THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN TRỤC TÁI SỬ DỤNG TRONG CHẾ BIẾN NĂNG SUẤT 50 kgh

Mục tiêu chung: - Đề tài “Thiết kế, chế tạo máy nghiền trục tái sử dụng trong chế biến năng suất 50 kg/h” được tiến hành từ 25/3/2013 đến 10/6/2013, phương pháp thiết kế máy chế biến

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN TRỤC TÁI SỬ DỤNG

TRONG CHẾ BIẾN NĂNG SUẤT 50 kg/h

Họ và tên sinh viên: TRẦN VĂN ĐẠT Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM Niên khóa: 2009-2013

Tháng 6/2013

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN TRỤC TÁI SỬ DỤNG

TRONG CHẾ BIẾN NĂNG SUẤT 50 kg/h

Tác giả

TRẦN VĂN ĐẠT

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành

Cơ khí chế biến và bảo quản nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:

ThS Nguyễn Thanh Phong

KS Huỳnh Minh Hoàng

Tháng 6 năm 2013

em học tập trong suốt thời gian theo học tại trường

 Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến toàn thể quý thầy cô khoa Cơ Khí - Công Nghệ và các thầy cô Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM đã tận tình dạy dỗ và truyền đạt cho em những kiến thức quý báo trong bốn năm học tập

 Em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Thạc sĩ Nguyễn Thanh Phong đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn và truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu để chúng em hoàn thành luận văn cũng như trong suốt quá trình học tập

 Cảm ơn các thành viên của lớp DH09CC đã động viên giúp đỡ mình trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này

TÓM TẮT

1 Mục tiêu chung:

- Đề tài “Thiết kế, chế tạo máy nghiền trục tái sử dụng trong chế biến năng suất

50 kg/h” được tiến hành từ 25/3/2013 đến 10/6/2013, phương pháp thiết kế máy chế

biến và lý thuyết tính toán dựa vào máy nghiền hạt kiểu trục

- Tính cấp thiết của đề tài là sử dụng máy nghiền trục để tái sử dụng phế phẩm bánh quy trong sản xuất

2 Nội dung thực hiện:

- Tổng quan tài liệu, sách, báo internet về đối tượng nghiền và máy nghiền

- Mô hình thiết kế, nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại máy nghiền hạt

- Lựa chọn mô hình thiết kế phù hợp với yêu cầu sản xuất

- Tính toán, thiết kế, chế tạo các bộ phận chính của máy nghiền trục

- Viết qui trình công nghệ chế tạo các chi tiết chính của máy

- Lắp đặt và khảo nghiệm máy

3 Kết quả thực hiện:

- Đã thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh máy nghiền trục tái sử dụng trong chế biến, năng suất máy lớn hơn50 kg/h Chất lượng sản phẩm sau khi nghiền đạt yêu cầu trong tái sử dụng của nhà sản xuất Topcake

iv

MỤC LỤC

Trang

CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Giới thiệu 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Đối tượng gia công 3

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về bánh quy 3

2.1.2 Thành phần nguyên liệu sản xuất bánh quy 4

2.1.3 Quy trình công nghệ sản xuất bánh quy 5

2.1.4 Giải thích các hư hỏng, khuyết tật ở các giai đoạn sản xuất và bảo quản 5

2.2 Các phương pháp nghiền 7

2.2.1 Khái niệm nghiền 7

2.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền vỡ vật thể rắn 7

2.2.3 Các chỉ tiêu đánh giá quá trình nghiền 8

2.2.4 Các loại máy nghiền 9

2.2.4.1 Máy nghiền đĩa 9

2.2.4.2 Máy nghiền chậu con lăn 10

2.2.4.3 Máy nghiền búa 11

2.2.4.4 Máy nghiền trục 11

2.3 Yêu cầu kích thước sau khi nghiền 19

2.4 Ý kiến thảo luận và lựa chọn mô hình máy nghiền 20

2.4.1 Ý kiến thảo luận 20

2.4.2 Lựa chọn kiểu máy nghiền phù hợp 20

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 Nội dung nghiên cứu 21

3.2 Phương pháp nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy nghiền trục 21

3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết thiết kế 21

3.2.2 Phương pháp chế tạo 21

3.3 Phương pháp khảo nghiệm 22

3.3.1 Dụng cụ đo 22

3.3.2 Phương pháp xử lý số liệu 22

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

4.1 Xác định dữ liệu và yêu cầu thiết kế của máy nghiền trục 23

4.1.1 Các tính chất cơ lý của bánh quy 23

4.1.2 Yêu cầu sản phẩm sau khi nghiền bánh quy 23

4.1.3 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ truyền động của máy nghiền trục thiết kế 23

