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

¾ Kết quả đã đạt được trong quá trình thực hiện đề tài: ¾ Đã chế tạo được một mô hình bộ phận cấp liệu cho máy phân loại màu hạt điều với tần số rung có thể thay đổi được... • Tạo ra một

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ PHẬN CẤP LIỆU MÁY PHÂN LOẠI

MÀU HẠT ĐIỀU

Họ và tên sinh viên: ĐẶNG HỮU HẢO Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Niên khóa: 2006 - 2010

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

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tại Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, nhờ sự giúp đỡ của quý thầy cô về mọi mặt nên đề tài tốt nghiệp mới được hoàn thành

Em xin gửi lời biết ơn chân thành đến bộ môn Điều Khiển Tự Động cùng thầy

cô trong Khoa Cơ Khí đã giảng dạy những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để em thực hiện tốt đề tài này Đặc biệt, trong quá trình thực hiện đề tài này, em nhận được

sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của 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 các thầy cô trong khoa, cùng các bạn đã đóng góp ý kiến và kinh nghiệm quý báu trong quá trình thực hiện đề tài này

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2010 Sinh viên thực hiện

Đặng Hữu Hảo

TÓM TẮT

Ngành sản xuất và chế biến hạt điều đang là thế mạnh trong cơ cấu kinh tế nước ta hiện nay, Việt Nam là một trong những nước chế biến và xuất khẩu hạt điều đứng đầu thế giới, diện tích trồng cây điều ở nước ta rất lớn bên cạnh đó ngành chế biến hạt điều ở nước ta cũng rất phát triển, đi đôi với sự phát triển đó là sự đổi mới công nghệ nhằm đáp ứng nhu cầu của thị trường ngày càng nhiều trong nước và đặc biệt là cho nhu cầu xuất khẩu

Ở nước ta hiện nay, việc chế biến hạt điều vẫn phụ thuộc nhiều vào lao động bằng tay ở những khâu như tách vỏ, phân loại…, những máy móc phục vụ cho những công đoạn này chủ yếu phải nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao nhưng đôi khi hiệu quả lại không như mong muốn, dựa trên những lý do đó, đề tài thiết kế hệ thống cấp liệu cho máy phân loại màu hạt điều đóng góp một phần trong hệ thống máy phân loại màu hoàn chỉnh với hy vọng ứng dụng được trong thực tế với giá thành rẻ hơn và năng suất cao hơn

Nội dung đề tài gồm các phần sau:

¾ Tìm hiểu quy trình chế biến, sản xuất và chế biến hạt điều ở nước ta hiện nay

¾ Tìm hiểu các loại máy phân loại cơ học nguyên liệu rời trong thực tế

¾ Tìm hiểu tính năng và cách sử của biến tần

¾ Tìm hiểu tính năng, cách sử dụng và ứng dụng của nam châm điện xoay chiều

¾ Điều khiển tần số sàng rung dùng biến tần

¾ Chế tạo một mô hình máng cấp liệu máy phân loại màu hạt điều

¾ Kết quả đã đạt được trong quá trình thực hiện đề tài:

¾ Đã chế tạo được một mô hình bộ phận cấp liệu cho máy phân loại màu hạt điều với tần số rung có thể thay đổi được

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

1.1 Tổng quan về đề tài……… 1

1.2 Giới hạn đề tài……… 1

1.3 Mục đích nghiên cứu……… 1

Chương 2: TỔNG QUAN……… 1

2.1 Tìm hiểu chung về máy phân loại và định lượng……… 2

2.1.1 Cơ sở lý thuyết quá trình phân loại sản phẩm rời……… 2

2.1.1.1 Khái niệm……… 2

2.1.1.2 Các phương pháp phân loại……… 2

2.1.2 Giới thiệu các máy phân loại……… 3

2.2 Quá trình định lượng sản phẩm……… 6

2.2.1 Khái niệm chung……… 6

2.2.2 Nguyên tắc làm việc của máy định lượng……… 7

2.3 Các máy định lượng dùng cho sản phẩm hạt rời……… 7

2.3.1 Thùng định lượng……… 8

2.3.2 Đĩa định lượng……… 9

2.3.3 Băng tải định lượng……….9

2.3.4 Vít định lượng……… 10

2.3.5 Máy định lượng có các bộ 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 và địa điểm nghiên cứu đề tài……… 12

3.2 Địa điểm tiến hành đề tài……… 12

3.3 Phân bố thời gian tiến hành đề tài……… 12

3.4 Đối tượng và 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 hiện đề tài……… 12

