TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT THÁI CÂY BẮP NĂNG SUẤT 6 TẤNGIỜ

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY CẮT THÁI CÂY BẮP NĂNG SUẤT 6 TẤN/GIỜ Tác giả ĐOÀN THỊ HỒNG DIỆU Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ Khí Chế biến Bảo quản Nông sản

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT THÁI CÂY BẮP

NĂNG SUẤT 6 TẤN/GIỜ

Họ và tên sinh viên: ĐOÀN THỊ HỒNG DIỆU

Niên khóa: 2006-2010

Tháng 7/2010

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY CẮT THÁI CÂY BẮP

NĂNG SUẤT 6 TẤN/GIỜ

Tác giả

ĐOÀN THỊ HỒNG DIỆU

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

Cơ Khí Chế biến Bảo quản Nông sản Thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:

PGS_ TS TRẦN THỊ THANH

Tháng 7 /2010

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cảm tạ:

♥ Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

♥ Ban Chủ Nhiệm và Quí thầy cô khoa Cơ khí – Công nghệ trường đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

♥ Cô PGS_TS Trần Thị Thanh

♥ Thầy TS Nguyễn Như Nam

Đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Chân thành cảm ơn gia đình, các bạn sinh viên lớp DH06CC đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các chú, các anh công nhân tại xưởng Máy Sau Thu Hoạch Và Chế Biến đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học hỏi và hoàn thành

đề tài

Xin chân thành cảm ơn !

NỘI DUNG TÓM TẮT

Đề tài “Tính toán, thiết kế máy thái cây bắp năng suất 6 tấn/h” được thực hiện trong thời qian từ tháng 4 năm 2010 đến tháng 7 năm 2010

Các kết quả thu được:

- Năng suất máy là 6 tấn/giờ

- Bộ phận thái:

+ Bộ phận thái: kiểu đĩa

+ Đường kính đĩa dao: D = 900 mm

+ Dao thái: dạng thẳng

+ Số vòng quay của trục dao: v = 750 vòng/phút

+ Số lượng dao: 12 dao

- Chiều dài đoạn thái: 3 ÷ 12 mm

- Trục cuốn cung cấp:

+ Đường kính: D =150 mm + Số vòng quay: 255 vòng/phút

- Nguồn động lực: hai động cơ điện

+ Động cơ truyền động cho trục dao có công suất 22 kW, số vòng quay n = 1460 vòng/phút

+ Động cơ truyền động cho trục cuốn có công suất 2,2 kW, số vòng quay n =1430 vòng/phút

- Kích thước máy: Dài x rộng x cao = 2191 x 1960 x 4907

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i Cảm tạ ii Nội dung tóm tắt iii

Mục lục iv

2.1.1.1 Sơ lược một số đặc điểm về cây bắp 3

2.1.1.2 Tính chất cơ lý của cây bắp 5

2.1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm thái 5

2.1.2.1 Yêu cầu kỹ thuật của máy cắt thái 6

2.2 Một số mẫu máy thái ứng dụng trong sản xuất 16

3.2 Phương pháp thiết kế 21

3.3 Phương pháp chế tạo 22

4.1 Các số liệu thiết kế ban đầu 23

4.2 Lựa chọn mô hình máy thái thiết kế 23

4.3 Tính toán, lựa chọn sơ đồ dao thái cho máy thái thiết kế 24

4.4 Tính toán thiết kế bộ phận cung cấp 27

4.6 Thiết kê bộ phận thu hồi sản phẩm thái 33

4.7 Tính toán thiết kế bộ phận truyền động 36

4.7.1 Tính toán thiết kế truyền động cho bộ phận cung cấp 36

4.7.2 Tính toán thiết kế truyền động cho bộ phận cắt thái 41

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý máy thái cỏ kiểu đĩa 6

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí dao kiểu đĩa 7

Hình 2.4 Sơ đồ máy thái kiểu trống 7

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí dao kiểu tang trống 8

Hình 2.6 Sơ đồ dao thái lưỡi thẳng 8

Hình 2.8 Phân tích lực tác dụng lên trục cuốn khi làm việc 12

Hình 2.9 Hình dáng cánh quạt 15

Hình 4.1 Mô hình máy thái thiết kế 24

Hình 4.3 Sơ đồ dao thái lưỡi thẳng 26 Hình 4.4 Sơ đồ phân tích lực trên trục cuốn 28

