Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn

Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn Thiết kế chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi tại các vùng nông thôn

J Sci & Devel., Vol 11, No 5: 722-728 Tạp chí Khoa học Phát triển 2013, tập 11, số 5: 722-728 www.hua.edu.vn THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TRỘN THỨC ĂN CHĂN NUÔI PHỤC VỤ CHĂN NUÔI TẠI CÁC VÙNG NƠNG THƠN Hồng Xn Anh1*, Tống Ngọc Tuấn2 Khoa Cơ Điện, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội; Viện Phát triển công nghệ điện, Trường Đại học Nông nghiệpHà Nội Email*:hxanh@hua.edu.vn Ngày gửi bài: 26.03.2013 Ngày chấp nhận: 27.08.2013 TĨM TẮT Hiện nay, chăn ni phát triển theo hướng kết hợp chăn nuôi công nghiệp với chăn ni truyền thống (theo hộ) với quy mơ thích hợp Quy mô so với trước lớn nhiều Điều đòi hỏi phải có máy chế biến thức ăn chăn ni nói chung, máy trộn thức ăn chăn ni nói riêng phù hợp Máy trộn thức ăn chăn nuôi suất 50kg/mẻ trộn nhiều loại thức ăn, dễ chế tạo, dễ lắp đặt, tháo lắp làm thuận tiện Máy phù hợp cho mơ hình kinh tế trang trại, quy mơ sản xuất nhỏ hay hộ gia đình Máy dùng trộn thức ăn hỗn hợp từ nguyên liệu nghiền nhỏ, có nguồn gốc tự nhiên hay thức ăn đậm đặc với nguồn nguyên liệu có sẵn địa phương theo yêu cầu nhà sản xuất Từ khóa: Máy trộn, nông thôn, thức ăn chăn nuôi Design and Fabrication of Feed Mixing Machine for Livestock Production in Rural Areas ABSTRACT Nowadays, livestock develops in the direction of combining industrial livestock husbandry with traditional livestock keeping (household) under an appropriate scale which is much larger than the that in the past time period This not only requires suitable animal feed processing machines in general but also suitable feed mixers in particular 50kg-per-batch feed mixer can be used to mix various types of feed Moreover, this type of equipment is easy to fabricate, install, remove and clean The machine is suitable for farm economic models, small-scale or household level The machine can be used to blend feed from the raw crushed materials (natural origin), or concentrate feed with locally available raw materials at the request of the producer Keywords: Feed mixer, livestock feed, rural areas ĐẶT VẤN ĐỀ Tình hình chăn ni tồn giới năm gần có nhiều biến động tốc độ phát triển, phân bố lại địa bàn phương thức sản xuất Tổ chức FAO (Sere and Steinfeld, 1996) xác định có hệ thống chăn ni chính: hệ thống công nghiệp, hệ thống hỗn hợp hệ thống chăn thả Ở nước ta, năm gần đây, ngành chăn nuôi quan tâm, đầu tư lớn mục tiêu chủ yếu để phát triển ngành nơng nghiệp Chính 722 phủ có hàng loạt văn bản, sách khuyến khích phát triển chăn ni Nhờ đó, ngành chăn ni phát triển chiếm tới 27 - 28% giá trị sản xuất ngành nông nghiệp Tuy vậy, phát triển chưa ổn định Các nhà chăn ni đứng ngồi khơng n sản phẩm chăn nuôi rớt giá, giá thức ăn chăn nuôi biến động liên tục mức cao, thức ăn chăn nuôi lại chiếm 65 - 75% giá thành chăn nuôi Hiện nay, giá thức ăn chăn nuôi Việt Nam cao nước khu vực khoảng 15% đến 20%, gánh nặng đè lên