3.5.1 Phương pháp thực hiện phần cơ khí……… 12

CHƯƠNG 4: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……… 14

4.1 Tính góc ma sát của hạt điều……… 21

4.2 Thiết kế máy……… 22

4.2.1 Chọn mô hình chung……… 22

4.3 Thực hiện phần cơ khí……… 23

4.3.1 Tính toán kích thước của máng rung……… 24

4.3.2 Chọn phương án rung cho bộ phận cấp liệu……… 25

4.4 Tính toán 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 và từ tản……… 27

4.4.4 Xác định kích thước, thông 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 toán kiểm nghiệm nam châm điện……… ……… 31

4.5.1 Sơ đồ thay thế cho mạch từ nam châm điện……… 31

4.5.2 Tính từ dẫn khe hở không khí……… 32

4.5.2.1 Tính từ dẫn khe hở không khí cực từ bên……… 32

4.5.2.2 tính khe hở không khí cực từ giữa……… 34

4.5.2.3 Tính từ dẫn rò……… 34

4.5.2.4 tính từ dẫn tổng khe hở không khí, mạch từ và đạo hàm………… 35

4.5.2.5 Hệ số từ rò………36

4.6 Khảo sát kích các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình cấp liệu……… 39

4.6.1 Khảo sát kích thước hạt điều nhân……… 39

4.6.2 Ảnh hưởng của tần số rung và khoảng cách giữa thùng cấp liệu và máng rung ……… 39

4.6.3 Bố trí thí nghiệm……… … 39

4.6.3.1 Bố trí thí nghiệm về sự ảnh hưởng của tần số đối với năng suất sự phân bố hạt điều trên băng tải……… 40

4.6.3.2 Kết quả khảo sát……… 41

4.6.3.3 Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tần số rung và khoảng cách giữa thùng câp liệu và máng rung……… 44

4.6.4.4 Kết quả 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

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 của vít định lượng

Hình 4.1: Bố trí thí nghiệm xác định góc tự ma sát của hạt điều Hình 4.2: Mô hình tổng quan bộ phận cấp liệu

Hình 4.3: thùng cấp liệu

Hình 4.4: Máng rung

Hình 4.5: Mô hình bộ phận cấp liệu

DANH SÁCH BẢNG Bảng 4.1: xác định hệ số góc tự ma sát của hạt điều Bảng 4.2: Bảng giá trị của từ dẫn khi δ thay đổi

• Nghiên cứu về tính năng và cách sử dụng bộ biến tần điều khiển

• Tính toán thiết kế nam châm điện

• Tạo ra một sản phẩm cụ thể làm mô hình nghiên cứu: một mô hình cơ khí của

bộ phận cung cấp nguyên liệu trên máy phân loại màu hạt điều

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tìm hiểu chung về máy phân loại và định lượng

2.1.1 Cơ sở lý thuyết quá trình phân loại sản phẩm rời

2.1.1.1 Khái niệm

Bất kỳ một hỗn hợp nào cũng có thể phân chia một cách cơ học thành các thành phần khác nhau theo tính chất cơ lý của chúng Những tính chất quan trọng nhất để phân loại hạt là hệ số thổi bay, kích thước hạt, dạng hạt, đặc tính bề mặt, khối lượng riêng và tính đàn hồi

Quá trình phân loại hỗn hợp được chia thành hai quá trình nhỏ là làm sạch và phân loại theo cỡ hạt

Làm sạch hỗn hợp nguyên liệu tức là phân chia hỗn hợp sao cho loại bỏ tối đa các tạp chất lẫn trong hỗn hợp để thu được khối nguyên liệu có cùng tính chất sử dụng với những tính chất công nghệ tương tự nhau

Phân loại là phân chia hỗn hợp nguyên liệu hoặc sản phẩm thành các phần đồng nhất

Đối với các loại máy phân loại hiện đại thì qúa trình phân loại không chỉ phân chia nguyên liệu thành các phần đồng nhất về độ lớn mà còn đồng nhất về màu sắc

