THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ PHẬN CẤP LIỆU MÁY PHÂN LOẠI MÀU HẠT ĐIỀU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ PHẬN CẤP LIỆU MÁY PHÂN LOẠI MÀU HẠT ĐIỀU Họ tên sinh viên: ĐẶNG HỮU HẢO Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2006 - 2010 Tháng / 2010 i THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ PHẬN CẤP LIỆU MÁY PHÂN LOẠI MÀU HẠT ĐIỀU Tác giả ĐẶNG HỮU HẢO Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Điều Khiển Tự Động Giáo viên hướng dẫn: Ths.Lê Văn Bạn Tháng năm 2010 ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, nhờ giúp đỡ quý thầy cô mặt nên đề tài tốt nghiệp hoàn thành Em xin gửi lời biết ơn chân thành đến môn Điều Khiển Tự Động thầy Khoa Cơ Khí giảng dạy kiến thức chuyên môn làm sở để em thực tốt đề tài Đặc biệt, trình thực đề tài này, em nhận giúp đỡ, hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn đề tài Ths Lê Văn Bạn, em xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa, bạn đóng góp ý kiến kinh nghiệm quý báu trình thực đề tài Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2010 Sinh viên thực Đặng Hữu Hảo iii TÓM TẮT Ngành sản xuất chế biến hạt điều mạnh cấu kinh tế nước ta nay, Việt Nam nước chế biến xuất hạt điều đứng đầu giới, diện tích trồng điều nước ta lớn bên cạnh ngành chế biến hạt điều nước ta phát triển, đơi với phát triển đổi công nghệ nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường ngày nhiều nước đặc biệt cho nhu cầu xuất Ở nước ta nay, việc chế biến hạt điều phụ thuộc nhiều vào lao động tay khâu tách vỏ, phân loại…, máy móc phục vụ cho công đoạn chủ yếu phải nhập từ nước ngồi với giá thành cao đơi hiệu lại không mong muốn, dựa lý đó, đề tài thiết kế hệ thống cấp liệu cho máy phân loại màu hạt điều đóng góp phần hệ thống máy phân loại màu hoàn chỉnh với hy vọng ứng dụng thực tế với giá thành rẻ suất cao Nội dung đề tài gồm phần sau: ¾ Tìm hiểu quy trình chế biến, sản xuất chế biến hạt điều nước ta ¾ Tìm hiểu loại máy phân loại học nguyên liệu rời thực tế ¾ Tìm hiểu tính cách sử biến tần ¾ Tìm hiểu tính năng, cách sử dụng ứng dụng nam châm điện xoay chiều ¾ Điều khiển tần số sàng rung dùng biến tần ¾ Chế tạo mơ hình máng cấp liệu máy phân loại màu hạt điều ¾ Kết đạt q trình thực đề tài: ¾ Đã chế tạo mơ hình phận cấp liệu cho máy phân loại màu hạt điều với tần số rung thay đổi iv MỤC LỤC Trang tựa……………………………………………………………………… i Lời cảm ơn……………………………………… …………………………… ii Tóm tắt………………………………………………………………………… iii Mục lục………………………………………………………………………….iv Danh sách hình………………………………………………………………… v Danh sách bảng……………………………………………………… ……… vi Chương 1: MỞ ĐẦU………………………………………………………… 1.1 Tổng quan đề tài………………………………………………………… 1.2 Giới hạn đề tài……………………………………………………………… 1.3 Mục đích nghiên cứu……………………………………………………… Chương 2: TỔNG QUAN…………………………………………………… 2.1 Tìm hiểu chung máy phân loại định lượng………………………… 2.1.1 Cơ sở lý thuyết trình phân loại sản phẩm rời…………………… 2.1.1.1 Khái niệm………………………………………………………….2 2.1.1.2 Các phương pháp phân loại……………………………………… 2.1.2 Giới thiệu máy phân loại………………………………………… 2.2 Quá trình định lượng sản phẩm…………………………………………… 2.2.1 Khái niệm chung……………………………………………………… 2.2.2 Nguyên tắc làm việc máy định lượng…………………………… 2.3 Các máy định lượng dùng cho sản phẩm hạt rời…………………………… 2.3.1 Thùng định lượng…………………………………………………… 2.3.2 Đĩa định lượng………………………………………………………… 2.3.3 Băng tải định lượng…………………………………………………….9 2.3.4 Vít định lượng………………………………………………………… 10 2.3.5 Máy định lượng có phận làm việc tịnh tiến…………………… 11 2.3.6 Các máy định lượng theo khối lượng………………………………… 12 Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…………… 12 3.