Thiết kế máy rửa củ nghệ lồng quay năng suất 1,8 tấn giờ

Hiện nay trên thị trường Đắk Lắk, Gia Lai, Lâm Đồng có một số loại máy rửa củ nghệ đã được các hộ nông dân và công ty chế biến ứng dụng vào việc rửa củ nghệ khi thu hoạch, với máy rửa củ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY RỬA CỦ NGHỆ LỒNG QUAY

NĂNG SUẤT 1,8 TẤN/GIỜ

Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Văn Hân Sinh viên thực hiện: Đặng Trung Hòa

Mã số sinh viên: 56136150

Khánh Hòa 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY RỬA CỦ NGHỆ LỒNG QUAY

NĂNG SUẤT 1,8 TẤN/GIỜ

GVHD: ThS Nguyễn Văn Hân SVTH: Đặng Trung Hòa

MSSV: 56136150

Khánh Hòa, tháng 6/2018

iii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan mọi kết quả của đề tài “Thiết kế máy rửa củ nghệ lồng quay năng suất 1,8 tấn/giờ” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng được

công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này

Khánh Hòa, ngày 30 tháng 06 năm 2018

Sinh viên

Đặng Trung Hòa

iv

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Hữu Thật, ThS Nguyễn Văn Hân và các thầy trong bộ môn Chế tạo máy đã hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành tốt đồ án này Tuy nhiên, do trình độ của bản thân và thời gian còn hạn chế so với nội dung của đồ án nên trong đồ án còn nhiều hạn chế cũng như thiếu sót Em rất mong nhận được những ý kiến nhận xét của các thầy để đồ án của em được hoàn thiện hơn

v

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iii

LỜI CẢM ƠN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC KÝ HIỆU vii

LỜI NÓI ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Tình hình trồng nghệ hiện nay tại Tây Nguyên 2