2.1.1.2 Các phương pháp phân loại

Thiết bị phân loại được chia thành hai nhóm là thiết bị làm sạch theo kiểu đơn giản và thiết bị làm sạch theo kiểu phức tạp

¾ Thiết bị làm sạch và phân loại theo kiểu đơn giản:

Theo nhóm này các tiết bị thực hiện nhiệm vụ phân loại thành hai thành phần theo một dấu hiệu riêng

¾ Thiết bị làm sạch và phân loại theo kiểu phức tạp:

Theo nhóm này, thiết bị làm việc bao gồm nhiều thiết bị đơn giản được tổ hợp lại thành một máy hoàn chỉnh và chia khối hạt ra làm ba hay bốn thành phần trở lên theo những dấu hiệu riêng Thí dụ, máy phân loại bằng sàng quạt để tách tạp chất nhẹ bằng khí động và phân hỗn hợp thành phần theo kích thước

Hiện nay trong sản xuất quá trình phân loại có thể thực hiện được bằng các máy làm việc dựa theo các tính chất sau đây của khối hạt:

• Dựa theo sự khác nhau về đặc tính hình học của hạt để phân loại bằng các máy sàng, máy rây, máy sàng ống và trống phân loại

• Dựa theo sự khác nhau về tính chất khí động của hạt để phân loại bằng quạt, xyclon

• Dựa theo sự khác nhau về trạng thái bề mặt đề phân loại bằng sàng chuồi, sàng Pakis

• Dựa theo sự khác nhau về khối lượng riêng để phân loại bằng bàn tự phân loại, máy gằn đá

• Dựa theo sự khác nhau về tính chất từ tính để phân loại bằng nam châm điện hay nam châm vĩnh cửu

• Dựa theo độ dẫn điện để phân loại theo hệ thống thiết bị phân ly bằng điện

• Dựa theo sự khác nhau về màu sắc phân loại bằng máy phân loại điện từ

2.1.2 Giới thiệu các máy phân loại

Các máy phân loại dựa vào cơ cấu cơ học: Các loại máy phân loại sản phẩm dựa vào cơ cấu cơ học chủ yếu là các loại máy sàng, được dùng rất nhiều trong quá trình phân loại nông sản thực phẩm, điển hình là một số loại sau:

¾ Máy sàng lắc phẳng

Là loại máy sàng làm việc dưới tác dụng của trọng lực, lực ma sát và lực quán tính tạo nên sự chuyển động tương đối của vật liệu với bề mặt sàng Quá trình làm việc của sàng được thực hiện nhờ có chuyển động tương đối của hạt trên sàng, cùng trong khoảng thời gian phân ly quãng đường chuyển động tương đối của hạt càng lớn thì xác xuất phân ly qua lỗ sàng càng cao

- Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất của sàng có thể kể đến là:

Diện tích bề mặt sàng, là thông số quan trọng nhất, diện tích sàng càng lớn thì năng suất càng lớn Tổng diện tích lỗ sàng cũng ảnh hưởng trực tiếp đến lỗ sàng Tốc độ chuyển động của sàng, tốc độ càng lớn thì năng suất càng cao

Số vật liệu qua sàng: Lượng vật liệu nhỏ hơn lỗ sàng càng nhiều thì năng suất càng giảm do cần nhiều thời gian hơn để tách phần vật liệu này

Đối với một sàng đã có sẵn, diện tích mặt sàng và tốc độ chuyển động của sàng hầu như không điều chỉnh được, do đó để điều chỉnh khả năng làm việc của sàng, người ta thay đổi lượng nhập liệu cho sàng

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy sàng phẳng

Hình 2.2: Một số loại máy sàng phẳng

¾ Máy sàng thùng quay

Máy sàng thùng quay gồm có thân thùng quay là một ống hình trụ bằng thép tấm

có đục lỗ hoặc bằng lưới sợi đan bọc lên khung hình trụ hoặc lăng trụ, thân thùng quay được cố định vào trục tâm nhờ các vành đai nối với moayo và các nan hoa Máy sàng thùng quay có thể phân chia vật liệu rời thành nhiều loại bằng cách đặt chồng hay đặt nối tiếp các lưới sàng có kích thước khác nhau