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu đề tài…………………………………… 12 v 3.2 Địa điểm tiến hành đề tài………………………………………………… 12 3.3 Phân bố thời gian tiến hành đề tài………………………………………… 12 3.4 Đối tượng thiết bị nghiên cứu…………………………………………… 12 3.4.1 Đối tượng nghiên cứu………………………………………………… 12 3.4.2 Thiết bị nghiên cứu…………………………………………………… 12 3.5 Phương pháp thực đề tài……………………………………………… 12 3.5.1 Phương pháp thực phần khí………………………………… 12 CHƯƠNG 4: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……… 14 4.1 Tính góc ma sát hạt điều……………………………………………… 21 4.2 Thiết kế máy……………………………………………………………… 22 4.2.1 Chọn mơ hình chung………………………………………………… 22 4.3 Thực phần khí……………………………………………………… 23 4.3.1 Tính tốn kích thước máng rung………………………………… 24 4.3.2 Chọn phương án rung cho phận cấp liệu………………………… 25 4.4 Tính tốn nam châm điện ………………………………………………… 25 4.4.1 Chọn dạng kết cấu…………………………………………………… 25 4.4.2 Chọn vật liệu dẫn từ………………………………………………… 26 4.4.3 Chọn từ cảm, hệ số từ rò từ tản…………………………………… 27 4.4.4 Xác định kích thước, thơng số chủ yếu ………………………………27 4.4.4.1 Xác định tiết diện lõi thép……………………………………… 27 4.4.4.2 Xác định kích thước cuộn dây……………………………….… 28 4.4.4.3 Xác định tiết diện cuộn dây………………………………….……29 4.5 Tính tốn kiểm nghiệm nam châm điện…………………………… ……… 31 4.5.1 Sơ đồ thay cho mạch từ nam châm điện………………………… 31 4.5.2 Tính từ dẫn khe hở khơng khí………………………………………… 32 4.5.2.1 Tính từ dẫn khe hở khơng khí cực từ bên………………………… 32 4.5.2.2 tính khe hở khơng khí cực từ giữa……………………………… 34 4.5.2.3 Tính từ dẫn rò…………………………………………………… 34 4.5.2.4 tính từ dẫn tổng khe hở khơng khí, mạch từ đạo hàm…………35 4.5.2.5 Hệ số từ rò…………………………………………………………36 4.6 Khảo sát kích nhân tố ảnh hưởng đến trình cấp liệu……………… 39 vi 4.6.1 Khảo sát kích thước hạt điều nhân…………………………………… 39 4.6.2 Ảnh hưởng tần số rung khoảng cách thùng cấp liệu máng rung ……… 39 4.6.3 Bố trí thí nghiệm………………………………………………… … 39 4.6.3.1 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng tần số suất phân bố hạt điều băng tải……………………………40 4.6.3.2 Kết khảo sát………………………………………………… 41 4.6.3.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tần số rung khoảng cách thùng câp liệu máng rung………………… 44 4.6.4.4 Kết khảo sát………………………………………………… 44 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ…………………………………… 45 5.1 Kết luận…………………………………………………………………… 45 5.2 Đề nghị……………………………………………………………………… 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………… 46 vii DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy sàng phẳng Hình 2.2: Một số loại máy sàng phẳng Hình 2.3: Máy sàng thùng quay có lưới sàng đặt nối tiếp Hình 2.4: Máy sàng thùng quay Hình 2.5: Ống phân loại Hình 2.6: Nguyên lý máy tách hạt theo màu Hình 2.7: Máy phân loại hạt điều theo màu Hình 2.8: Băng tải định lượng Hình 2.9: Băng tải định lượng có máng rung Hình 2.10: Cấu tạo vít định lượng Hình 4.1: Bố trí thí nghiệm xác định góc tự ma sát hạt điều Hình 4.2: Mơ hình tổng quan phận cấp liệu Hình 4.3: thùng cấp liệu Hình 4.4: Máng rung Hình 