người chăn ni (Hà Ngọc Vũ, 2004) Hồng Xn Anh, Tống Ngọc Tuấn Giải pháp tốt trang trại sử dụng thức ăn tự trộn để tiết kiệm chi phí sản xuất Người chăn ni kiểm sốt nguồn ngun liệu thức ăn chăn nuôi tận dụng sản phẩm nông nghiệp sản xuất địa phương Theo tính tốn người chăn nuôi lâu năm, dùng phương pháp tự trộn giảm giá thức ăn mua từ nhà máy mức 8.000 đồng/kg xuống 6.500 đến 6.700 đồng/kg Trung bình, tiết kiệm 1.200 đến 1.500 đồng/kg (Shanghai Xuanshi Machinery Co., Ltd (2011) Chính việc thiết kế, chế tạo máy chế biến thức ăn chăn nuôi, trước hết máy trộn cỡ nhỏ phục vụ hộ gia đình có ý nghĩa thực tiễn cao VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu nghiên cứu Vật liệu nghiên cứu gồm vật liệu để chế tạo máy trộn vật liệu hỗn hợp thức ăn chăn nuôi Vật liệu để chế tạo máy trộn vật liệu sẵn có thị trường nước như: thép hình, tơn,… Vật liệu hỗn hợp thức ăn sản xuất thức ăn chăn ni quy mơ hộ gia đình thường khơng đầy đủ thành phần thức ăn sản xuất theo quy mô công nghiệp (sản xuất lớn) đảm bảo đầy đủ thành phần chiếm tỷ lệ lớn, ngơ, đỗ tương, cám gạo khơ, đỗ,… mà thành phần sau cần nghiền khơng cần nghiền thành phần bột có độ nhỏ khác (có kích thước hạt khác nhau) khối lượng riêng khác nhau, cần phải trộn để đảm bảo chất lượng thức ăn cần thiết Máy trộn thức ăn chế tạo lắp ráp Viện Phát triển Công nghệ điện – Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, đơn vị phối hợp thực nghiên cứu 2.2 Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phương pháp điều tra, tổng quan tài liệu để lựa chọn nguyên lý làm việc, nguyên lý cấu tạo suất máy Trên sở lựa chọn này, dựa vào lý thuyết tính tốn máy trộn, khả sản xuất Viện Phát triển công nghệ điện, Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội, thiết kế chế tạo mẫu máy trộn tiến hành khảo nghiệm đánh giá chất lượng máy thiết kế, chế tạo triển khai ứng dụng vào thực tế Việc khảo nghiệm đánh gía chất lượng làm việc máy tiến hành qua giai đoạn chạy thử (khơng tải có tải) tiếp tục giai đoạn sản xuất (tối thiểu tháng) Chất lượng làm việc máy, theo yêu cầu thực tế đánh giá thông qua tối thiểu ba tiêu sau (do thời gian theo dõi máy điều kiện thử nghiệm hạn chế nên báo có kết đánh giá theo tiêu thứ nhất): Khả làm việc, độ bền máy Trước mắt, tiêu đánh giá nhờ trực quan thông qua tiếng ồn, độ rung - lắc, nhiệt độ máy tiếp tục theo dõi trình làm việc (sản xuất) máy Độ trộn hỗn hợp sau trộn Theo định nghĩa chung độ trộn đặc trưng định lượng trình trộn, xác định tỷ số khối lượng chất thành phần mẫu phân tích với khối lượng thành phần chất quy định hỗn hợp Khi trộn với khối lượng a chất A với khối lượng b thuộc chất B để tạo hỗn hợp đồng AB Thành phần chất A B hỗn hợp là: CA  b a ; CB  ab ab Trong hỗn hợp vật liệu lý tưởng, giá trị CA CB phần thể tích Trong thực tếCA CB phần thể tích khác ảnh hưởng yếu tố trình trộn Nếu khác hỗn hợp gần với hỗn hợp lý tưởng Để đánh giá mức độ đồng hỗn hợp thực ta sử dụng đại lượng “Độ sai lệch bình phương trung bình” Nếu thể tích Vi hỗn hợp có thành phần chất A CiA, chất B CiB, lúc “độ sai lệch bình phương trung bình” hỗn