu tạo máy vo viên 1 tầng chảo

1.động cơ điện; 2.hộp giảm tốc; 3.khung máy; 4.cặp bánh răng trụ răng thẳng;

5.chảo vo viên; 6.vòi phun ẩm

2.1.4 Công nghệ sản xuất phân vi sinh nói chung:

- Than bùn sau khi phơi khô, nghiền mịn được ủ lên men trong vòng từ 6-8

ngày rồi phối trộn thêm N, P, K; các thành phần vi lượng, trung lượng Hỗn hợp này được chuyển qua máy vo viên để tạo viên có kích cỡ 2-5mm-hình cầu

- Sơ đồ quy trình sản

xuất phân vi sinh:

Hình 2.2 Quy trình sản xuất phân vi sinh

- Dây chuyền sản xuất phân viên là dây chuyền phổ biến,trong đó ứng dụng khâu

vo viên là Máy vo viên dạng chảo quay

Hình 2.3 Một số loại phân đã được vo viên

2.1.5 Yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm phân vi sinh dạng viên

- Bảo quan được lâu hơn phân dạng bột

- Thể tích chứa giảm được hơn so với phân dạng bột

- Đường kính viên dao động từ 2-4mm

- Đạt độ ẩm đồng đều

- Đạt giá trị dinh dưỡng cao, đồng đều không bị phân lớp chất dinh dưỡng

- Dễ dàng,thuận lợi trong vận chuyễn và bảo quản

- Đạt độ bền tốt,không bị vỡ vụn trong quá trình vận chuyển, bảo quản

2.2 Lý thuyết tính toán máy vo viên dạng chảo quay 1 tầng

Dựa vào các thông số công nghệ là năng suất, kích thước sản phẩm gia công để tính và chọn các thông số thiết kế của máy vo viên gồm:

+ Tính góc nghiêng của chảo và thể tích chứa của chảo vo viên: góc nghiêng của

chảo từ 350 – 600 Thường chọn thông số thích hợp thông qua thực nghiệm Thể tích chứa phụ thuộc vào các yếu tố: năng suất máy, hệ số chứa của chảo,khối lượng riêng của sản phẩm gia công và thời gian hình thành viên phân

+ Tính số vòng quay của chảo: dựa vào lý thuyết và thực nghiệm khai triển quá

trình chuyển động của sản phẩm trong lòng chảo quay Ta lưu ý tốc độ giới hạn của chảo khi sản phẩm vo viên hình thành Chọn nhỏ hơn tốc độ giới hạn tính được Ta có thể làm máy mô hình để thí nghiệm nhằm chọn tốc độ quay tối ưu nhất

+ Làm thực nghiệm hệ số chứa vật liệu của chảo: Là tỉ số giữa phần diện tích do

tải trọng vật liệu chiếm với diện tích mặt cắt ngang của chảo, ta làm thực nghiệm để biết góc có thể chứa vật liệu trong chảo, tính ra diện tích phần tải trọng chiếm chỗ

+ Tính công suất máy: lưu ý đến những tổn hao khi ma sát ở các bộ phận đỡ, công

cho việc nâng vật liệu lên độ cao thích hợp, và lưu ý tính trượt của vật liệu với bề mặt chảo nhằm tránh tổn thất

+ Điều khiển quá trình vo viên

Điều khiển quá trình vo viên dựa vào sự thay đổi của lượng nước và lượng cấp liệu:

+ Khi hạt có xu hướng kích thước lớn hơn quy định thì lượng nước phải giảm, ngược lại khi hạt phân có xu hướng nhỏ hơn kích thước qui định thì phải tăng lượng nước + Khi liệu ra không nhịp nhàng thì nó sẽ ảnh hưởng quá trình hình thành hạt, kết quả

là hạt ra với kích thước lớn nhỏ khác nhau Để khắc phục nhược điểm này ta phải thay đổi lượng nước cấp vào trong chảo