4.1.4 Tính toán, thiết kế máy nghiền trục dạng răng 25

4.2 Các chi tiết của máy nghiền trục 25

4.2.1 Tính toán góc ôm α 25

4.2.2 Tính trục nghiền 25

4.2.3 Tính số vòng quay của 2 trục nghiền 26

4.2.4 Tính công suất động cơ 27

4.2.5 Tính lực nghiền 27

4.2.6 Tính lò xo an toàn 27

4.2.7 Tính trục lắp trục nghiền 28

4.2.8 Tính bộ phận cấp liệu 30

4.3 Chọn các bộ truyền động của máy nghiền trục 31

4.3.1 Bộ truyền đai thang 31

4.3.2 Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 33

vi

4.4 Tóm tắt các thông số kỹ thuật của máy nghiền trục tái sử dụng trong chế biến

với năng suất 50kg/h 35

4.5.Công nghệ chế tạo 35

4.5.1 Các chi tiết tiêu chuẩn hoá 35

4.5.2 Công nghệ chế tạo các chi tiết họ hộp 35

4.5.3 Công nghệ chế tạo các chi tiết họ trục 36

4.5.4.Công nghệ chế tạo ru lô nghiền 43

4.5.5 Công nghệ chế tạo các chi tiết họ thanh – tấm 44

4.5.6 Công nghệ chế tạo các chi tiết họ càng 44

4.6 Khảo nghiệm máy 45

4.6.1 Mục đích của việc khảo nghiệm 45

4.6.2 Kết quả khảo nghiệm 45

4.6.2.1 Khi máy chạy không tải 45

4.6.2.3 Ý kiến thảo luận về buổi khảo nghiệm 48

Chương 5 KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ 49

5.1 Kết luận 49

5.2 Đề nghị 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 51

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sản phẩm bánh quy Castana của Công ty TNHH Liên Doanh Topcake 3 

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bánh quy hiện nay 5 

Hình 2.3: Các dạng hư hỏng, khuyết tật của bánh quy 7 

Hình 2.4: Cấu tạo máy nghiền đĩa 9 

Hình 2.5: Cấu tạo máy nghiền ba trục với vòng nghiền 10 

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo máy nghiền búa kiểu trục ngang 11 

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý của máy nghiền nhiều trục 12 

Hình 2.8: Sơ đồ lực tác động lên vật rắn 13 

Hình 2.9: Profin và kích thước rãnh khía răng của trục 14 

Hình 2.10: Phương pháp cấp liệu bằng máng dốc 16 

Hình 2.11: Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa các trục nghiền 17 

Hình 2.12: Máy nghiền hai trục dùng trong ngành thực phẩm 19 

Hình 3.1: Các dụng cụ đo……….……….22

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy nghiền trục………23

Hình 4.2: Sơ đồ truyền động của máy nghiền trục 24 

Hình 4.3: Sơ đồ lực tác dụng lên trục nghiền 28 

Hình 4.4: Hình vẽ đánh số phôi trục 36 

Hình 4.5: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị gia công mặt đầu thứ nhất 37 

Hình 4.6: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 2 37 

Hình 4.7: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 2 37 

Hình 4.8: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 3 38 

Hình 4.9: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 3 38 

Hình 4.10: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 6 39 

Hình 4.11: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 7 39 

Hình 4.12: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 7 39 

Hình 4.13: Hình vẽ đánh số phôi 40 

Hình 4.14: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị gia công mặt đầu thứ nhất 40 

Hình 4.15: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 2 41 

Hình 4.16: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 2 41 

Hình 4.17: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 41 

Hình 4.18: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị gia công mặt đầu trục 42 

viii

Hình 4.19: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 8 42 Hình 4.20: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 9 43 Hình 4.21: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 8 43 

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của 100g bánh quy loại giàu Canxi, Công ty TNHH

Liên Doanh Topcake 3 

Bảng 2.2: Đặc tính rãnh khía răng của trục 15 

Bảng 4.1: Bảng phân phối tỷ số truyền của máy nghiền trục……… 31

Bảng 4.2: Tóm tắt các thông số cơ bản của bộ truyền đai thang 33 

Bảng 4.3: Tóm tắt các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 34 

Bảng 4.4: các thông số kỹ thuật của máy nghiền trục tái sử dụng trong chế biến với năng suất 50kg/h 35 

Bảng 4 5: Kết quả khảo nghiệm xác định các thông số làm việc và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật 47 

Từnhu cầu tái sửdụng bánh quy phế phẩm trongsản xuất của doanh nghiệp.Em

đề xuấtsử dụng máy nghiền trục để nghiền các sản phẩm tái sử dụngtrong chế biến, đượcsự chấp thuận của Ban Chủ Nhiệm KhoaCơ Khí-Công Nghệ, Ban Giám Hiệu trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh.Cùng với sự hướng dẫn của thầy ThS Nguyễn Thanh Phong và KS Huỳnh Minh Hoàng, emtiến hành thực hiện đề tài:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN TRỤC TÁI SỬ DỤNG TRONG