4.5: Mơ hình phận cấp liệu viii DANH SÁCH BẢNG Bảng 4.1: xác định hệ số góc tự ma sát hạt điều Bảng 4.2: Bảng giá trị từ dẫn δ thay đổi ix Chương MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan đề tài Một yếu tố quan trọng trình chế biến hạt điều nhân trình phân loại hạt điều, hầu hết trình phân loại thực tay tốn nhiều thời gian, máy phân loại thị trường có giá bán cao, vậy, đề tài thực phần cung cấp nguyên liệu máy phân loại màu hạt điều nhằm giải vấn đề cấp liệu máy phân loại màu hạt điều, giúp cải thiện suất phân loại máy 1.2 Giới hạn đề tài Do bước đầu thiết kế đề tài nên nhiều hạn chế định.Vì thế, sinh viên thực đề tài trọng nghiên cứu vấn đề sau: • Chỉ dừng lại việc thiết kế phận rung cấp liệu cho máy phân loại màu hạt điều • Khả cấp liệu nhỏ • Nghiên cứu tính cách sử dụng biến tần điều khiển • Tính tốn thiết kế nam châm điện • Thiết kế phần cứng 1.3 Mục đích nghiên cứu • Đồ án giúp sinh viên thực tìm hiểu máy phân loại màu hạt điều thực tế thị trường • Đồ án giúp sinh viên tìm hiểu ứng dụng biến tần, nam châm điện ứng dụng việc điều khiển tốc độ điều khiển tần số • Tạo sản phẩm cụ thể làm mơ hình nghiên cứu: mơ hình khí phận cung cấp nguyên liệu máy phân loại màu hạt điều Bảng 4.2: Bảng giá trị từ dẫn δ thay đổi δ mm 0,5 G1 6,16.10-7 1,284.10-7 9,04.10-8 7,49.10-8 7,03.10-8 G2 8,47.10-7 1,706.10-7 1,17.10-7 9,57.10-8 8,9.10-8 Gδ 5.02.10-7 1,205.10-7 7,1.10-8 5,83.10-8 5,45.10-8 Grqđ 6,48 10-8 6,48 10-8 6,48 10-8 6,48 10-8 6,48 10-8 σr 1,12 1,53 1,91 2.11 2.18 - Xác định từ thơng cuộn cảm Ta có: φδth Fhth = K Gδ2 dGδ dδ + Với: φδth từ thơng khe hở khơng khí δth Fhth lực hút điện từ tới hạn δth K=0,25 hệ số với Fhth 1/3 thừa số đánh giá ảnh hưởng Gr quy đổi dGr dδ =0 Từ cơng thức ta có: Fhth G δ2 dGδ K dδ Φδth = Với Fhth = F2 = 15,68 N - xác định G1 = G1’ = G2 = dGδ δth = mm dδ (2,34.10-4 + 22,7 10-3 δ + 0,508 δ2) = 1,284.10-7 = (0,508.δ2 – 2,34.10-4) = -3,201.10-5 (3,24.10-4 + 26,36 10-3 δ+ 0,508 δ2)= 1,706.10-7 38 dGr dδ G’2 = dGδ dδ = = (0,508.δ2 - 3,24.10-4) =4,458.10-5 2G’1G22 + G12 G’2 (2G1 + G2)2 2(-3,201.10-5).( 1,706.10-7)2 + 4(1,284.10-7)2 (-4,458.10-5) = (2 1,284.10-7+ 1,706.10-7)2 = - 2,629.10-5 Φδth = Fhth G 2δ dGδ K dδ = 2,213.10-4 wb = + Tính giá trị từ cảm lõi với δth : Bδth = φδth S2 2,213.10-4 = 324 10-6 = 0,68 T S2 = 324.10-6 m2 : diện tích cực từ So sánh với Bδth = 0,5 (T) chọn Bδth = 0.68 (T) chấp nhận Từ thơng trung bình giá trị từ cảm tương ứng δth: φtb = σr φδth = 1,53 x 2,213.10-4 = 3,38 10-4 wb Giá trị từ cảm tương ứng lõi để tạo lực hút Fhth : φtb Bth = S2 = 3,38 10-4 400 10-6 = 0,8 T - Xác định thơng số cuộn dây: Ta có số vòng dây nam châm điện W= KUmin Uđkđm KIr 4,44 φtb f Trong đó: KUmin = 0,85 hệ số sụt áp Kir hệ số tính đến điện áp rơi điện trở cuộn dây 39 Kir = 0,9 ÷ 0,96, ta chọn Kir = 0,95 f = 50 Hz : Tần số dòng điện Uđm = 220 V : Điện áp định mức 0,85 220 0,95 →W= 4,44 3,38 10-4 50 = 2368 (vòng) Tiết diện dây quấn: q = Klđ hcd lcd = W 0,5 34 11 2243 = 0,08 mm2 Đường kính dây quấn: 4.q d= π 0,08 = 3,14 = 0,319 mm Khảo sát nhân tố ảnh hưởng đến trình cấp liệu 4.6.1 Sự ảnh hưởng độ ẩm trình cấp liệu Độ ẩm có ảnh hưởng lớn đến q trình cấp liệu cho băng tải, độ ẩm lớn làm tăng góc ma sát hạt điều, dẫn đế tình trạng kẹt máng rung, vậy, tiến hành phân loại, hạt điều khơ dễ dàng q trình cấp liệu máng rung 4.6.2 Ảnh