Hình 4.6 Hình dáng vỏ quạt 35 Hình 4.7 Sơ đồ truyền động cho bộ phận cung cấp 36

Hình 4.8 Biểu đồ phân tích mô men trục I 43

Hình 4.9 Biểu đồ phân tích mô men trục II 44

Hình 4.10 Biểu đồ phân tích mô men trục cuốn 45

Bảng 4.4 Sự phụ thuộc của các số liệu khi thay đổi góc quay ψcủa dao 30

Bảng 4.5 Phân phối tỷ số truyền cho bộ phận cung cấp 36

Bảng 4.6 Phân phối tỷ số truyền cho bộ phận cắt thái 41

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Đã từ lâu, ngành chăn nuôi đóng vai trò rất quan trọng trong nền nông nghiệp của nước ta Để đạt được hiệu quả cao trong chăn nuôi, nhân dân ta thường dùng nhiều cách để tăng năng suất, trong đó phổ biến nhất là phương pháp tăng năng suất bằng thức ăn Nguồn thức ăn cho đại gia súc thường ở dạng thô xanh hay ủ Chủ yếu trong khẩu phần thức ăn của đại gia súc là thân bắp, rơm, cỏ voi… Ngoài ra, để đảm bảo chất dinh dưỡng cho vật nuôi còn bổ xung các loại thức ăn khác như bột, khoáng chất, vitamin…

Cây bắp có hàm lượng dinh dưỡng cao lại phù hợp với điều kiện ở nước

ta nên thường được dùng làm thức ăn cho đại gia súc Nhưng đối với thức ăn có nguồn gốc từ thực vật như thân cây bắp, cỏ voi, mía… thì việc cho gia súc ăn nguyên cây là không nên vì thân cây cứng vật nuôi sẽ ăn không hết gây lãng phí (ước tính khoảng 30% lượng thức ăn được cung cấp) và không tốt cho sự tiêu hóa Mặc khác, nếu dùng để ủ xanh làm thức ăn thì nhất thiết cũng cần phải thái nhỏ Ngoài ra, tùy vào điều kiện tự nhiên của từng vùng chăn nuôi, có những thời điểm lượng thức ăn không đáp ứng đủ nhu cầu của hộ, trang trại chăn nuôi đại gia súc Các loại thức ăn này cần được ủ chua hay phơi khô để dự trữ cho vật nuôi Bên cạnh đó, nhu cầu xuất khẩu thức ăn chăn nuôi gia súc là rất lớn Đặc biệt là thức

ăn ủ, đóng gói chân không từ thực vật cho bò sữa, trâu sữa…

Nguồn thức ăn tươi dưới dạng bao, túi hút chân không được sản xuất từ thân cây bắp là thức ăn quan trọng cho chăn nuôi đại gia súc ở những quốc gia có

ngành chăn nuôi phát triển Đặc biệt, đối với những địa phương có khí hậu không phù hợp để trồng và thu hoạch cỏ tươi quanh năm như hầu hết các địa phương ở Việt Nam thì đây là nguồn thức ăn dự trữ Ngoài ra, thức ăn ủ tươi dưới dạng bao túi hút chân không là một mặt hàng giá trị có khả năng xuất khẩu sang nhiều nước

xứ lạnh trên thế giới như: Hàn Quốc, Nhật Bản và nhiều quốc gia châu Âu khác

Trong công nghệ chế biến thức ăn ủ tươi dưới dạng bao túi hút chân không thì nguyên liệu chính là thân cây bắp, cỏ voi đã được thái nhỏ Tuy nhiên, hầu hết các máy thái hiện nay có năng suất thấp không phù hợp với quy mô sản xuất ở các công ty Trong khi đó, các máy ngoại nhập có năng suất lớn thì giá thành lại rất cao, giá nhập khẩu mỗi máy có thể lên đến 1 tỉ đồng Đây chính là trở ngại lớn cho các nhà sản xuất trong nước

Mặc dù các loại máy thái ở nước ta khá đa dạng và phong phú Nhưng hầu hết các máy thái đều không đáp ứng được yêu cầu độ dài đoạn thái nhỏ hơn

15 mm để phù hợp với công nghệ chế biến thức ăn gia súc đóng gói chân không Chính vì vậy, vấn đề nguyên cứu, tính toán, thiết kế máy thái thân cây bắp có năng suất cao đã được đặt ra