+ Trường hợp thành trong của chảo không gắn gờ thì thường gặp sự quá ẩm, sinh ra lớp đọng không bền theo chiều cao, dẫn đến chiều cao của lớp phối liệu sát thành chảo

bị biến đổi… khi đó để hạt ra ổn định thì phải giảm lượng nước trong chảo

Điều khiển quá trình vo viên bằng thay đổi góc nghiêng, chiều sâu thành chảo

và số vòng quay của máy

Lượng nước cấp vào phối liệu trên chảo

Lượng nước cấp vào phối liệu trên chảo được xác định bởi công thức:

K Q W W

Q n =( v − p.l) p.l / , (2.1)

- Wv : độ ẩm vo viên; - Wp.l : độ ẩm ban đầu của phối liệu;

- Qp.l: khối lượng phối liệu cấp vào chảo;-K: hằng số

Nước được định lượng liên tục với độ phân tán cao có ý nghĩa quan trọng khi

vo viên Điều này cho phép tăng cường quá trình và tạo điều kiện cho những phần tử vật liệu phân tán mịn liên kết tốt với chất lỏng làm mầm vo viên Nang suất của quá trình nói chung phụ thuộc vào số lượng và chất lượng của mầm như thế

2.2.2 Tính và chọn thông số thiết kế của máy vo viên

Chọn góc nghiêng của chảo và thể tích chảo

a) Góc nghiêng của chảo θ

Góc nghiêng của chảo θ là góc nghiêng của đường tâm cùa chảo và mặt phẳng

nằm ngang Góc nghiêng ảnh hưởng đến hệ số chứa vật liệu của chảo; loại vật liệu; tốc độ quay của chảo nghiêng và đường kính hạt cần đạt được…

Góc nghiêng của chảo khoảng từ 350- 600 , thường chọn θ = 500

b) Thể tích chảo

Thể tích chảo tính theo công thức:

VR=Q.t /(ϕ γ) , m3 ; (2.2) Trong đó: Q – năng suất riêng của máy T/h;

t – thời gian hình thành viên, h;

ϕ – hệ số chứa của máy;

γ – khối lượng thể tích của phân, T/m3

Tỷ lệ giữa đường kính và chiều cao chảo, lấy khoảng :D/L = 5 - 10

2.2.3 Tính toán số vòng quay của chảo

Khi máy làm việc thì vật liệu phải quay theo chảo Để tìm công thức tính, ta giả thiết rằng trong chảo quay chỉ chứa một ít vật liệu có đường kính rất bé so với đường kính chảo; như vậy có thể xem bán kính quay của vật liệu bằng bán kính trong của chảo (hình 2.4)

Hình 2.4 Sơ đồ chuyển động của vật liệu theo chảo chiếu

g

G R m

C= ϖ = π

(2.3) Trọng lượng G của vật liệu bị chia thành làm hai thành phần vuông góc và tiếp tuyến với mặt chảo là N và S

S = G.sinα

Trong đó: G - trọng lượng vật liệu, N;

α - góc nâng của vật liệu, độ;

R - bán kính trong của chảo, m;

n - số vòng quay của chảo, vòng/phút;

g - gia tốc trọng trường, m/s2

Lực ly tâm C và thành phần lực pháp lực N gây ra lực ma sát T:

T = f(C+N) (2.5) Trong đó

f là hệ số ma sát của vật liệu với mặt chảo

Thay giá trị của C và N vào (2.5), ta có:

)cos30

2 2

α

π

G g

R n G f

(2.6)

Từ hình 2.4 ta thấy rằng, nếu lực T lớn hơn lực S thì vật liệu được nâng lên

chảo quay theo chiều mũi tên Nếu lực T bé hơn lực S thì vật liệu sẽ tụt xuống dưới Còn nếu lực T bằng lực S thì vật liệu nằm ở trạng thái cân bằng và bắt đầu rời khỏi mặt chảo Khi đó ta có mối quan hệ giữa số vòng quay của thùng và góc α như sau (π2 ≈g):

n R

21

15÷

= , (vg/ph) (2.9) 2.2.4 Hệ số chứa vật liệu

Hệ số chứa là tỉ số giữa phần diện tích do tải trọng vật liệu chiếm với diện tích mặt cắt ngang của chảo, tức là:

ϕ= F/πR D2 (2.10)

Hình 2.5 Hệ số chứa vật liệu

Khi chảo chưa quay, diện tích tiết diện tải trọng vật liệu chiếm sẽ là:

F =π.R D2.ψ/360 (2.11) Trong đó: ψ – góc ở tâm tải trọng vật liệu chiếm được

Từ (2.10) và (2.11), ta có :

360

ψ

ϕ = = 0,3 ,thường góc ψ lấy bằng 120 độ Đây là phương pháp tính hệ số chứa theo lý thuyết Để máy làm việc tốt thì hệ số chứa phụ thuộc vào vận tốc của chảo

2.2.5 Tính công suất của máy

P

Gv

Hình 2.6 Sơ đồ xác định lực trong máy vo viên

Góc nâng α phụ thuộc vào số vòng quay của thùng

Công suất của máy vo viên tính theo công thức:

N = N1 +N2 +N3, [ ]kW (2.12) Trong đó:

N1 - là công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao thích hợp, kW;

N2 - là công suất cần thiết để khắc phục ma sát trượt của vật liệu với bề mặt chảo, kW;

N3 - là công suất cấn thiết để khắc phục ma sát ở các bộ phận đỡ, kW

Công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao thích hợp được xác định như sau:

,

10 3

sin 1000

.

4 1

α

π R n G v P

v T

Xác định lực ma sát T:

f gR

v G G

3

P = v + đ (N);

Trong đó: Gđ – trọng lượng chảo quay, N;

f1 – hệ số ma sát ở trong ổ đỡ;

.

4

1 3

n r f G G

N K

Trong đó: K – hệ số dự trữ, K = 1,1 – 1,2;

η – hiệu suất bộ truyền động

Khoảng cách từ trọng tâm của khối vật liệu đến tâm thùng quay là:

, 2

2 2

2 1 0

R R

Với hệ số chứa ϕ thì R2 =ϕ.R1

Chương 3

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1 – Phương pháp nghiên cứu:

3.1.1 Phương pháp tính toán thiết kế:

- Xuất phát từ sơ đồ kết cấu máy vo viên với các bộ phận: chảo (thùng) vo viên,

hệ thống phun sương, bộ phận truyền động, khung máy để áp dụng các lý thuyết tính toán như sau:

+ Căn cứ lý thuyết tính toán chảo vo viên để xác định các thông số hình học, động học

và động lực học của chảo kể cả vị trí lắp vòi phun, lưu lượng nước dịch phun

+ Căn cứ vào lý thuyết tính toán thuỷ lực chất lỏng để tính toán thiết kế vòi phun, đường ống và lựa chọn bơm.Dựa vào lưu lượng và cột áp cần thiết

+ Dựa vào phương pháp tính toán thiết kế chi tiết máy và truyền động cơ khí để tính toán các trục đỡ, ổ lăn, các bộ truyền động cơ khí như khớp nối trục, truyền động bánh răng côn, truyền động xích, truyền động đai và lựa chọn động cơ

+ Khung máy được tính toán thiết kế nhằm đảm bảo chịu được khối lượng toàn máy, lực dao động phát sinh trong quá trình làm việc và đảm bảo máy làm việc ổn định không bị lật khi đứng yên hay làm việc

3.1.2 Phương pháp chế tạo:

Máy được chế tạo theo đơn đặt hàng sản xuất riêng lẻ,vì vậy các chi tiết máy được tiến hành chế tạo theo các công đoạn sau:

+ Các chi tiết tiêu chuẩn như bu lon – đai ốc, ổ bi, các bộ truyền động cơ khí, động cơ điện đều được tính toán và chọn mua phù hợp với mẫu sẵn có trên thị trường