hợp thực là: 723 Thiết kế, chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi vùng nông thôn SA  (CA  CiA)2 i N 1 ; SB  N (CB  CiB )2 i N 1 N Trong đó: CA, CB: thành phần chất A chất B hỗn hợp lý tưởng; CiA, CiB: thành phần chất A chất B thể tích mẫu Vi; tâm cánh vít (3), hỗn hợp đánh văng vào thùng trộn (2) rơi trở lại xuống phần hình thùng Tại vật liệu lại vít trộn nâng lên vào ống khuyếch tán Quá trình thực lặp lặp lại nhiều lần hỗn hợp đảo trộn mạnh suốt thời gian trộn Sau trộn, hỗn hợp lấy qua cửa tháo liệu (6) N: số thể tích mẫu Vi Như SA, SB nhỏ mức độ đồng hỗn hợp cao, gần với hỗn hợp lý tưởng Giá trị SA SB phụ thuộc vào thời gian trộn  Chi phí lượng riêng Chỉ tiêu xác định giống việc xác định chi phí lượng riêng loại máy khác KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Lựa chọn nguyên lý làm việc máy Các máy trộn có nguyên lý làm việc chung xáo trộn hai hay nhiều thành phần nguyên liệu thành phần di chuyển xen kẽ lẫn Về nguyên lý cấu tạo, theo dạng nguyên liệu đưa vào trộn mà máy trộn có cấu tạo khác Sau tìm hiểu tình hình ứng dụng loại máy trộn thức ăn chăn nuôi Việt Nam nay, cho thấy loại máy trộn liên tục sử dụng dây chuyền công suất lớn (trên 10 tấn/h) Máy trộn vít đứng sử dụng nhiều sở chế biến thức ăn chăn nuôi phân tán (dưới tấn/h) cơng suất nhỏ, điều chỉnh độ trộn Trên sở phân tích trên, chúng tơi lựa chọn: sơ đồ nguyên lý làm việc, nguyên lý cấu tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi vùng nông thôn với suất 50 kg/mẻ thể hình Hỗn hợp cung cấp vào máng cấp liệu (4) phần vít trộn (3) nâng lên ống khuyếch tán (7) đảo trộn Khi hỗn hợp hết chiều cao ống khuyếch tán, nhờ lực ly 724 Hình Sơ đồ nguyên lý làm việc, nguyên lý cấu tạo máy trộn (Cơng ty CP Đại Hòa, 2013) Ưu điểm mẫu máy - Độ trộn đạt thỏa mãn yêu cầu chăn nuôi; - Máy phù hợp cho mơ hình kinh tế trang trại, quy mơ sản xuất nhỏ hay hộ gia đình Máy dùng trộn thức ăn hỗn hợp từ nguyên liệu nghiền nhỏ, có nguồn gốc tự nhiên hay thức ăn đậm đặc với nguồn nguyên liệu có sẵn địa phương theo yêu cầu nhà sản xuất; - Mức chi phí lượng riêng thấp; - Kết cấu máy đơn giản, gọn nhẹ, an toàn lao động dễ dàng di chuyển máy có lắp bánh xe; - Giá thành máy rẻ so với máy nhập từ nước ngồi, góp phần đáng kể việc hạ giá thành sản phẩm Hoàng Xuân Anh, Tống Ngọc Tuấn 3.2 Tính tốn thiết kế số phận h1 -là chiều sâu đáy nón (m) 3.2.1 Tính tốn thiết kế thùng trộn H-là chiều cao phần thân trụ (m) D -là đường kính phần thân trụ (m) * Tính thể tích thùng trộn Từ cơng thức tính suất máy trộn kiểu vít đứng ta xác định thể tích thùng trộn:  q  Vt  .t ; Vt  q  .t  50  0,12 (m3 ) 700.0,6 Trong đó: Chọn góc nghiêng đáy nón dựa vào góc thoải tự nhiên vật liệu Căn vào loại vật liệu thức ăn gia súc loại bột, ta chọn góc nghiêng đáy nón =550 Ta có: h1  R tg 55 Chọn tỷ lệ: H  H  h1 q -khối lượng hỗn hợp mẻ trộn (50kg) - khối lượng riêng vật liệu trộn: 700 kg/m3 - hệ số chứa đầy thùng chứa, chọn = 0,6 t- tổng thời gian trộn mẻ: phút Vậy thể tích thùng trộn ta chọn 0,12 (m3) H0 H  1,   ,  H  , R D R H  H  h1  , R  R tg 55  R ( ,  tg 55 ) V