Được sự chấp nhận của ban chủ nhiệm khoa và sự hướng dẫn của

PGS_TS Trần Thị Thanh tôi thực hiện đề tài “Tính toán, thiết kế máy cắt thái thân cây bắp năng suất 6 tấn/h”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nguyên cứu

2.1.1 Cây bắp

2.1.1.1 Sơ lược một số đặc điểm về cây bắp

Bắp là cây thuộc họ hòa thảo và đã được canh tác từ rất lâu đời ở Việt Nam, trở thành một trong số những loại cây lương thục chính.Về diện tích chiếm hàng thứ III sau lúa mì và lúa nhưng đứng hàng thứ II về sản lượng chỉ sau lúa mì

và chiếm khoảng 1/4 sản lượng mễ cốc trên toàn thế giới, trong đó khoảng 70% sản lượng bắp dùng cho chăn nuôi

+ Cây bắp chịu hạn tốt

+ Cây bắp sinh trưởng nhanh, điều kiện tốt nhất để sinh trưởng và phát triển là đất phù xa màu mỡ

● Thành phần

Trong cây bắp chứa nhiều nước, chất xơ, prôtêin thô, lipid, đường bột,

Cullulose, dẫn suất không đạm… Kết quả phân tích thành phần hóa học trong thân

lá và lõi bắp ghi nhận được trình bày ở Bảng 2.1:

Bảng 2.1: Thành phần hóc học trong thân, lá và lõi bắp ( % CK)

Thành

phần(%CK)

Cây xanh không bắp Cây già không bắp

Lõi bắp Nước 77,30 13,50 10,17

● Công dụng: Cây bắp có thể được sử dụng và chế biến trên 500 sản

phẩm chính và các phó sản Các bộ phận của cây được sử dụng gồm có: thân, lá, hạt bắp, râu bắp…Cây bắp có rất nhiều giá trị kinh tế

+ Làm lương thực cho người:

Bắp được sử dụng làm thức ăn cho người do có hàm lượng dinh dưỡng cao so với những cây lương thực khác Trên toàn thế giới trong những năm trước

đây đã sử dụng 21% ( khoảng 111,2 triệu tấn năm 1999) sản lượng bắp làm lương

thực cho người Hiện nay tỉ lệ này đã cao hơn do tình hình lương thực đang rơi

vào bất ổn nghiêm trọng

+ Bắp được dùng làm thức ăn cho gia súc:

Bắp là nguồn thức ăn quan trọng cho gia súc Trong thức ăn hỗn hợp của hầu hết các nước trên thế giới đều có khoảng 70% chất tinh từ bắp Ngoài ra, cây

bắp còn là thức ăn xanh và ủ chua lý tưởng cho đại gia súc đặc biệt là bò sữa do thân và lá bắp có giá trị dinh dưỡng cao vào thời kỳ chín sữa

+ Cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp:

Ngoài việc là nguyên liệu chính cho các nhà máy chế biến thức ăn gia súc, bắp còn là nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất rượu, cồn, bia, bánh kẹo hay dùng để trang trí Có khoảng 670 mặt hàng công nghệ lương thực thực phẩm, công nghiệp dược và công nghiệp nhẹ chế biến từ bắp

Như vậy, cây bắp đã mang lại một nguồn lợi kinh tế to lớn về nhiều khía cạnh Do đó việc ứng dụng công nghiệp hóa, hiện đại hóa và cơ khí hóa trong sản xuất và khai thác những công dụng của cây bắp là rất cần thiết

2.1.1.2 Tính chất cơ lý của cây bắp (Theo Phạm Xuân Vượng (1979) Cấu tạo máy nông nghiệp Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp)

- Ngô được trồng để lấy hạt hoặc ủ làm thức ăn cho gia súc Ngô có thể trồng theo ô vuông, theo hốc hoặc trồng theo hàng Khoảng cách thích hợp giữa các hàng là 70cm Tùy theo điều kiện sinh trưởng mà chiều cao cây ngô thay đổi trong một giới hạn khá rộng từ 1 ÷ 4 m

- Trên mỗi cây đa số có hai bắp, đôi khi mỗi cây có thể có ba bắp Chiều dài trung bình của bắp từ 15 ÷ 25 cm

- Cây cứ vào công dụng của ngô, ta có thể thu hoạch tùy theo từng thời gian phát triển khác nhau của cây ngô Ngô xanh thu hoạch làm thức ăn cho gia súc Tiến hành thu hoạch khi ngô bắt đầu ra hoa cho tới khi hạt ngô trên bắp có dạng chín sữa Thời gian của giai đoạn này trong điều kiện sinh trưởng bình thường là từ 30 ÷ 40 ngày