CHẾ BIẾNNĂNG SUẤT 50 kg/h 1.2 Mục tiêu của đề tài

Thiết kế, chế tạo máy nghiền trục năng suất 50 kg/h đưa vào phục vụ trong dây chuyền sản xuất chế biến bánh quy, nghiền các loại bánh quyphế phẩm để tái sử dụng, ngoài racó thể dùng đểnghiền gừng làm phụ gia trong sản xuất bánh quy

3

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng gia công

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về bánh quy

Bánh quy là sản phẩm có xuất xứ từ châu Âu, lần đầu tiên được sản xuất tại Anh vào 1815.Ở Anh, bánh quy được gọi là“buitscuit”.Ở Mỹ người ta gọi“cookies”để chỉ bánh quy Ở Việt Nam bánh quy đã trở thành một trong những loại sản phẩm quan trọng của cuộc sống hiện đại, bánh quy cung cấp đầy đủ dinh dưỡng phổ biến và tiện dụng cho mọi người

Hiện nay trên thị trường bánh quy phổ biến nhất có hai loại: Bánh quy dai và bánh quy xốp, về thành phần nguyên liệu thì giống nhau chỉ khác tỉ lệ phối liệu và các thông số công nghệ

Hình 2.1: Sản phẩm bánh quy Castana củaCông ty TNHHLiên Doanh Topcake Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của 100g bánh quy loại giàu Canxi,Công ty TNHH

Liên Doanh Topcake

2.1.2 Thành phần nguyên liệu sản xuất bánh quy

Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bánh quy là: bột mì, đường, lecithin, bột năng, muối, trứng, bột nở, bơ, dầu, vani

- Bột mì: là nguyên liệu chính để sản xuất bánh, được chế biến từ lúa mì

- Đường: chủ yếu là đường Saccaroza sản xuất từ mía là chính, đường có tác dụng làm mềm bột và giảm sự trương nở của Protein, ngoài ra còn tạo vị ngọt, tạo cấu trúc và màu sắc cho sản phẩm

- Lecithin: là chất béo có tính háo nước, giúp cho Gluten đàn hồi tốt hơn, làm tăng chất lượng nhào bột

- Bột năng: được sản xuất từ củ khoai mì, làm cho khối bột nhào dẻo và độ liên kết cao hơn

- Muối ăn: làm cho Gluten chặt lại và tăng khả năng hút nước lên, tốc độ lên men và hoạt động của enzyme giảm

- Trứng: có giá trị dinh dưỡng cao, giúp tạo mùi vị thơm ngon, cấu trúc mềm mại hay

nở xốp đặc trưng cho bánh quy

- Bột nở:làm cho những chiếc bánh nở phồng và hấp dẫn hơn Công thức hoá học của bột nở là: NaHCO3

- Bơ: có hàm lượng chất béo, chất đạm cao và giàu năng lượng, bơ thực phẩm giúp cơ thể dễ hấp thụ

- Dầu: tạo cấu trúc nở xốp cho bánh, bôi trơn các hạt tinh bột làm bền bọt khí

- Vani: tạo hương thơm cho bánh

á trình sản gây ảnh hưgồm:

đoạn nguyê

ỏng của bánrong bột chứ

o quá trình ođắng do bộ

a do thuỷ phiảm chất lưỏng của bánờng có tạp ch

ệ sản xuất b

quy trình c

ng, khuyết

xuất và bảoưởng đến c

ên liệu:

nh quy do b

ứa nhiều proxi hoá các

ột lưu trữ quhân lipid

ượng bột

nh quy do đhất sẽ làm g

bánh quy

công nghệ s

tật ở các g

o quản sản chất lượng s

ột mì

rotein làm cchất béo tr

uá lâu bị biế

cho khối bộong bột

+ Nếu trong đường có cục sẽ làm bánh bị sạn, đường phân bố không đều trong bột làm chất lượng bánh không đạt yêu cầu, khi nướng sẽ tạo màu sắc không đều

+ Thiếu đường sẽ làm bột nhão, bánh sẽ bị dính vào khuôn nướng làm bánh không được nguyên vẹn

- Các dạng hư hỏng của bánh quy do sữa

+ Nếu dùng sữa tươi có hàm lượng nước cao ảnh hưởng đến độ ẩm bánh, thời gian nướng kéo dài

+ Nếu sữa không được hoà tan hết trong bột làm lượng bột sẽ không đồng đều

- Các dạng hư hỏng của bánh quy do thuốc nở

+ Nếu dùng với hàm lượng nhiều sẽ làm cho khối bột có mùi khai

- Các dạng hư hỏng của bánh quy do phụ gia và các chất phụ khác:

+ Hàm lượng các chất phụ cũng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, vì vậy cần điều chỉnh định lượng cho phù hợp

b) Trong quá trình sản xuất:

- Các dạng hư hỏng của bánh quy ở công đoạn nhào bột

+ Khối bột bị nhão, ướt;

+ Khối bột bị dính;

+ Khối bột bị cứng, nứt vỡ;

+ Khối bột có khả năng đàn hồi trương nở kém;

- Các dạng hư hỏng của bánh quy ở công đoạn ép - cán tạo hình sản phẩm

+ Bánh quy bị ép quá chặt hoặc chưa được chặt;

+ Bánh quy bị dính khay, bị khuyết tật;

+ Bánh quy có nhiều lỗ khí;

- Các dạng hư hỏng của bánh quy ở công đoạn nướng bánh

+ Bánh sẽ bị chảy ra khi nướng do khoảng cách khi đặt bột quá sát, bánh nướng ra sẽ dính với nhau không đẹp;

+ Bánh bị khuyết dạng do bột mì quá nhão hoặc quá khô;

+ Bánh có bề mặt không mịn do bị dính bột vụn;

+ Bề mặt bánh bị khét do quá trình nướng;

c) Các dạng hư hỏng của bánh quy ở công đoạn đóng gói và bảo quản

7

Khi đóng gói nếu bao bì đóng gói không tốt, không kín thì không khí, ẩm và vi sinh vật dễ xâm nhập vào làm hư hỏng bánh, bánh bị mềm, bánh sẽ bị biến dạng trong công đoạn bảo quản

Khi bảo quản bánh bị mốc, mềm do không khí xâm nhập và bánh ở công đoạn đóng gói làm bánh bị mềm và mất độ xốp

Hình 2.3: Các dạng hư hỏng, khuyết tật của bánh quy

Để giải quyết các vấn đề hư hỏng của sản phẩm thực tế nêu trên, việc đầu tiênlà nghiên cứu áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến vào các công đoạn chế biến.Trong đócần chú ý đến công đoạn hoàn lưu lại các sản phẩm hư hỏng, khuyết tật để tái sử dụng lại trong sản xuất là vấn đề thực tiễn cần đượcnghiên cứu và giải quyết theo hướng cơ khí hóa.Và phương pháp nghiền tái chế là phương pháp được sử dụng để tái

sử dụng lại bánh quy trong dây chuyền sản xuất tại các nhà máy Một mặt để nghiền bánh quy hư hỏng để tái sử dụng, mặt khác máy còn được dùng để nghiền gừng làm phụ gia trong sản xuất bánh quy

2.2 Cácphương pháp nghiền

2.2.1.Khái niệm nghiền

Nghiền là quá trình phá hủy vật thể rắn bằng lực cơ học thành các phần tử, nghĩa là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực hút phân tử của các vật thể đó.Theo nghiên cứu thì kết quả của quá trình nghiền là tạo ra nhiều phân tử cũng như nhiều bề mặt mới

2.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền vỡ vật thể rắn

Xuất phát từ các công trình nghiền vỡ vật thể rắn của các viện sĩ A.Ph.Iophphe, P.A.Rebinder và I.A.Phrenkel xác nhận: Đặc điểm cấu trúc của bất kì vật thể rắn nào cũng đều tồn tại các khuyết tật nhỏ, các khuyết tật này có phân bố thống kê theo chiều

dày của vật thể, đồng thời chúng thể hiện cục bộ ra bề mặt ngoài Chính vì đặc điểm như vậy mà độ bền bị giảm từ 100 đến 1000 lần, so với độ bền của vật rắn thực có cấu trúc bị phá hủy.Khi có tải trọng tuần hoàn với mỗi chu kỳ tiếp theo thì số lượng các vết nứt trong vật thể gia tăng và độ bền của vật thể giảm xuống Sự xuất hiện các vết nứt

tế vi trong cấu trúc vật thể sẽ làm giảm lực liên kết phần tử, làm giảm độ bền một cách đột ngột Hiện tượng này đã được viện sĩ P.A.Rebinder phát hiện và đặt tên là “Hiệu ứng Rebinder”,hiệu ứng này được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật

Khái niệm chung về cơ học phá hủy nguyên liệu hạt được gọi là cơ sở của quá trình động lực học nghiền Cơ chế phá vỡ hạt có dạng phá hủy bằng nén ép và quá trình diễn ra theo sơ đồ phá hủy dòn, nghĩa là không có quá trình biến dạng dẻo rõ rệt

(Nguồn: Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, 2000 Máy gia công cơ học nông sản – thực phẩm NXB Giáo Dục, 285 trang)

2.2.3 Các chỉ tiêu đánh giá quá trình nghiền

a) Diện tích riêng bề mặt

Diện tích riêng bề mặt được dùng để đánh giá một cách định lượng về sự phân tán của các vật liệu rời, diện tích riêng bề mặt của vật liệu là tỷ số của tổng diện tích bề mặt của tất cả các phần tử được chứa trong một đơn vị khối lượng (m2/kg) hay một đơn vị thể tích (m2/m3)

d - Kích thước trung bình của phần tử, m

ρ - Khối lượng riêng của vật liệu, kg/m3

9

Sc - Diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu sau khi nghiền;