hưởng tần số rung khoảng cách thùng cấp liệu máng rung Theo thiết kế, để đảm bảo linh động trình cấp liệu phân loại, khoảng cách thùng cấp liệu máng rung thay đổi nhờ hai rãnh trượt hai bên thành thùng Khoảng cách thùng băng tải có ý nghĩa lớn việc định suất trình cấp liệu, nhiên, hệ thống hoạt động tốt khoảng cách định, ta khảo sát để xác định khoảng cách Thay đổi tần số rung nam châm điện làm thay đổi số lượng hạt điều lên băng tải, khảo sát ảnh hưởng tần số rung khoảng cách thùng cấp liệu máng rung phân bố hạt điều băng tải phương pháp thực nghiệm 40 4.6.3 Bố trí thí nghiệm 4.6.3.1 Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng tần số suất phân bố hạt điều băng tải Hình 4.8: Khảo sát phân bố hạt điều băng tải (1) Khoảng cách dòng hạt điều (2) Khoảng cách cột hạt điều Gọi a khoảng cách thùng cấp liệu máng rung, giữ khoảng cách a cố định, thay đổi tần số dòng điện xoay chiều nam châm điện cách sử dụng biến tần, ta khảo sát suất cấp liệu khoảng cách hạt điều băng tải ứng với tần số 40Hz, 45Hz 50Hz ¾ Sự phân bố hạt điều băng tải: - Khoảng cách dòng: Là khoảng cách hàng hạt điều gần tính chiều dài băng tải - Khoảng cách cột: Là khoảng cách cột hạt điều gần tính chiều rộng băng tải Cụ thể ta có: 41 a/ Với tần số 40Hz: - Cho hệ thống hoạt động, tiến hành đo khối lượng hạt điều thu thời gian cố định Tiến hành đo nhiều lần để lấy kết - Cho hệ thống hoạt động đến hạt điều phân bố băng tải, ta tiến hành đo khoảng cách dòng cột hạt điều băng tải đo chiều dài băng tải cố định Tiến hành đo nhiều lần để lấy kết - Xác định lực từ sinh tần số dòng điện 40Hz b/ Với tần số 45Hz: - Cho hệ thống hoạt động, tiến hành đo khối lượng hạt điều thu thời gian cố định Tiến hành đo nhiều lần để lấy kết - Cho hệ thống hoạt động đến hạt điều phân bố băng tải, ta tiến hành đo khoảng cách dòng cột hạt điều băng tải đo chiều dài băng tải cố định Tiến hành đo nhiều lần để lấy kết - Xác định lực từ sinh tần số dòng điện 45Hz c/ Với tần số 50Hz: - Cho hệ thống hoạt động, tiến hành đo khối lượng hạt điều thu thời gian cố định Tiến hành đo nhiều lần để lấy kết - Cho hệ thống hoạt động đến hạt điều phân bố băng tải, ta tiến hành đo khoảng cách dòng cột hạt điều băng tải đo chiều dài băng tải cố định Tiến hành đo nhiều lần để lấy kết - Xác định lực từ sinh tần số dòng điện 50Hz 4.6.3.2 Kết khảo sát ¾ Tần số rung 45 Hz - Lực từ sinh F = 38.45 N - Khoảng cách rung máng < 3mm - Năng suất cấp liệu: 42 - Số lần khảo nghiệm Năng suất cấp liệu [g/phút] 1285 1350 1075 1425 1270 Sự phân bố hạt điều băng tải • Khoảng cách dòng Số lần Số Khoảng cách hàng [mm] khảo hàng Hàng Hàng Hàng Hàng Hàng Hàng 92 60 45 74 75 30 55 40 60 85 - - 40 45 100 55 70 - nghiệm • Khoảng cách cột Số lần khảo nghiệm Số cột Khoảng cách cột [mm] Cột Cột Cột Cột 4 31 25 63 - 52 40 45 - 35 47 40 50 ¾ Tần số rung 50Hz - Lực từ sinh F = 31.24 N - Khoảng cách rung máng < 3mm - Năng suất cấp liệu: 43 Số lần khảo nghiệm - Năng suất cấp liệu [g/phút] 1460 1430 1425 1450 1380 Sự phân bố hạt điều băng tải • Khoảng cách hàng Số lần Số Khoảng cách hàng [mm] khảo hàng Hàng Hàng 45 64 80 - - - 25 73 65 120 - - 40 37 116 55 - - Hàng Hàng Hàng Hàng nghiệm • Khoảng cách cột Số lần khảo nghiệm Số cột Khoảng cách cột [mm] Cột Cột Cột Cột 45 30 - - 15 20 45 30 40 25 40 15 ¾ Tần số rung 55Hz - Lực từ sinh F = 25.77 N - Khoảng cách rung máng