1.2 Quy trình rửa củ nghệ sau khi thu hoạch 4

1.3 Chế biến củ nghệ và tác dụng của nghệ 5

1.4 Các máy rửa củ nghệ hiện có trên thị trường 6

1.4.1 Máy rửa củ nghệ của công ty cổ phần đầu tư Tuấn Tú 6

1.4.1.1 Máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A XD50 của công ty cổ phần đầu tư Tuấn Tú 6

1.4.1.2 Máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A 2,2kW của công ty đầu tư Tuấn Tú 10

1.4.2 Máy rửa củ nghệ của cơ sở sản xuất Tân Hoàn Hảo 13

1.4.3 Máy rửa củ nghệ của công ty cổ phần công nghệ Minh Đức 17

1.4.3 Máy rửa củ nghệ lồng quay 19

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 23

2.1 Xác định yêu cầu kỹ thuật của máy cần nghiên cứu 23

2.1.1 Năng suất 23

2.1.2 Chất lượng 23

2.2 Yêu cầu kỹ thuật của máy 23

2.3 Lựa chọn mô hình hệ thống thiết bị 23

2.4 Tính toán thiết bị 24

2.4.1 Tính toán thiết bị lồng rửa 24

2.4.2 Tính toán hệ dẫn động 26

2.4.3 Tính toán thân máy 39

2.4.1 Tính toán phễu chứa liệu vào và ra 40

vi

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO 42

3.1 Phân tích chi tiết gia công 42

3.2 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 42

3.3 Quy trình công nghệ gia công 43

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM 50

4.1 Chế tạo thực nghiệm 50

4.1.1 Chế tạo lồng rửa 50

4.1.2 Chế tạo bồn chứa 53

4.1.3 Chế tạo phễu chứa liệu vào 54

4.1.4 Chế tạo phễu chứa liệu ra 55

4.2 Kiểm chứng năng suất thực tế và chất lượng sau khi máy được chế tạo 58

4.2.1 Mô tả thí nghiệm 58

4.2.2 Tiến trình thí nghiệm 58

4.2.2.1 Chuẩn bị 58

4.2.2.2 Tiến hành thí nghiệm 58

4.3 Kết luận, đánh giá 63

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC

vii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Cây và củ nghệ vàng 3

Hình 1.2 Cây và củ nghệ đen 4

Hình 1.3 Củ nghệ trắng 4

Hình 1.4 Quy trình rửa củ nghệ thủ công 4

Hình 1.5 Quy trình rửa củ nghệ bằng máy 5

Hình 1.6 Máy rửa củ củ nông sản, máy rửa củ nghệ tươi 3A XD50 7

Hình 1.7 Cấu tạo máy rửa củ củ nông sản, máy rửa củ nghệ tươi 3A XD50 7

Hình 1.8 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ tươi 3A XD50 9

Hình 1.9 Máy rửa củ củ nông sản, máy rửa củ nghệ tươi 3A 2,2kW 10

Hình 1.10 Cấu tạo máy rửa củ củ nông sản, máy rửa củ nghệ tươi 3A 2,2kW 11

Hình 1.11 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ tươi 3A 2,2kW 13

Hình 1.12 Máy rửa củ nghệ của cơ sở sản xuất Tân Hoàn Hảo 14

Hình 1.13 Cấu tạo cơ bản máy rửa cánh đảo 14

Hình 1.14 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ sử dụng của cơ sở sản xuất 15

Hình 1.15 Máy rửa củ nghệ của công ty cổ phần công nghệ Minh Đức 17

Hình 1.16 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ của công ty cổ phần công nghệ Minh Đức 18

Hình 1.17 Máy rửa củ nghệ lồng quay 19

Hình 1.18 Mô hình sơ đồ máy rửa củ nghệ lồng quay 21

Hình 2.1 Sơ đồ tính vận tốc tới hạn của liệu 24

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống dẫn động máy rửa củ nghệ 26

Hình 2.3 Sơ đồ xác định công suất tiêu hao 28

Hình 2.4 Mô phỏng lực tác dụng lên bánh lăn 40

Hình 2.5 Mô phỏng lực tác dụng lên phễu chứa liệu vào 40

Hình 2.6 Mô phỏng lực tác dụng lên phễu chứa liệu ra 41

Hình 3.1 Bánh răng chủ động Z2 42

Hình 3.2 Hình dạng sơ bộ của phôi 43

Hình 3.3 Sơ đồ định vị nguyên công 2 44

Hình 3.4 Sơ đồ định vị nguyên công 3 45

Hình 3.5 Sơ đồ định vị nguyên công 5 47

Hình 3.6 Sơ đồ định vị nguyên công 6 48

Hình 4.1 Lồng rửa 50

viii

Hình 4.2 Vòng lăn và bánh răng được hàn vào nhau 51

Hình 4.3 Hình ảnh sau khi hàn 120 thanh thép 51

Hình 4.4 Hình ảnh phần côn 52

Hình 4.5 Hình ảnh thực tế bánh răng Z2 52

Hình 4.6 Hình ảnh phía trong lồng rửa 53

Hình 4.7 Bồn chứa 54

Hình 4.8 Phễu chứa liệu vào 55

Hình 4.9 Phễu chứa liệu ra 56

Hình 4.10 Máy rửa nghệ mô phỏng trên phần mềm solidworks 56

Hình 4.11 Máy rửa củ nghệ chế tạo thực tế 57

Hình 4.12 Hình ảnh động cơ và bộ truyền động 58

Hình 4.13 Độ sạch của sản phẩm sau khi rửa 60

Hình 4.14 Năng suất rửa 60

Hình 4.15 Độ trầy xước sản phẩm nghệ sau khi rửa 61

Hình 4.16 Củ nghệ sau khi rửa 62

Hình 4.17 Củ nghệ sau khi được rửa sạch 63

ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật củ máy rửa củ củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A XD50 8

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ 3A 2,2kW 11

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của máy rửa củ nghệ của cơ sở sản xuất 15

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của máy rửa củ nghệ của công ty cổ phần công nghệ Minh Đức… 17

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật củ máy rửa củ nghệ lồng quay 19

Bảng 2.1 Chọn tiết diện đai A với các thông số sau: 33

Bảng 2.2 Bảng kết quả tính toán đai 34

Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm 59

Bảng 4.2 Kết quả cho ta vận hành máy đảm bảo được năng suất, chất lượng và tuổi thọ của máy 62

xi

N1 : Công suất để nâng vật liệu đến độ cao thích hợp

N2 : Công suất để khắc phục ma sát trượt của vật liệu với mặt lồng

N3 : Công suất để khắc phục ma sát trong các bộ phận truyền động

1

LỜI NÓI ĐẦU

Nghệ là một loại cây thân thảo lâu năm thuộc hệ gừng, có củ (thân rễ) dưới mặt đất Nghệ sau khi thu hoạch có nhiều chất bẩn như cát, sỏi…kèm theo nên việc việc rửa sạch là một công đoạn bắt buộc