sb   R R ( ,  tg 55 )   tg 55 V sb   R  ,    R  R R tg 55    ,12 ( m )  V sb  tg 55   ,       , 28 ( m ) Lấy: R  0,3m   D  0,6m   H  0,5( m ) h1  0,3m  Chọn: H  0,3m, h1  0,4(m)  H  0,8 ( m ) Tính lại thể tích thùng thiết kế:  2.tg 55    0,12 m Vtk  .R  2,4      Hình Sơ đồ tính tốn thùng trộn 3.2.2 Tính tốn thiết kế vít tải * Tính suất riêng vít tải * Kích thước thùng trộn - Từ cơng thức tính tốn thể tích sơ (bỏ qua phần đáy trụ có chiều cao h2 bỏ qua phần vít tải chiếm chỗ): V sb  V tr  V n   R H   R h1 Trong đó: Vsb- thể tích thùng tính sơ (m3) Vtr - thể tích phần thân trụ (m ) Q 60 0,12 0,6.700 q 60 Vt      378 ( kg / h ) t tt  t n  t x Trong đó: Q: suất tuý máy trộn(kg/h) q: khối lượng hỗn hợp mẻ trộn (50kg) : khối lượng riêng vật liệu trộn: 700 kg/m3 Vn - thể tích phần đáy nón (m3) : hệ số chứa đầy thùng chứa, chọn = 0,6 R- bán kính phần thân trụ (m) t: tổng thời gian trộn mẻ: phút 725 Thiết kế, chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi vùng nông thôn t  tt  tn  t x Qr  47 ,1 d v2 0,8 d v n.k   , T / h tt - thời gian trộn: phút Qr  47 ,1 0,8 n.k   d v3 Suy ra: tn- thời gian nạp liệu: phút tx - thời gian xả liệu: phút Theo thực tế cho thấy, hỗn hợp vật liệu máy trộn đứng đảo trộn lên xuống tuần hoàn máy khoảng 8-10 lần đạt yêu cầu độ trộn Lấy k = Năng suất riêng vít tải q trình trộn: q.k 60 50 8.60 Qr    3000 kg / h  3T / h 8 * Tính đường kính trục vít: Ta có suất vận chuyển vít tính theo cơng thức: q  60 d2 v ns Thay q vào cơng thức tính Qr ta có:   0,129(m) 47,1.0,8.500.0,95.0,7.0,1125 Chọn đường kính cánh vít: d = 129 mm Suy bước cánh vít: s = 0,8.129 = 103 (mm) Chiều cao cửa tiếp liệu: h = s = 103 (mm) Chọn h2 = 200 (mm)  Chọn chiều cao vít trộn là: L =900 Sau tính tốn thiết kế số phận chính, phận lại thiết kế, lựa chọn theo phận tính tốn đo cụ thể (Hình Hình 4) Hình Thùng trộn 726 Qr 47,1.0,8.n.k   3.3 Chế tạo số phận Bước vít s chon theo dv: chọn s  (0,8  1)d v ; s  0,8.d v dv  Hoàng Xuân Anh, Tống Ngọc Tuấn nguyên liệu nạp vào hết, vít tải vận chuyển lên phần xilo để trộn Kết khảo nghiệm: - Năng suất khảo nghiệm 50 kg/mẻ - Máy chạy êm - Các ổ đỡ bánh đai khơng có tượng phát nhiệt - Máy mang tải 100% (50 kg) không bị rung lắc - Kết đo công suất tiêu thụ: 0,46 kW/mẻ - Kết tính tốn mức chi phí lượng riêng: 8,12 kWh/tấn - Với thời gian trộn phút/mẻ, độ trộn hỗn hợp đạt 93 - 95% Hình Kết thiết kế máy trộn TACN kiểu đứng suất 50kg/h 3.4 Kết khảo nghiệm mẫu máy chế tạo 3.4.1 Tiến hành cho máy chạy chế độ không tải Để sơ đánh giá máy sau chế tạo lắp ráp xong, tiến hành cho máy chạy chế độ không tải Trước bật máy cần kiểm tra mối lắp ghép bulong, puly, dây đai… xem chắn chưa Tiến hành quay tay xem máy có hoạt động êm dịu hay khơng Nếu tiến hành quay tay thấy máy quay êm dịu, bắt đầu đóng điện cho máy chạy khơng tải khoảng phút Trong trình chạy thử, phát cố như: có tiếng kêu, máy bị rung lắc nhanh chóng đóng cầu dao điện, tìm kiếm khắc phục cố 3.4.2 Tiến hành cho máy chạy chế độ mang tải Sau máy chạy chế độ không tải ổn định, tiến hành thí nghiệm cho nguyên liệu vào để trộn Trong trình làm