- Giai đoạn giữa chín sữa và chín sáp, ngô dùng làm thức ăn ủ chua cho gia súc Thân cây và bắp có thể thái vụn hoặc thân cây bắp được tách riêng ra Giai đoạn này kéo dài trong 8 ÷ 10 ngày

2.1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm thái

Sản phẩm sau khi thái được sử dụng để ủ chua làm thức ăn cho gia súc nên thái to hay dài quá đều khó nén chặt để tạo yếm khí dẫn đến quá trình lên men không tốt, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau khi ủ Mặc khác, khi đóng

thức ăn gia súc trong các túi chân không thì cần cho vào sản phẩm thái một lượng chất vi sinh để lên men sản phẩm Do đó sản phẩm sau khi thái phải đạt được độ mềm và độ ẩm thích hợp thì sự hoạt động của vi sinh vật sẽ tốt nhất Như vậy, sản phẩm sau khi thái phải đạt được những yêu cầu kỹ thuật cơ bản sau:

+ Độ dài đoạn thái phải không vượt qua 10 mm

+ Sản phẩm sau khi thái cần được làm mềm

+ Không làm mất nhiều nước trong thân cây

2.1.2 Máy thái

2.1.2.1 Yêu cầu kỹ thuật của máy cắt thái

+ Điều chỉnh được độ dài đoạn thái

+ Khi thái không làm nát, ép mất nhiều nước trong bắp

+ Phải được cơ giới hóa cấp liệu và tháo liệu

+ Phải có năng suất cao và chi phí năng lượng thấp

+ Phải dễ điều chỉnh, chăm sóc, sử dung thuận tiện, dễ mài dao

+ Có cơ cấu máy gọn, bền vững, có bộ phận che chắn, đảm bảo an toàn lao động

+ Máy cơ động được

2.1.2.2 Cấu tạo máy thái

a) Máy thái kiểu đĩa

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý máy thái cỏ kiểu đĩa

1 - Băng tải; 2 - Trục cuốn dưới; 3 - Trục cuốn trên ;

4 - Tấm kê; 5 - Đĩa lắp dao; 6 - Dao thái; 7 - Ống thoát liệu

● Nguyên lý hoạt động: Vật liệu được cấp vào máy qua băng tải (1), được

cuốn và nén vào khoảng không giữa hai trống ép (2) và (3), tại tấm kê (4) vật liệu

sẽ được dao thái gắn trên đĩa quay với tốc độ lớn để cắt và quạt truyền cho một động năng đủ lớn để theo ống (7) cuốn ra ngoài

● Bố trí dao dạng đĩa: Đối với cách bố trí này thì các vị trí của dao được

bố trí sao cho các lưỡi cắt được phân bố đều nhau và khi cắt nguyên liệu được liên tục nhau trên một vòng quay của đĩa mang dao

Hình 2.3: Sơ đồ bố trí dao kiểu đĩa

b) Máy thái kiểu trống

Hình 2.4 : Sơ đồ máy thái kiểu trống

1 – Băng tải; 2 – Trục cuốn dưới; 3 – Trục cuốn trên;

4 – Tấm kê; 5 – Trống thái; 6 – Dao thái

● Nguyên lý hoạt động: Thân và lá cây được cung cấp vào máy nhờ băng

tải (1) và cuốn vào khoảng không giữa hai trống (2) và (3) Khi vật liệu thái được đưa đến vị trí của tấm kê, sẽ được các dao thái được bố trí trên trống thái quay với vận tốc lớn trong buồng thái cắt thành từng đoạn nhỏ Sản phẩm rơi vào buồng thái được quạt đưa ra ngoài

● Bố trí dao kiểu trống

Hình 2.5: Sơ đồ bố trí dao kiểu tang trống

Với cách bố trí này thì lưỡi cắt, mặt bích và trục dao tạo thành trống dao

Số lượng dao được tính toán hợp lý Cách bố trí này đảm bảo vật liệu được cắt một cách liên tục Độ dài đoạn thái phụ thuộc vào số dao trên trống dao, số dao tỷ

lệ nghịch với đoạn thái, dao nhiều thì đoạn thái ngắn và ngược lại

2.1.2.3 Lý thuyết tính toán máy thái

a) Phân tích sơ đồ cắt thái dao lưỡi thẳng.(Theo Trần Minh Vượng(1999)