Hình 2.3: Máy sàng thùng quay có các lưới sàng đặt nối tiếp Nguyên lý hoạt động: khi thân thùng của sàng quay thì vật liệu sẽ được nâng đến một góc nhất định sau đó sẽ trượt tương đối trên bề mặt sàng theo đường xoắn ốc, các cục vật liệu nhỏ có kích thước nhỏ hơn lỗ lưới của thân thùng sàng sẽ chui qua thân thùng và tạo thành sản phẩm dưới sàng, các cục vật liệu có kích thước lớn hơn sẽ ở lại trên mặt sàng và di chuyển đến cuối máy và tạo ra sản phẩm trên sàng

Hình 2.4: Máy sàng thùng quay

¾ Ống phân loại

Sử dụng rất hiệu quả trong công nghiệp xay sát, dùng phân loại hạt ngắn và hạt dài Ống phân loại là một ống hình trụ được truyền động quay, làm từ thép tấm mỏng cuộn lại, bề mặt bên trong của ống được tạo các hốc lõm có kích thước chính xác và bằng nhau bằng phương pháp dập bên trong và đồng trục với ống có một vít tải và

máng hứng có thể điều chỉnh vị trí hứng bằng cách quay máng Ống và vít tải có thể quay cùng số vòng quay hoặc có thể khác nhau

Hình 2.5: Ống phân loại Nguyên liệu được đưa vào ở một đầu của ống, khi quay hạt sẽ chui vào hốc, các hạt dài rơi ra ngay khi hốc vừa được quay lên, hạt ngắn mằm sâu trong hốc nên rơi ra sau khi ống đã quay lên cao, phần hạt ngắn sẽ rơi vào máng hứng và được vít tải đẩy dọc theo máng ra ngoài và rơi theo một đường riêng, sau một số lần quay, hầu hết hạt ngắn được chuyền lên máng hứng, phần còn lại trong ống chỉ là hạt dài, do ống quay đặt hơi dốc nên hạt dài di chuyển dần về đầu thấp của ống và rơi ra

¾ Máy phân loại theo màu

Hạt có màu khác màu đặc trưng thường là các hạt không tốt hoặc bị hư hỏng, để tách các hạt đó ra khỏi khối hạt, người ta dùng máy tách hạt theo màu, máy tách hạt theo màu làm việc theo nguyên tắc phân biệt màu bằng cảm biến màu của dòng hạt đang trượt trên rãnh hoặc băng tải, nếu phát hiện có màu sắc khác, cảm biến màu sẽ phát tín hiệu điều khiển ống thổi khí thổi hạt đó ra khỏi dòng nguyên liệu xuống máng bên dưới, máy có thể tách hầu hết các hạt có màu sẫm ra khỏi khối hạt có màu sáng

Hình 2.6: Nguyên lý máy tách hạt theo màu

Hình 2.7: Máy phân loại hạt điều theo màu

2.2 Quá trình định lượng sản phẩm

2.2.1 Khái niệm chung

Trong quá trình sản xuất, cần phải tiến hành quá trình đo lường nguyên liệu xác định được gọi là định lượng, công đoạn này có ý nghĩa rất lớn, nó đảm bảo chính xác thành phần phục vụ người tiêu dùng

2.2.2 Nguyên tắc làm việc của máy định lượng

Định lượng là phương pháp đo lường lượng vật liệu với độ chính xác theo yêu cầu, mức độ chính xác được xác định theo yêu cầu công nghệ và thực phẩm, ngoài ra còn căn cứ tính kinh tế

Có hai phương pháp định lượng vật liệu là phương pháp thể tích và phương pháp khối lượng Phương pháp định lượng thể tích có sai số từ 2 đến 3% nên chỉ áp dụng khi đo lường sơ bộ, phương pháp định lượng theo khối lượng có thể đạt sai số định lượng thấp khoảng 0.1% nên được áp dụng khi cần đo lường chính xác hỗn hợp

Việc lựa chọn phương pháp định lượng, dạng máy định lượng phụ thuộc vào các tính chất cơ lý và cỡ hạt của sản phẩm bao gồm:

• Kích thước, khối lượng thể tích, độ linh động, độ ẩm, sự kết dính, sự vón cục, khả năng kết dính thành tảng lớn và tính phân tản của sản phẩm rời

• Khối lượng riêng, độ nhớt, độ dính…

• Khối lượng thể tích, độ đặc, độ dính, độ linh động, tính đàn hồi với dạng sản phẩm bột nhão