Hiện nay trên thị trường Đắk Lắk, Gia Lai, Lâm Đồng có một số loại máy rửa củ nghệ đã được các hộ nông dân và công ty chế biến ứng dụng vào việc rửa củ nghệ khi thu hoạch, với máy rửa củ nghệ này đã giúp cho người trồng nghệ giảm sức lao động, giảm thời gian làm sạch củ nghệ Máy rửa của nghệ cho các hộ nông dân và công ty hiện nay được làm tại các phân xưởng cơ khí vừa và nhỏ dựa trên thực nghiệm thực tế không qua cơ sở phân tích và tính toán thiết nên đa số các máy rửa củ nghệ hiện nay

có nhiều mặt hạn chế như: Kết cấu còn thô sơ, các thông số động lực học của máy chưa hợp lý, năng suất của máy chưa đáp ứng chính xác nhu cầu sản lượng theo qui

mô công ty chế biến và trang trại hiện nay, sản phẩm củ nghệ sau khi được làm sạch vẫn còn chưa sạch hết cát, sỏi, rễ và vỏ…

Máy rửa củ nghệ là máy rửa có kết cấu phức tạp, tính toán thiết kế nhiều thông số việc thiết kế và chế tạo máy rửa củ nghệ luôn là vấn đề mới đối với các nhà thiết kế và chế tạo sản xuất Vậy nên thiết kế và chế tạo máy rửa củ nghệ sẽ cung cấp cho một thị trường với tiềm năng lớn để làm sạch củ nghệ phục vụ quá trình sơ chế biến tinh bột nghệ có tác dụng rất lớn đối với sức khỏe con người, làm cho chất lượng sản phẩm tốt, đáp ứng được nhu cầu sử dụng, cũng như thị trường đòi hỏi

Do đó với xuất phát từ tình hình thực tế nói trên, đề tài của đồ án với tiêu đề:

“Thiết kế máy rửa củ nghệ lồng quay năng suất 1,8 tấn/giờ” là cần thiết, có ý

nghĩa và hiệu quả kinh tế xã hội, đáp ứng đòi hỏi của thực tế hiện nay

Đồ án được trình bày với những nội dung chính sau:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Thiết kế kỹ thuật

Chương 3: Thiết kế chế tạo

Chương 4: Chế tạo và thử nghiệm

Chương 5: Kết luận

2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tình hình trồng nghệ hiện nay tại Tây Nguyên

Theo thống kê của Bộ NN&PTNT, diện tích nghệ trồng hàng năm tại khu vực tây nguyên khoảng 4500ha/năm

Theo thống kê của Sở NN-PTNT Đắk Lắk, năm 2015 Đắk Lắk có khoảng 650 ha nghệ, sản lượng củ gần 7000 tấn, ước tính cuối năm nay tăng lên 800 ha Tuy nhiên, theo đánh giá của một cán bộ Phòng Trồng trọt (Sở NN-PTNT), diện tích trồng nghệ thực tế có thể lớn hơn nhiều do vụ này nông dân trồng xen giữa các vườn cà phê và cao su

Ở Gia Lai, diện tích trồng nghệ khoảng 400-550 ha, sản lượng đạt khoảng 5000 tấn Trên địa bàn Đắk Nông, cây nghệ cũng được trồng khá nhiều khoảng 500 ha, chủ yếu trồng ở Cưjut và Đắk Song Ngoài ra ở Lâm đồng cây nghệ cũng được trồng tập chung và xen canh nhiều

Cây nghệ gồm có 3 loại là: Cây nghệ vàng, cây nghệ đen và cây nghệ trắng

- Cây nghệ vàng hay còn gọi là Uất kim, Khương hoàng có tên khoa học là curcuma longa L thuộc họ gừng (Zingiberaceae), là loài cây khá phổ biến ở nước ta suốt từ Bắc vào Nam

3

Hình 1.1 Cây và củ nghệ vàng

- Cây nghệ đen (curcuma zedoaria) còn có tên khác là nghệ xanh, nghệ tím, nga truật…là cây thân thảo thuộc họ gừng

4

Hình 1.2 Cây và củ nghệ đen

- Nghệ trắng: Còn gọi là ngải trắng, ngải mọi, ngải sải Tên khoa học là

curcuma aromatica, là cây mọc hoang

Hình 1.3 Củ nghệ trắng 1.2 Quy trình rửa củ nghệ sau khi thu hoạch

Hình 1.4 Quy trình rửa củ nghệ thủ công

5

Sau thu hoạch nghệ củ nghệ bị các tạp chất bám vào củ như đất, cát, sỏi, đá Người ta đã thử làm một phép tính nếu một người rửa 100 kg các loại củ này cần khoảng 20 giờ Trước khi rửa, các loại củ này thường phải được ngâm nước trong một thời gian dài, để việc làm sạch đất cát bớt khó khăn hơn Do đó, các củ này dễ bị dập nát, hư hỏng, làm mất