Máy phục vu chăn nuôi NXB Giáo dục)

Hình 2.6: Sơ đồ dao thái lưỡi thẳng

Quy định các ký hiệu trên sơ đồ:

a – Chiều cao họng thái

b – Chiều rộng họng thái

h – Khoảng cách từ trục quay tới tấm kê thái theo phương thẳng đứng

c – Khoảng cách từ trục quay tới mép họng thái theo phương nằm ngang

ψ – Góc quay của dao

θ - Góc quay của bán kính vectơ (trong tọa độ cực)

u – Khoảng cách từ trục quay của đường nằm ngang tới điểm dịch chuyển cảu lưỡi dao theo cạnh sắc của họng thái

v – Khoảng cách từ đường thẳng góc với lưỡi dao ( kể từ tâm quay) tới điểm của lưỡi dao mà ta xét

u h

phải tăng lên theo u

• Ngoài ra, khi thiết kế dao thái thẳng cần phải chú ý rằng khoảng cách p

là thông số đại lượng cơ bản để thiết kế

• Kích thướt c phải lớn hơn p Thường lấy c = 1,2p

• Độ cao h phải nhỏ hơn p Thường chọn h = 0,5p

b) Đông lực học của máy thái

Moment cắt thái được tính theo công thức :

Mct = q.∆S.r.cosτ (1 + f’tgτ ), N.m (2 – 1) Ứng với từng trị số góc quay ψ của dao thái trên cơ sở sơ đồ thiết kế cụ thể của bộ phận thái, các đại lượng ΔS, r, góc trượt τ, áp suất riêng , hệ số cắt trượt f’

được đo và tính với từng vị trí của dao ứng với góc quay ψ

Hình 2.7: Tính các độ dài đoạn thái

Tương ứng với đồ thị mômen cắt thái và từng trị số của góc quay ψ của dao, ta có thể tính được trị số mômen cắt thái trung bình Mcttb

Ψ là góc quay của dao

π rad cho một dao) và trục hoành ψ

Do đó, đo diện tích này với tỷ lệ xích xác định, ta sẽ tính được Mcttb Đó

là

mômen mà động cơ cung cấp cho máy thái

Mômen động cơ bằng :

Mđc = Mcttb +Mck +Mcc ; Nm (2 – 3)

Mcttb: mô men cắt thái trung bình

Mck: mômen chạy không tải của máy thái

Mcc: mômen cung cấp vật thái vào máy

Có thể tính gần đúng các mômen theo tỷ lệ:

Mcttb : Mck :Mcc = 3:1:1 (2 – 4) Khi đó Mđc = 5/3Mcttb

Công suất động cơ:

n là số vòng quay 1 phút của máy thái

c) Năng suất của máy thái:

Năng suất lý thuyết được tính như sau:

Q = 60.atb.b.l.k.γ.n ; kg/s (2 – 6) Trong đó :

atb: là chiều cao trung bình của họng thái, atb = min ax

2

m

a +a , m

b : là chiều rộng của họng thái, m

l : là độ dài đoạn thái, m

k : là số dao

γ : là khối lượng thể tích của lớp bắp được trục cuốn nén, kg/m3

n : là số vòng quay của máy trong một phút, v/ph Năng suất thực tế được xác định bằng số đo cụ thể khi cho máy làm việc d) Lý thuyết tính toán bộ phận cung cấp

◊ Tác động của các lực khi trục cuốn làm việc

Để giải thích điều kiện kéo đẩy lớp thức ăn do các trục cung cấp, ta phân chia áp lực G của trục cuốn lên vật liệu thành hai thành phần N –Theo hướng bán kính của trục cuốn nghiêng một góc α so với phương thẳng đứng Góc α là góc hợp bởi phương thẳng đứng đi qua tâm trục tại điểm tiếp xúc với lớp vật liệu thái khi chưa được nén ép H –nằm ngang ép trục cuốn sang bên, dưới tác dụng của q lực N tạo thành lực tiếp tuyến f N

Hình 2.8: Phân tích lực tác dụng lên trục cuốn khi làm việc

Qua phân tích lực ta thấy thành phần thẳng dứng ép nén lớp thức ăn, thành phần nằm ngang fNcosα kéo lớp thức ăn, còn lại Nsinα chống lại lực kéo này