Sd - Diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu trước quá trình nghiền; Cùng với sự giảm kích thước của các phần tử thì diện tích riêng bề mặt tăng lên

Vì vậy chỉ số mức độ nghiền λs là tỉ số diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu cuối quá trình nghiền và diện tích riêng bề mặt của các phần tử ban đầu:

- Theo lý thuyết mức độ nghiền λ của vật liệu thường được đánh giá qua tỷ số giữa kích thước trung bình D của vật liệu trước khi nghiền và kích thước trung bình d của phần tử sản phẩm nghiền:

2.2.4.Các loại máy nghiền

2.2.4.1 Máy nghiền đĩa

Trong công nghiệp thực phẩm máy nghiền đĩa được sử dụng để nghiền bột vừa

và mịn, do máy nghiền đĩa có năng suất thấp hơn một vài loại máy nghiền khác nên loại máy nghiền này ít được sử dụng

a)Cấu tạo của máy nghiền đĩa:

Hình 2.4: Cấu tạo máy nghiền đĩa

b) Nguyên lý làm việc của máy nghiền đĩa:

Hạt đi vào nghiền từ máng cấp liệu 1 chảy qua nam châm tách vụn sắt (2) rồi chảy xuống vít xoắn (4), vít xoắn này có nhiện vụ đẩy hạt vào khoang nghiền của cặp đĩa nghiền (6) và (7), đĩa nghiền (6) cố định còn đĩa nghiền (7) được lắp với trục quay do puli (9) dẫn động Bột nghiền được gạt (8) đẩy vào cửa tháo liệu, điều chỉnh khe nghiền bằng cần (5), từ trục quay còn truyền động bằng đai (10) lên cơ cấu tháo liệu (11) của hộp chứa liệu (1) Cửa quan sát (3) vừa để theo dõi lớp hạt chảy xuống gặp đĩa nghiền, vừa để lấy vạn sắt bám trên nam châm (2) ra, đảm bảo an toàn cho cặp đĩa nghiền

2.2.4.2 Máy nghiền chậu con lăn

Máy nghiền chậu con lăn còn gọi là máy nghiền quả lăn thuộc loại máy dùng nghiền bột mịn hoặc rất mịn Lực nghiền do máy tạo ra chủ yếu là nén - ép và chà xát Máy nghiền quả con lăn đơn giản thường làm việc gián đoạn, có năng suất thấp, về sau các loại máy nghiền được phát triểnthường làm việc liên tục và có năng suất cao hơn nhưng kết cấu cũng phức tạp hơn

Hình 2.5: Cấu tạo máy nghiền ba trục với

vòng nghiền 1.Trục con lăn

2.Máng cấp liệu 3.Vòng nghiền 4.Máng tháo liệu

b)Nguyên lý làm việc máy nghiền chậu con lăn:

Trong quá trình nghiền các con lăn hình trụ cầu, trục hay hình nón đều tự quay quanh trục của chúng do lực ma sát giữa chậu nghiền với vật liệu nghiền và giữa vật liệu nghiền với con lăn Khi chưa có vật liệu, sự tiếp xúc giữa con lăn hình trụ, hình nón là tiếp xúc đường Đoạn tiếp xúc này có chiều rộng bằng chiều rộng con lăn và có

11

phương hướng nên vận tốc tiếp tuyến của mỗi điểm tiếp xúc so với trục của chậu có giá trị khác nhau, điểm nằm gần trục có giá trị nhỏ, điểm xa trục có giá trị lớn

2.2.4.3 Máy nghiền búa

Máy nghiền búa là loại máy nghiền được sử dụng phổ biến trong chế biến thức

ăn gia súc Ngoài nhiệm vụ nghiền hạt lương thực, máy nghiền búa còn được sử dụng

để nghiền các sản phẩm khác như cá khô, bánh dầu, cỏ khô,…

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo

máy nghiền búa kiểu trục ngang

b) Nguyên lý làm việc của máy nghiền búa:

Quá trình nghiền hạt trong máy nghiền kiểu búa là do sự va đập của búa vào hạt, va đập giữa các hạt vào vỏ máy và do sự chà sát của hạt với búa hoặc với thành trong của vỏ máy Bộ phận gây ra sự va đập vào hạt trong máy là các búa nghiền (5) được treo trên các chốt (3) đặt nằm ngang, khi roto (2) quay thì lực ly tâm làm các búa nằm ở vị trí hướng tâm và dự trữ một động năng lớn Hạt qua bộ phận cung cấp phía trên vào máy liền bị các búa nghiền va đập vào và va chạm với các chi tiết nằm trong buồng nghiền Trong quá trình va đập, búa truyền cho hạt một động năng để phá vỡ hạt Các phần tử tách ra từ hạt có kích thước bé hơn lỗ lưới sàng phân loại thì lọt ra ngoài buồng nghiền tạo thành sản phẩm, những phần tử có kích thước lớn hơn thì tiếp tục bị va đập, phá vỡ, những hạt đạt yêu cầu về kích thước thành phẩm được đưa ra ngoài bằng các phương pháp vận chuyển khí động hoặc bằng phương pháp cơ học