Các máy định lượng phải dễ điều chỉnh khi thay đổi hay bố trí lại lượng nguyên liệu cần định lượng mà vẫn đảm bảo độ tin cậy, độ chính xác theo yêu cầu công nghệ

2.3 Các máy định lượng dùng cho sản phẩm hạt rời

Để định lượng sản phẩm hạt, người ta sử dụng các máy thể tích và khối lượng, định lượng liên tục và từng phần

Trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm, máy định lượng thể tích làm việc liên tục cũng được dùng như cơ cấu cấp liệu để cấp sản phẩm hay vật liệu vào máy Máy định lượng thể tích làm việc liên tục cấp sản phẩm thành dòng đồng đều, trong đó thể tích sản phẩm đưa vào liên tục cấp sản phẩm đưa vào theo đơn vị thời gian được xác định bằng tốc độ cấp liệu hay bằng tiết diện ngang của dòng sản phẩm Trường hợp thứ nhất thì tiết diện ngang của dòng là hằng số, trường hợp thứ hai thì tốc độ cấp liệu là hằng số

Khi tiết diện của dòng không đổi, người ta đặt vào các trang bị định lượng những

cơ cấu dẫn động đặc biệt để điều chỉnh tốc độ cấp liệu trong phạm vi rộng Trường hợp thứ hai, các trang bị định lượng cần có những cơ cấu để thay đổi tiết diện của dòng sản phẩm cấp vào

Những máy định lượng cấp liệu tác dụng liên tục thường gặp là loại thùng đĩa, vít tải, băng tải, máng lắc, piston, rung lắc và dao động cũng như loại trọng lượng làm việc tự động và nửa tự động

2.3.1 Thùng định lượng

Người ta sử dụng hai loại thùng định lượng, thùng hình trụ hay thùng có nhiều cạnh và thùng hình quạt Loại thứ nhất dùng để điều chỉnh dòng sản phẩm nhờ lực ma sát và lực bám dính với bề mặt thùng Trong thùng hình quạt, số lượng sản phẩm cấp vào được xác định bằng số và dung tích hình quạt, chúng có thể là các hốc có hình dạng xác định

Thùng hình trụ nhẵn, có những nếp gợn nhỏ cho sản phẩm bột và hạt nhỏ, những thùng mài cạnh dùng cho sản phẩm ở dạng cục nhỏ và cục trung bình

Tốc độ dài của thùng từ 0.025 – 1 m/s Năng suất của thùng có thể điều chỉnh được bằng tấm chắn thay đổi chiều dày của lớp sản phẩm đi vào

Các công thức tính toán thùng cấp liệu:

Năng suất thùng cấp liệu:

Q = 3600.S.v.k.γ (kg/h)

Trong đó:

S là diện tích tiết diện của lỗ (m2)

v là tốc độ trung bình của sản phẩm chảy qua lỗ (m/s)

k là hệ số nạp đầy của lỗ ra

γ là khối lượng thể tích của sản phẩm (kg/m2)

Trong tính toán, tốc độ trung bình của sản phẩm chảy ra có thể lấy bằng tốc độ dài của thùng

Tiết diện lỗ ra là hình chữ nhật: S = a.b

Trong đó: a là chiều rộng chảy của lỗ

ko là hệ số thực nghiêm: Đối với sản phẩm có phân loại ko= 2.2, đối với sản phẩm không phân loại ko= 2

D là kích thước cục lớn nhất (mm)

φ0 là góc nghiêng tự nhiên của sản phẩm ở trạng thái tĩnh

Đối với hạt rời nhỏ thì đại lượng n’ có thể dao động trong những giới hạn, với sản phẩm cục thì n’= 1-2

Hệ số nạp đầy của lỗ ra k phụ thuộc vào khối lượng thể tích và thành phần cỡ hạt vật liệu, trung bình k= 0.7 Khối lượng thể tích của sản phẩm càng lớn và thành phần của nó đồng đều thì đại lượng k càng lớn từ phương trình:

Động cơ điện làm quay trục thẳng đứng qua cơ cấu truyền động, sản phẩm nằm trên đĩa thành hình nón cụt, chiều rộng của nó phụ thuộc vào chiều cao ống tiếp liệu, khi đĩa quay, sản phẩm được tháo đi bằng thanh gạt, năng suất của máy định lượng phụ thuộc vào thể tích sản phẩm trên đĩa, chiều cao và vị trí đặt thanh gạt cũng như số vòng quay của đĩa