Để đảm bảo trục cuốn kéo lớp thức ăn vào, phải thỏa mãn điều kiện: fNcosα > Nsinα => f > tgα => α < φ ( trong đó φ là góc ma sat giữa vật liệu chế tạo trục cuốn với lớp thức ăn )

Thường thì φ = 17º - 27º đối với cỏ, rơm khô, 18º - 30º đối với rau cỏ tươi

Vậy : D > (10 ÷ 20) (A –a)

Nếu tính như vậy thì đòi hỏi đường kính D quá lớn, cho nên người ta phải làm các trục cuốn có những răng mấu như múi khế để dễ cuốn thức ăn và đường kính trục nhỏ hơn Do đo công thức trên chỉ dùng để tính sơ bộ Thực tế đường kính D của trục cuốn nằm trong giới hạn 80 ÷ 160 mm

Độ nén rau cỏ được tính như sau:

D f

A a

f

− +

−

1

γ và γ2 là mật độ của lớp thức ăn trước và sau khi nén

Thực nghiệm chứng tỏ rằng công mà các trục cuốn tiêu thụ để nén lớp vật

thái và cuốn vào họng thái khá lớn, đối với máy thái rau cỏ rơm chiếm tới 30 ÷

50% toàn bộ công cắt thái

e) Tính toán bộ phận vận chuyển (Theo Đoàn Văn Điện và Nguyễn Bảng,

1987 Lý thuyết và tính toán máy nông nghiệp Tủ sách trường đại học Nông Lâm,

TPHCM)

+ Tính toán quạt là xác định các kích thước hình học chính của quạt, số

vòng quay, công suất cần thiết

Những số liệu cho trước để tính toán:

♦ Vận tốc làm việc trung bình của luồng khí thổi Ck.Vận tốc này được

xác đinh bởi tính chất khí động học của hỗn hợp vật liệu.Ta có công thức tính:

Ck = α Cth (2 – 9) Trong đó :

Cth là vận tốc tới hạn của vật liệu, đối với bắp thì Cth= 12,48 ÷ 16,02 m/s

α là hệ số, đối với rau cỏ tươi: α = 1,25÷2,5

♦ Chi phí không khí: tức là lượng không khí quạt vận chuyển đi trong một

đơn vị thời gian, được xác định bởi lượng cung cấp hỗn hợp

Qk: là khối lượng không khí, kg/h

Qv: là khối lượng vật liệu, kg/h

k

γ : là trọng lượng riêng của không khí , kg/m3

μ: hệ số mức độ tập trung của vật liệu , μ = 0,5 ÷ 40

♦ Áp suất của luồng không khí :

Công thức tính tổng áp lực cần thiết :

H = Hđ +Ht + Hcb (2 – 11) Trong đó :

Hđ: áp lực tác động cho hỗn hợp chuyển động , kg/m2

Ht: áp lực tĩnh để nâng hỗn hợp lên độ cao nào đó, kg/m2

Hcb: áp lực cục bộ để thắng các tổn thất cục bộ, kg/m2 Theo vận tốc của luồng không khí ta xác định áp suất động :

d là đường kính tương đương ống vận chuyển , m

l là chiều dài ống vận chuyển , m

Tính áp lực cục bộ

Hcb = . 2.

2

k k

C E

g γ

∑ , kg/m2 (2 – 16) Trong đó :∑E= 0, 2 - Tổng các hao tổn cục bộ

+ Xác định các kích thước cơ bản của quạt

Hình 2.9: Hình dáng cánh quạt

1 Đĩa lắp quạt ; 2 Cánh quạt

Gọi γ1 và γ2 là góc hợp bởi khung vận tốc vòng và phương vận tốc tuyệt đối tại đầu và cuối cánh quạt

Đường kính vòng ngoài của quạt :

d2 = 60.