+ Các chi tiết máy và bộ phận còn lại được tiến hành chế tạo theo các họ công nghệ chế tạo điển hình như sau: Chi tiết họ càng; chi tiết họ moay ơ; chi tiết họ trục; chi tiết

Hình 3.1 Cân điện tử Sartorius GM312

+ Đo vận tốc và thời gian: đồng hồ đo số vòng quay có hiện số điện tử của Nhật, đồng

hồ bấm giây đo thời gian

+ Đo độ bền viên bằng thiết bị đo kiểu quay có so sánh với phương pháp đo thời gian tan trong nước

+ Đo các đại lượng điện: thiết bị đo công suất kiểu hiện số điện tử của Nhật với thang do 20kW ÷ 200kW với độ chính xác 1/1000 kW

Hình 3.2 Thiết bị đo công suất Hioki 3281

3.1.3.2 Bố trí thí nghiệm

Ngoại trừ quá trình chạy rà máy theo quy định, còn thí nghiệm được tiến hành trực tiếp trong quá trình sản xuất với mục đích xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của máy thiết kế Vì vậy, thí nghiệm được bố trí theo phương pháp ngẫu nhiên theo thời gian kể cả ngày và giờ tiến hành thí nghiệm

3.1.4 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

Xử lý số liệu được tiến hành theo phương pháp xử lý thống kê khi đo đạc xác định các thông số thực nghiệm Công thức xác định khoảng tin cậy của thông số đo thực hiện theo công thức:

atb - t (α,k) S/n ≤ a ≤ atb + t (α,k) S/n Trong đó: atb – giá trị trung bình cộng của các kết quả quan trắc;

S – sai số tiêu chuẩn thực nghiệm;

t (α,k) – giá trị tra theo bảng phân bố Student;

Chương 4

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

4.1 Các dữ liệu thiết kế

Dữ liệu tính tóan thiết kế máy vo viên 1 chảo gồm có:

- Ẩm độ phân đưa vào vo viên ≤ 12 %;

- Phân đưa vào vo viên dạng bột Kích thước hạt phân dạng thô ≤ 1 mm;

- Khối lượng thể tích của phân: ρ=800÷1000kg/m3;

- Kích thước viên cần đạt đựơc từ φ 2 - φ 4

- Năng suất máy vo viên 1Tấn/h;

4.2 Tính toán thiết kế máy vo viên phân vi sinh 1 tầng chảo:

4.2.1 Xác định kích thước chảo vo viên

Chảo vo viên phân có hình dạng nồi trụ (hình 4.1), đường kính D và chiều cao thành chảo L

D

Hình 4.1 Thông số kích thước chảo vo viên

Thể tích chảo vo viên cần thiết tính theo công thức:

V = Q.t/ (ϕ.γ) = 1000 0,45 / (0,3 900) = 1,667 m3 ; (4.1) Trong đó: Q – năng suất của máy vo viên, Q = 1.000 kg/h;

T – thời gian hình thành viên, t = 0,45 h;

ϕ – hệ số chứa, ϕ = 0,3;

γ – khối lượng thể tích của hỗn hợp, γ = 900 kg/m3

Chọn tỉ số giữa chiều dài và đường kính L/D=1/5 Ta có hệ phương trình xác định chiều cao chảo như sau:

667,1.4

667 , 1 4

5

4

3 3

4.2.2 Số vòng quay của chảo

Số vòng quay của chảo tính theo công thức (2.9):

,2115

R

n dp ÷

Thay R = D/2 = 1.25 (m) vào, ta có:

3.1425

14.14,330

Trong đó: V - vận tốc của chảo quay (m/s) ;

R - bán kính của chảo quay (m)

4.2.4 Tính toán công suất truyền động cho máy vo viên

Công suất truyền động cho máy vo viên là:

,

3 2

.3

sin

4 1

α

πn R G

N = vl