Đĩa định lượng dùng để cấp và định lượng vật liệu dạng hạt nhỏ và dạng bột khô, nhằm đảm bảo cấp liệu đủ chính xác khi năng suất tương đối lớn

2.3.3 Băng tải định lượng

Băng tải định lượng dùng để cung cấp và định lượng vật liệu cục nhỏ cũng như vật liệu ẩm kết dính, với vật liệu ẩm, kết dính, dùng thanh gạt làm sạch bộ phận chịu tải Băng tải định lượng có thể đặt nằm ngang hay nằm nghiêng, nhánh băng phía trên

đỡ bằng những con lăn định lượng, dọc theo băng có đặt thanh chắn tạo thành máng nhỏ dẫn sản phẩm cấp liệu, vật liệu từ thùng chứa liệu được cấp vào băng tải đều đặn

và có thể điều chỉnh được, tốc độ của băng tải từ 0.1 đến 0.5 m/s

Hình 2.8: Băng tải định lượng

Hình 2.9: Băng tải định lượng có máng rung

2.3.4 Vít định lượng

Vít định lượng dùng để cấp sản phẩm dạng hạt, cục nhỏ, dạng bột trong những trường hợp khi bỏ qua hiện tượng nghiền nát Cấu tạo của vít định lượng tương tự như một vít tải, tuy nhiên thường có kích thước tương đối nhỏ và không quá dài, khi vít quay với số vòng quay không đổi, lượng cung cấp cũng không thay đổi theo thời gian

Để thay đổi lượng cung cấp, tốc độ quay của vít định lượng được điều chỉnh bởi một

bộ biến tốc vô cấp

Hình 2.10: Cấu tạo của vít định lượng

2.3.5 Máy định lượng có bộ phận làm việc chuyển động tịnh tiến

Loại bàn trượt và loại piston thuộc loại máy định lượng chuyển động tịnh tiến qua lại, trong các bàn trượt định lượng thì bộ phận làm việc là bàn di động, trong piston định lượng bộ phận làm việc là piston chuyển động cấp sản phẩm trên bàn cố định

Những máy lắc định lượng dạng khác là máy lắc và dao động, thường dùng khi cấp sản phẩm ít linh động có khuynh hướng kết dính và tạo mảng

2.3.6 Các máy định lượng theo khối lượng

Máy định lượng khối lượng gồm các bộ phận sau:

Bộ phận cấp liệu để cấp sản phẩm vào máy định lượng, thùng chứa để cân từng sản phẩm một, cơ cấu khối lượng, bộ phận để điều khiển tự động máy định lượng Thùng chứa phải có hình dạng phù hợp để có thể tiếp nhận được hoàn toàn vật liệu dạng rời đưa vào và tháo liệu a hết theo các phần đã định lượng

2.4 Biến tần

2.4.1 khái niệm

Biến tần là một thiết bị tổ hợp các linh kiện điện tử thực hiện chức năng biến đổi tần số và điện áp một chiều hay xoay chiều có tần số nhất định thành dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển được nhờ các khóa van điện từ

Đối với các bộ biến tần dùng cho việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều thì ngoài việc thay đổi tần số của chúng còn có thể thay đổi cả điện áp ra khác với điện áp lưới cấp vào bộ biến tần

2.4.2 Phân loại

Biến tần được chia thành hai nhóm là biến tần máy điện và biến tần van

Nguyên lý làm việc của loại biến tần này là dùng máy điện xoay chiều làm nguồn điện có tần số biến đổi

Sơ đồ nguyên lý bộ biến tần máy điện

• Dấu (+) ứng với trường hợp roto quay ngược chiều từ trường, lúc này fr >

f1

• Dấu (-) ứng với trường hợp roto quay cùng chiều từ trường, lúc này fr<f1

• Khi roto đứng yên thì fr = f1

Nhờ sự thay đổi tốc độ ω2 ta có thể thay đổi tần số đầu ra, tuy nhiên, việc sử dụng cũng như điều khiển biến tần loại này rất phức tạp vì phải sử dụng nhiều máy điện, diện tích lắp đặt lớn, hiệu suất làm việc thấp, gây ồn, nền móng phải kiên cố nên có giá thành cao