H n

Trong đó: E2 =2 .πr c2 t2

ct2 là vận tốc tiếp tuyến ở cuối cánh quạt , m/s

Tiết diện cửa vào : F1 = K

K

V

C , m2 (2 – 20) Tiết diện cửa ra : F2 = F1.μ = a.b , m2 (2 – 21) Trong đó:

a là chiều cao của ống thổi xác định theo công thức

cr2 là vận tốc pháp tuyến ở cuối cánh quạt, m/s

Để vẽ vỏ quạt ta dùng hình vuông, mỗi cạnh bằng

η

Trong đó : η= 0, 4 0, 6 ÷ : hiệu suất quạt

2.2.Một số mẫu máy thái ứng dụng trong sản xuất

2.2.1 Một số mẫu máy thái nước ngoài :

♣ Máy thái PCC – 6:

Máy thái PCC – 6 do Liên Xô cũ chế tạo, dùng để thái cỏ làm thức ăn tươi cho gia súc hoặc dùng để ủ chua thức ăn Máy có bộ phận thái kiểu đĩa lắp dao theo đường tròn lệch tâm, cung cấp vật thái bằng băng chuyền hoặc trục cuốn Máy được truyền động từ động cơ điện 6 - 8 kW, năng suất cực đại 6 tấn/h

Hình 2.10: Sơ đồ máy thái PCC - 6

1-Băng chuyền; 2 -Trục cuốn ; 3 -Trục ép; 4 -Tấm kê; 5 - Quạt ;

6 -Đĩa lắp dao ; 7 - Bánh đai ; 8 –Dao; 9 -Ly hợp

► Ưu điểm: Bền vững năng suất cao, thay đổi được độ dài đoạn thái theo yêu cầu chế biến, thái được nhiều loại cỏ, rơm

► Nhược điểm: Không thích hợp cho chăn nuôi hộ gia đình

♣ Máy thái VônGar – 5

Hình 2.11: Sơ đồ máy cắt thái VônGar – 5

1 - Băng chuyền; 2 – Băng ép; 3 – Trống thái;

4 – Dao băm; 5 – Động cơ ; 6 – Bộ phận truyền động xích

Máy do Liên Xô cũ chế tạo, có thể thái được nhiều loại rau cỏ Máy có bộ phận thái kiểu trống lắp dao loại xoắn và bộ phận băm, gồm 9 cặp dao trong đo có

9 dao cố định và 9 dao di động Bộ phận cung cấp gồm một băng chuyền và một băng ép có thể thay đổi được chiều quay để đổi hướng cung cấp, chiều cao họng thái thay đổi nhờ cơ cấu băng ép trên máy thái, thái được nhiều đoạn khác nhau

phù hợp với nhu cầu cho ăn hoặc ủ chua Máy có năng suất tối đa 10 tấn/h sử dụng động cơ có công suất 22 kW

► Ưu điểm: Máy hiện đại, đa năng, thái được nhiều loại vật liệu phức tạp cho gia súc và gia cầm

► Nhược điểm: Điều chỉnh máy phức tạp, di chuyển khó khăn

Ngoài ra, còn một số loại máy của các nước khác như máy thái cỏ cải tiến Trung Quốc (kiểu trống, đạp chân, chuyển và thu bằng tay), máy thái cỏ cải tiến TS–10 của Hung-ga-ri (kiểu đĩa, quay tay phối hợp với đạp chân hoặc dùng động

cơ quay ,chuyền bằng máy và thu bằng tay ) và một số kiểu máy khác do Liên

Xô sản xuất Hầu hết những loại máy này đều đã được cải tiến ở Việt Nam để phù hợp với điều kiện sản xuất của nước ta

2.2.2 Một số mẫu máy thái trong nước

♣ Máy thái MTC – 1A

Hình 2.12: Sơ đồ máy thái MTC – 1A

1-Động cơ; 2- Quạt; 3-Dao thái ; 4 -Tấm kê ; 5 - Trục cuốn trên;

6 -Trục cuốn dưới; 7- Bộ truyền xích; 8 - Máng cung cấp; 9 - Lò xo

Máy do khoa cơ khí công nghệ Trường đại học Nông Lâm chế tạo, cấp liệu bằng dây chuyền xích cánh gạt hoặc theo nguyên tắc tự hút liệu Bộ phận thái kiểu đĩa lắp dao lưỡi thẳng Máy nhận truyền động từ động cơ điện.công suất 2kW, năng suất tối đa 1,2 tấn /h

► Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, điều chỉnh và mài dao dễ

► Nhược điểm: Năng suất thấp, chỉ thích hợp để thái cỏ cho ăn trực tiếp, không sử dụng cho thái cỏ để ủ, độ dài đoạn thái nhỏ

♣ Máy thái MTC - 4B

Hình 2.13: Sơ đồ máy thái MTC – 4B

1– Truyền động từ PTO; 2– Quạt; 3 – Dao thái; 4 – Tấm kê; 5 – Trục cuốn; 6 – Lò xo; 7 – Bộ truyền xích; 8 – Băng chuyền; 9 – Các bộ truyền bánh răng