2.2.4.4 Máy nghiền trục

a) Sơ đồ nguyên lý

a b

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý của máy nghiền nhiều trục

a sơ đồ nguyên lý máy nghiền 2 trục b sơ đồ nguyên lý máy nghiền nhiều trục

Máy nghiền loại hai, ba hoặc nhiều trục được sử dụng rộng rãi trong ngành

công nghiệp thực phẩm để nghiền bột mì, bột ngô, các loại hạt làm bột bán thành

phẩm, các loại hạt có dầu để khai thác chất béo, làm thức ăn gia súc, làm bánh mì, làm

men,…

Máy nghiền trục có nhiều ưu điểm như: Cấu tạo đơn giản, chắc chắn, làm việc

với độ tin cậy cao, ít sinh tiếng ồn, sản phẩm ít bụi, sản phẩm sau khi nghiền đạt yêu

cầu cho việc tái sử dụng phế phẩm bánh qui trong sản xuất

● Trục nghiền:

Bộ phận làm việc chính của máy nghiền kiểu trục là hai trục cuốn nhẵn hoặc

khía rãnh song song quay ngược chiều nhau với vận tốc khác nhau, đa số trường hợp ở

những máy nghiền trục thì trục nghiền thường được làm bằng gang đặt 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 khung kim loại Ở những trục cán như thế, lớp bề mặt gang trắng có độ sâu 20 –

25 mm và độ cứng là 370 – 450 HB

13

Hình 2.8:Sơ đồ lực tác động lên vật rắn

- Trên hình (2.8), ta có 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 α 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 2Psinα có khuynh hướng kéo hạt ra khỏi dốc hình cầu do bề mặt hình trụ của cán tạo nên Thành phần thẳng đứng của lực

ma sát 2fPcosα kéo hạt vào khe hở giữa hai trục Phương trình cân bằng lực tác dụng lên hạt ở thời điểm bắt tiếp xúc của nó với bề mặt trục nghiền có dạng:

Trong đó: D là đường kính trục nghiền

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

- Trong các máy nghiền trục, đường kính trục nghiền thường bằng 2,5 – 3 và nhiều lần lớn hơn đường kính nhận được theo tính toán của công thức (2.8)

- Tăng đường kính trục nghiền lên như thế so với đường kính cho phép nhỏ nhất Dđòi hỏi trục nghiền phải có độ cứng cao và nhận được mômen đủ để đảm bảo hành trình của chúng được đồng đều

- Lấy ví dụ theo yêu cầu công nghệ nghiền hạt, độ võng lớn nhất của trục nghiền không được vượt quá 0,01 mm (y 0,01 mm , còn đại lượng lực đẩy ngang trên trục nghiền do trở lực phá huỷ 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 (250kG), sự phá huỷ các hạt riêng biệt của vật liệu nghiền ở trong những máy nghiền trục xảy ra trong khoảng thời gian nhỏ nhất, vì vậy lực đẩy ngang và mômen xoắn là tổng của xung tức thời có tần số cao Yêu cầu đó làm cho mômen quay của trục cán đủ lớn GD2 để đảm bảo cho hành trình của trục cán được đều, ở đây G là trọng tâm của trục nghiền Còn

bề mặt của trục thường là nhẵn hoặc cắt khía với yêu cầu chất lượng gia công cao

- Trong hình (2.9) là profin của rãnh đã được ứng dụng, rãnh được bố trí dước góc từ 2 đến 200 đối với đường sinh hình trụ của trục

Hình 2.9: Profin và kích thước rãnh

khía răng của trục

- Trong bảng (2.2) cho biết các kích thước, bước và số lượng khía rãnh của trục, độ võng cho phép của trục có thể tính bằng 0,01mm vì nếu độ võng lớn thì hiệu quả nghiền sẽ chỉ diễn ra ở mép trục

- Đối với trường hợp dùng máng cấp liệu ta cần xác định vận tốc cuối của hạt khi trượt hết 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 α sẽ có

xu hướng:

+ Trượt theo mặt dốc nếu thành phần lực T G sinα lớn hơn lực ma sát

F f p f G cosα + Đứng yên nếu: F > T

Số lượng rãnh khía răng trên chiều dài đường tròn bằng 25 mm

Bước rãnh

Kích thước rãnh Chiều rộng

mặt phẳng Chiều cao Tính bằng micromet

+ Để cấp liệu theo mặt phẳng nghiêng thì T > F

G sinα α

Hình 2.10: Phương pháp cấp liệu bằng máng dốc

Thay F   tgφvới φ là góc ma sát giữa hạt và vật liệu làm máng:

tgα φα φ + Vận tốc cuối của hạt khi trượt hết chiều dài của máng dốc được xác định theo phương trình:

● Cơ cấu điều chỉnh khe hở cặp trục:

Để điều chỉnh đại lượng khe hở giữa cặp trục làm việc phải có khả năng dịch chuyển một trong những ổ trục của máy nghiền, trên hình (2.11) là sơ đồ để điều chỉnh khe hở giữa các trục, cả hai ổ trục của trục di động một bên treo và giá máy tại điểm 1, còn một bên kia tựa trên thanh kéo 3 nhờ các lò xo hình trụ 2 Thanh kéo 3 cắt đôi và

có cơ cấu 4 dùng để thay đổi chiều dài của chúng; điều đó đảm bảo nâng hay hạ riêng mỗi một điểm tựa của trục di động, nghĩa là cho phép hiệu chỉnh độ song song của trục này đối với trục khác, có các ổ trục ghép cứng trên giá máy

T

G NF

H S

17

Hình 2.11: Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa các trục nghiền

1 Giá máy; 2 Lò xo; 3 Cơ cấu thay đổi chiều dài; 4 Thanh kéo; 5 Trục quay;

6 Vít chỉnh tinh; 7 Cần điều chỉnh thô; 8 Tay quay; 9 Cần đở 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 4 gắn lệch tâm trên trục xoay 5, còn hai đâu trục này quay trơn trên hai ổ lắp trên hai thành bên của máy

Trên trục (5) còn có gắn hai cần (7) và (9), cần (7) dùng để điều chỉnh thô có chốt cài với trục (5) và có móc nối với thân máy, ngoài ra cần (7) còn có êcu của vít chỉnh tinh 6 gắn cố định với cần (9), khi điều chỉnh thô khoảng cách khe nghiền thì nhã móc nối với thân và xoay tay gạt (8) sang phải hoặc sang trái, cần (9) cũng cài then với trục (5) sang phải hoặc sang trái, kéo hệ thanh kéo (3) lên hoặc xuống để mở rộng hoặc giảm khe nghiền Khi đạt yêu cầu điều chỉnh thô thì gài móc nối với thân máy lại, khi điều chỉnh tinh phải rút chốt gài giữa cần gạt (7) với trục (5), lúc này cần (7) cố định cùng thân máy nhờ móc nối, quay tay quay (8) làm vít chỉnh tinh (6) di động (so với êcu lắp trên cần cố định( 7)) kéo theo cần (9) quay làm trục (5) quay và nâng hạ hệ thanh kéo (4) vì vậy dịch chỉnh tinh được khoảng cách khe nghiền, lò xo (2) dùng để đề phòng quá tải cho cặp trục nghiền khi có vật liệu nghiền quá cứng hoặc quá to đi vào khe nghiền

b) Nguyên lý làm việc của máy nghiền trục

Máy nghiền trục thực hiện phá hủy vật liệu theo nguyên lý ép nghiền do ma sát

và nguyên lý cắt, các lực cắt, lực ép sẽ làm thay đổi hình dạng và phá vỡ cấu trúc sản phẩm

Máy nghiền hai trục cố định dùng để nghiền ép – cán các vật liệu dẻo, nhão không xuất hiện quá tải vì lực ép không tăng đột ngột, máy nghiền loại này có cấu tạo đơn giản và cũng có thể thay đổi được khoảng cách khe nghiền bằng cách xẻ rãnh trên

bệ máy để dịch chuyển bulông giữa các ổ trục với bệ máy trước khi nghiền

Máy nghiền có một trục di động khi làm việc làloại máy nghiền hiện đang được

sử dụng rộng rãi, nhờ có lắp hai lò xo chịu nén giữa ổ đỡ trục và bệ máy cố định, loại máy nghiền trục này dùng thích hợp để nghiền vật liệu dạng hạt, cục lớn Khi xảy ra quá tải lực ép tăng đột ngột, nén hai lò xo giữa trục di động, lò xo bị nén lại làm tăng khoảng cách giữa hai trục để thoát lớp liệu gây ra quá tải, khi hết hiện tượng quá tải lực ép trở lại bình thường, thì hai lò xo sẽ đẩy trục di động về vị trí cũ với khe hỡ ( ) tiếp tục làm việc

Máy nghiền hai trục và có hai trục di chuyển vì có hai lò xo chịu nén cùng di động khi xảy ra quá tải, Máy này dùng trong trường hợp vật liệu nghiền cứng có kích thước không đồng đều, dễ gây quá tải do lực ép tăng đột ngột Do máy có kết cấu phức tạp hơn nên loại máy này ít được sử dụng