¾ Biến tần van: Biến tần van được ứng dụng rộng rãi vì có nhiều ưu điểm như kích thước nhỏ nhẹ, không gây ồn, hệ số khuếch đại công suất lớn, hiếu suất cao

Nguyên lý làm việc của biến tần van là dùng các tín hiệu điều khiển để đóng mở các van (thường dùng transistor hoặc thysistor) biến đổi năng lượng điện xoay chiều ở tần số này thành năng lượng điện xoay chiều có tần số khác, biến tần van được chia thành hai loại là biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp

Biến tần trực tiếp: Hay biến tần phụ thuộc, là loại biến tần có tần số vào f1 được biến đổi thành tần số f2 một cách trực tiếp mà không phải qua khâu trung gian, thường gồm các nhóm chỉnh lưu điều khiển mắc song song ngược cho xung lần lượt hai nhóm chỉnh lưu trên ta có thể nhận được dòng điện xoay chiều trên tải

Biến tần trực tiếp thường được dùng cho truyền động có công suất lớn, tốc độ làm việc thấp

- Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của bộ biến tần trực tiếp

Các nhóm van P, N có thể được điều khiên riêng hoặc chung, khi điều khiển riêng thì không cần cuộn kháng cân bằng, khi điều khiển chung thì cuộn kháng cân bằng được dùng để hạn chế dòng điện cân bằng xuất hiện do sự chênh lệch điện áp tức thời lúc đóng nhóm này mở nhóm kia mà quá trình quá độ không xảy ra tức thời Nhóm van P tạo nửa chu kỳ dương của điện áp tải, nhóm van N tạo nửa chu kỳ âm của điện áp tải Trong mạch điều khiển, người ta sử dụng dấu của dòng điện tải để quyết định nhóm van nào phải làm việc, khi một nhóm van đã được chỉ định làm việc thì nó làm việc ở chế độ chỉnh lưu và chế độ nghịch lưu phụ thuộc

Các giai đoạn làm việc của các nhóm van biến tần trực tiếp

Thời điểm phát xung mở cho các thyristor trong mỗi nhóm phải có phân bố sao cho điện áp trên tải là phần hình sin nhất và giá trị trung bình của điện áp đầu ra luôn tương thích với giá trị tức thời của điện áp mong muốn

Như vậy, điện áp xoay chiều u1 (f1) chỉ cần qua một van là chuyển ngay ra tải với

u2(f2) Tuy nhiên, đây là loại biến tần có cấu trúc sơ đồ van rất phức tạp chỉ sử dụng cho động cơ điện có công suất lớn, tốc độ làm việc thấp vì việc biến đổi tần số f2 khó khăn và phụ thuộc vào f1.

Biến tần gián tiếp: Bộ biến tần này còn gọi là biến tần độc lập, trong biến tần này, đầu tiên điện áp được chỉnh lưu thành dòng một chiều, sau đó qua bộ lọc rồi trở lại dòng xoay chiều với tần số, điện áp đầu ra được điều chỉnh nhờ sự thay đổi góc thông của các van trong nhóm chỉnh lưu hoặc điều chế độ rộng xung, việc phải biến đổi năng lượng hai làn làm giảm hiệu suất biến tần, tuy nhiên, việc ứng dụng hệ điều khiển số nhờ kỹ thuật vi xử lý nên ta phát huy tối đa các ưu điểm của biến tần loại này và thường sử dụng nó hơn Loại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần số f2 không phụ thuộc f1 mà nó chỉ phụ thuộc mạch điều khiển

Sơ đồ khối của bộ biến tần và các dạng điện áp

Do tính chất của bộ lọc nên biến tần gián tiếp lại được chia thành hai loại sử dụng nghịch lưu áp và nghịch lưu dòng

Bộ biến tần gián tiếp nguồn dòng: Là loại mà nguồn tạo ra điện áp một chiều là nguồn dòng, dạng của dòng điện trên tải phụ thuộc vào dạng của dòng điện nguồn, còn dạng áp trên tải phụ thuộc là tùy thuộc vào các thông số của tải quy định