Máy do khoa cơ khí trường đại học Nông Lâm TP.HCM chế tạo, cung cấp vật liệu bằng băng chuyền xích cánh gạt hoặc theo nguyên tắc tự hút Bộ phận thái kiểu đĩa lắp dao lưỡi thẳng Vật liệu thái được đua ra rơ mooc hay hố ủ nhờ quạt vận chuyển Máy nhận truyên động trực tiếp từ PTO máy kéo, năng suất tối

2.2.3 Ý kiến nhận xét

Như vậy, từ những máy thái trên ta nhận thấy cách bố trí lưỡi dao thẳng kiểu đĩa có nhiều ưu điểm là dao có hình dạng đơn giản, dễ chế tạo Khi máy thái làm việc với số vòng quay lớn, dao sẽ đỡ nén ép vật thái trước khi cắt đứt, nhờ đó thái rau cỏ tươi đỡ bị nén ép mất nhiều nước Mặc khác, hầu hết các máy đã nêu

đều có năng suất thấp, độ dài đoạn thái khá lớn do đó ta chọn mô hình máy thiết

kế có cách bố trí dao lưỡi thẳng kiểu đĩa, số lượng dao nhiều để đạt độ nhỏ của đoạn vật liệu thái

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nguyên cứu

- Lựa chọn, tính toán, thiết kế một mẫu máy thái phù hợp với yêu cầu và năng suất đã đề ra

- Xây dựng bản vẽ lắp và các bản vẽ chi tiết với các số liệu đã tính toán

3.2 Phương pháp thiết kế

` a Chọn nguyên lý làm việc của máy

Xuất phát từ đối tượng cắt thái là thân cây bắp và theo yêu cầu của quá trình cắt thái, nguyên tắc làm việc của máy được lựa chọn theo kiểu dao thái lưỡi thẳng, bộ phận thái kiểu đĩa Với nguyên lý lựa chọn này máy chế tạo gồm:

- Bộ phận cung cấp

- Bộ phận thái

- Bộ phận vận chuyển vật liệu

- Bộ phận truyền động

b Phương pháp thiết kế bộ phận cung cấp

- Bộ phận cung cấp được thiết kế bảo đảm năng suất máy, độ dài đoạn thái đều, an toàn cho công nhân trong quá trình cấp liệu

- Bộ phận cung cấp bao gồm máng cấp liệu, trục cuốn và trục ép

c phương pháp thiết kế bộ phận thái

- Cụm chi tiêt của bộ phận thái gồm: họng thái, dao thái, buồng thái được thiết kế dựa vào đặc tính cơ lý của cây bắp, các thông số thiết kế như năng suất, độ dài đoạn thái

- Cơ sở thiết kế dựa vào lý thuyết tính toán sơ đồ dao thái thẳng kiểu đĩa Theo lý thuyết này, quá trình cắt thái được tính toán thiết kế là quá trình cắt thái

có trượt Họng thái được thiết kế bảo đảm năng suất thiết kế của máy

d Phương pháp thiết kế bộ phận vận chuyển vật liệu

Bộ phận thái làm việc như một quạt ly tâm với cánh quạt là cánh phẳng Miệng hút của quạt là họng thái, đầu ra của quạt là cửa tháo liệu Ở nội dung thiết

kế này ta chỉ cần kiểm tra tốc độ ném của đoạn thái bảo đảm vận tốc vận chuyển khí động Ống vận chuyển là loại ống hở để hạn chế hiện tượng ùn tắc vật liệu, để làm sạch khi bị nghẹt đường ống hay khi đã thái xong

e Phương pháp thiết kế bộ phận truyền động

Bộ phận truyền động được tính toán thiết kế dựa vào đặc tính làm việc của các bộ phận Truyền động cho trục dao thái là bộ truyền đai, cho trục cuốn là

bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

+ Trục bộ phận thái

+ Trục bộ phận cung cấp, trục cuốn, trục ép

+ Trục các bánh xe di chuyển

Công nghệ chế tạo các chi tiết máy họ đĩa: bánh đà

Công nghệ chế tạo các chi tiết máy chuyên biệt như: dao thái, tấm kê thái, cánh quạt…

Ngoài ra, các chi tiết tiêu chuẩn được chọn mua ngoài thị trường