việc máy làm việc ổn định, êm dịu, máy không bị rung lắc, 3.5 Ứng dụng sản xuất hiệu kinh tế Một máy trộn thức ăn chăn nuôi với suất 50kg/mẻ chế tạo chuyển giao cho sở sản xuất thức ăn tư nhân Xuân Hòa Tỉnh Vĩnh Phúc Tại sở sản xuất, qua kiểm tra tình trạng hoạt động máy, chủ sở sản xuất nhận xét đánh giá máy sau: Máy có xuất phù hợp, chạy ổn định, êm, khơng ồn, độ trộn cao, dùng để trộn thức ăn bổ sung trộn thức ăn chăn nuôi, sử dụng động KẾT LUẬN Kết nghiên cứu đưa mẫu máy trộn có kết cấu gọn nhẹ, dễ gia công chế tạo, vận hành, giá thành thấp phù hợp với bà nông dân chăn nuôi theo quy mơ hộ gia đình Máy trộn thức ăn chăn nuôi suất 50kg/mẻ trộn nhiều loại thức ăn, dễ chế tạo, dễ lắp đặt, tháo lắp làm thuận tiện Máy phù hợp cho mơ hình kinh tế trang trại, quy mô sản xuất nhỏ hay hộ gia đình Máy dùng trộn thức ăn hỗn hợp từ nguyên liệu nghiền nhỏ, có nguồn gốc tự nhiên hay thức ăn đậm đặc với nguồn nguyên liệu có sẵn địa phương theo yêu cầu nhà sản xuất 727 Thiết kế, chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi vùng nông thôn TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Nguyễn Viết Tiếp, Trần Xuân Việt (2003) Công nghệ chế tạo máy Nxb Khoa học Kỹ thuật-Hà Nội Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Như Tự (2011) Thiết kế chi tiết máy Nxb Giáo dục-Hà Nội Nguyễn Minh Tuyển (1987) Các máy khuấy trộn công nghiệp Nxb Khoa học Kỹ thuật- Hà Nội Trần Minh Vượng (Chủ biên); Nguyễn Thị Minh Thuận (1999) Máy phục vụ chăn nuôi Nxb Giáo dục-Hà Nội Cơng ty cổ phần Đại Hòa (2013) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi kiểu vít đứng MTĐV-200 phục vụ cho sở sản xuất thức ăn chăn nuôi quy mô nhỏ hộ gia đình http://www.hiendaihoa.com/Co-khi-Maymoc/Giai-phap-Ung-dung-co-khi-may- 728 moc/nghien-cuu-thiet-ke-che-tao-may-tron-thucan-chan-nuoi-kieu-vit-dung-mtdv-200-phuc-vucho-cac-co-so-san-xuat-thuc-an-chan-nuoi-quymo-nho-va-ho-gia-dinh.html Bùi Hữu Đồn (2009) Tình hình phát triển chăn ni giới năm gần Truy cập ngày 09/08/2009 từ http://www.hua.edu.vn/khoa/cnts/index.php?option =com_content&task=view&id=916&Itemid=2186 NNguồn: Katie Carrus, Brian Halweil, 2008và Webmaster, FAO Hà Ngọc Vũ (2004) Thu hẹp khoảng cách giá thức ăn chăn nuôi Ngày cập nhật31/05/2004 từ http://www.nhandan.com.vn/kinhte/nhandinh/item/8973502-.html Shanghai Xuanshi Machinery Co., Ltd (2011) Máy trộn đa năng, truy cập từ http://www.maynghien.vn/may-nghien/may-tronda-nang.html  ... (1999) Máy phục vụ chăn nuôi Nxb Giáo dục-Hà Nội Cơng ty cổ phần Đại Hòa (2013) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy trộn thức ăn chăn ni kiểu vít đứng MTĐV-200 phục vụ cho sở sản xuất thức ăn chăn nuôi. .. hay thức ăn đậm đặc với nguồn nguyên liệu có sẵn địa phương theo yêu cầu nhà sản xuất 727 Thiết kế, chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi vùng nông thôn TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn... tổng thời gian trộn mẻ: phút 725 Thiết kế, chế tạo máy trộn thức ăn chăn nuôi phục vụ chăn nuôi vùng nông thôn t  tt  tn  t x Qr  47 ,1 d v2 0,8 d v n.k   , T / h tt - thời gian trộn: phút