Bộ nghịch lưu nguồn dòng thường dùng cho các hệ thống công suất lớn, trong đó các van bán dẫn điều khiển hoàn toàn khi tải mang tính cảm kháng thì cần các diode tạo thành cầu ngược để cho dòng điện phản kháng đi qua

Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch lưu dòng môt pha và dạng dòng tải

Bộ biến tần nguồn áp: Là loại biến tần mà nguồn tạo ra điện áp một chiều là nguồn áp (nghĩa là điện trở nguồn bằng 0) Dạng của điện áp trên tải tùy thuộc vào

dạng của điện áp nguồn, còn dạng của dòng điện trên tải phụ thuộc vào thông số của mạch tải quy định

Bộ biến tần nguồn áp có ưu điểm là tạo ra dạng dòng điện và điện áp hình sin hơn, dãi biến thiên tần số cao hơn nên được sử dụng rộng rãi hơn

Bộ biến tần nguồn áp có hai bộ phận riêng biệt là bộ phận động lực và bộ phận điều khiển

Phần điều khiển: Là mạch quyết định sự làm việc của mạch động lực để đảm bảo các yêu cầu tần số, điện áp ra của bộ biến tần

Bộ điều khiển nghịch lưu gồm ba phần:

Khâu phát xung chủ đạo: Là khâu tự dao động tạo ra xung điều khiển đưa đến bộ phận phân phối xung điều khiển đến từng transistor, khâu này đảm nhận điều chỉnh xung một cách dễ dàng , ngoài ra, nó còn có thể đảm nhận luôn chức năng khuếch đại xung

Khâu phân phối xung: Làm nhiệm vụ phân phối các xung điều khiển vào khâu phát xung chủ đạo

Khâu khuếch đại trung gian: Có nhiệm vụ khuếch đại xung nhận được từ bộ phận phân phối xung đưa đến đảm bảo kích thích mở van

Sơ đồ của hệ thống điều khiển như sau:

2.4.4 Ưu điểm của Biến Tần

Cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều

Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần có kết cấu đơn giản, làm việc được trong nhiều môi trường khác nhau

Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng

Có khả năng đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau

Các thiết bị cần thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc (dệt, băng tải ) Các thiết bị đơn lẻ yêu cầu tốc độ làm việc cao (máy li tâm, máy mài )

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu đề tài

3.2 Địa điểm tiến hành đề tài

Đề tài được tiến hành vào ngày 12/4/2010 tại Xưởng Cơ Khoa Cơ Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

Khí-3.3 Phân bố thời gian tiến hành đề tài

• Tìm hiểu đề tài và nghiên cứu lý thuyết liên quan : Từ ngày 12/4 đến ngày 3/5 năm 2010

• Thi công mạch và mô hình cơ khí: Từ ngày 3/5 đến ngày 5/6 năm 2010

• Khảo nghiệm thực tế và hiệu chỉnh máy: Từ ngày 5/6 đến ngày 15/7 năm 2010

• Trình bày đồ án tốt nghiệp: Từ ngày 15/7 đến ngày 1/8 năm 2010

3.4 Đối tượng và thiết bị nghiên cứu

3.4.1 Đối tượng nghiên cứu

• Hạt điều nhân chưa phân loại

• Biến tần

• Nam cham điện

3.4.2 Thiết bị nghiên cứu

• Biến tần

• Nam cham điện

• Linh kiện điện tử

• Máy tính cá nhân

3.5 Phương pháp thực hiện đề tài

3.5.1 Phương pháp thực hiện phần cơ khí

Thực hiện phần thiết kế cơ khí và điện theo các bước sau:

• Tham khảo máy phân loại màu hạt điều trên thị trường

• Tính toán, lựa chọn mô hình

• Tìm và lựa chọn vật liệu làm mô hình

• Chọn mô hình và thiết kế mô hình máy

• Chế tạo phần cứng

• Chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh

• Thiết kế mạch điện tử cho phù hợp

• Chọn linh kiện điện tử

• Thiết kế và thi công mạch

Chương 4

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI- KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Tính góc ma sát của hạt điều

Bố trí thí nghiệm đo góc tự ma sát của hạt điều như hình sau:

Hình 4.1: Bố trí thí nghiệm xác định góc tự ma sát của hạt điều

Trong đó: h là chiều cao của khối hạt điều

a là chiều dài của khối hạt điều tính từ tâm khối