Năng suất nghiền lý thuyết của máy nghiền trục được xác định theo công thức:

Trong đó:

δ – Chiều rộng khe nghiền, mm;

L – Chiều dài trục nghiền, mm;

ρ – Khối lượng riêng của sản phẩm nghiền, kg/m3;

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

V – Vận tốc trung bình của vật liệu đi qua khe nghiền, m/s;

Vn, Vc–Vận tốc vòng của trục quay nhanh và trục quay chậm, m/s;

c) Các máy nghiền trục được sử dụng trong ngành thực phẩm

Hiện nay máy nghiền trục được sử dụng rộng rãi, phổ biến các công đoạn làm

vỡ hạt trong các dây chuyền sản xuất chế biến như: trong dây chuyền sản xuất bột siêu mịn, lúa mì, chế biến ngô, lúa mạch, bột ớt,…

trục Công tTrung Quốc)

nh 2.12:Má

nghiên cứu v

ản phẩm sausản xuất th

hù hợp với xuất bánh q

ch thước sa

cầu tái sử dhẩm sau kh

ại xưởng m

ty Trịnh Ch)

áy nghiền ha

về máy ngh

u nghiền thuhực phẩm lyêu cầu tái

sử dụng ph

iền

hế phẩm tronghiền phải

Máy nghiềCommerc

Máy nghiềDavis Sons

g trong ngàn

ên thế giới t

n đến siêu mành sản xuấ

hế phẩm bá

ong sản xuất

i đạt từ 1 –

ền trục của cial Single M

ền trục của C

s Manufactu

nh thực phẩ

ta thấy máymịn chủ yếu

ất cao Do ánh quyvà n

t bánh quy

2 mm

Công ty IfaMill (Mỹ)

Công ty H.Curing (Mỹ)

ẩm

y nghiền trụ

u phục vụ t

đó máy ngnghiền gừng

của công ty

fa

C

ục có trong ghiền

g của

y thì

2.4 Ý kiến thảo luận vàlựa chọn mô hình máy nghiền

2.4.1 Ý kiến thảo luận

Đứng trước thực trạng cần tái chế lại những phế phẩm trong sản xuất bánh và

có thể dùng nghiền gừng để làm phụ gia đạt kích thước từ 1 - 2 mm Có thể dùng máy nghiền hai trục với nguyên lý nghiền kiểuép - cắt để nghiền, còn các nguyên lý nghiền khác không thích hợp vì có độ mịn thành phẩm cao

2.4.2 Lựa chọn kiểu máy nghiền phù hợp

Từ những tính chất cơ lý của bánh quy và yêu cầu tái sử dụng phế phẩm trong sản xuất bánh quy, ta chọn máy nghiền trục theo dạng trục có răng Đây là nguyên lý nghiền phù hợp, có hiệu suất cao, vì nguyên lý nghiền trục có răng cho phép định hướng tốt độ nhỏ nghiền và không tạo ra nhiều bụi trong quá trình nghiền, sản phẩm nghiền phù hợp yêu cầu của nhà sản xuất

21

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Nghiên cứu tổng quan về tình hình sản xuất chế biến bánh quy của các công ty trong nước

- Thiết kế, chế tạo máy nghiền trục năng suất 50 kg/h phục vụ cho việc tái chế phế phẩm bánh quy trong sản xuất

- Xây dựng bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết của máy nghiền trục

- Chế tạo, lắp ráp và khảo nghiệm máy nghiền trục

3.2 Phương pháp nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy nghiền trục

3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết thiết kế

Dựa vào tính chất cơ lý của vật liệu nghiền và dựa vào đặc điểm của các loại máy nghiền hiện nay, thì thấy máy nghiền hai trục là thiết bị phù hợp với công đoạn nghiền tái chế các phế phẩm, vì vậy để đáp ứng yêu cầu cho quy mô sản xuất ta nên chọn mô hình thiết kế như sau:

- Máy nghiền trục loại hai trục khác đường kính, khác số vòng quay nhưng cùng vận tốc tiếp tuyến

- Cơ sở thiết kế dựa vào lý thuyết tính toán máy nghiền trục với các dữ liệu thiết kế tính toán hình học, động học và động lực học cho máy thiết kế

- Bộ phận truyền động và các chi tiết máy khác thuộc các chi tiết dùng chung được tính toán thiết kế theo chi tiết máy và bộ truyền động cơ khí

3.2.2 Phương pháp chế tạo

Các chi tiết của máy nghiền trục được chia thành hai loại:

- Các chi tiết dùng chung đã được tiêu chuẩn hoá Gồm có bulông - đai ốc, các chi tiết của bộ phận truyền động như: Dây đai, bánh đai, bánh răng, ổ bi - ổ đở, động cơ điện, đây là những chi tiết đã được tiêu chuẩn hoá chúng ta chọn đặt mua trên thị trường