đi đáng kể các chất dinh dưỡng Để rửa sạch củ nghệ ta phải sử dụng nước để làm sạch Quá trình làm sạch củ nghệ rất mất thời gian và công sức lao động

Để rửa được một tấn củ nghệ bằng thủ công cần phải mất 4 công lao động và lượng nước sử dụng để làm sạch khoảng 8 ÷ 10 m3 nước tùy theo độ bẩn bám vào củ nghệ Chất lượng làm sạch củ nghệ không được đồng đều

Ngày nay để rửa sạch được củ nghệ người ta đã áp dụng các máy móc rửa củ để nâng cao năng suất và chất lượng của củ nghệ đáp ứng kịp thời cho công đoạn chế biến củ nghệ để tạo nên các sản phẩm về nghệ như tinh bột nghệ, nghệ khô, nghệ lát, tinh dầu nghệ, nghệ nano

Hình 1.5 Quy trình rửa củ nghệ bằng máy 1.3 Chế biến củ nghệ và tác dụng của nghệ

1.3.1 Các sản phẩm chế biến từ củ nghệ

Từ củ nghệ tươi người ta chế biến thành nhiều loại sản phẩm khác nhau như tinh bột nghệ, nghệ khô, nghệ lát, tinh dầu nghệ, nghệ nano, curcumin

1.3.2 Tác dụng của nghệ

6

Cây nghệ là cây thuốc dân gian quý được người Việt Nam sử dụng từ lâu đời

mà còn là cây gia vị, cây thực phẩm Hiện nay, nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới và trong nước đã chứng minh cây nghệ có chất curcumin có nhiều tác dụng chữa trị bệnh, đặc biệt là bệnh ung thư và một số bệnh hiểm nghèo khác Chính vì vậy, cây nghệ được nhiều nhà khoa học, nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm, là mặt hàng xuất khẩu có giá trị và dễ tiêu thụ vì nhu cầu dược liệu ngày càng cao nhờ tinh chất curcumin quý trong nghệ

Theo đông y củ nghệ vàng có vị cay, đắng, tính bình có tác dụng hành khí, hoạt huyết, làm tan máu, tan ứ và giảm đau chủ trị bệnh trướng đầy, bế kinh, bệnh sau đẻ, chấn thương, ung thũng Theo GS Đỗ Tất Lợi – tác giả của cuốn sách nổi tiếng

“Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam” thành phần chính của củ nghệ vàng là curcumin và hai dẫn chất của nó là Desmethoxycurcumin và Bisdesmethoxycurcumin Trong số ba chất trên curcumin có hoạt tính mạnh nhất và chiếm khoảng 0,3% trong

củ nghệ vàng

Nghệ đen được biết đến như một loại dược liệu quý trị chuyên trị đau bụng, ăn không tiêu, đầy hơi, hành kinh không thông, nhiều máu cục…

Nghệ trắng: thân rễ chứa tinh dầu và chất đắng curcumin

1.4 Các máy rửa củ nghệ hiện có trên thị trường

1.4.1 Máy rửa củ nghệ của công ty cổ phần đầu tư Tuấn Tú

1.4.1.1 Máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A XD50 của công ty cổ phần đầu tư Tuấn Tú

Cơ sở sản xuất máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A XD50 với năng lực

máy rửa củ nghệ từ 300 đến 350 kg/ giờ Hiện tại, máy rửa củ nghệ này được bán rất nhiều trên thị trường trong cả nước

7

Hình 1.6 Máy rửa củ củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A XD50 [1]

Cấu tạo gồm 9 bộ phận cơ bản sau:

Hình 1.7 Cấu tạo máy rửa củ củ nông sản, máy rửa nghệ

Công suất động cơ (kW) Điện áp/ Tần số Số vòng quay (v/p)

Chức năng Công suất 220V/50Hz 1450 v/p Làm quay lồng rửa 3 kW

9

Vật liệu chế tạo chính

Thép hình U80x38x4, U65x30x3, Thép tấm 2mm lập là 3×30 Thép góc 30x30x3, chổi xơ dừa

Năng lượng tiêu thụ Điện năng

Năng suất rửa củ nghệ (kg/h) 300 ÷ 350 kg/h

Sản phẩm đầu vào Hình dạng Các củ nông sản tươi

Sản phẩm đầu ra

Độ bám đất của sản phẩm

5%

Sơ đồ khối của máy:

Hình 1.8 Sơ đồ khối máy rửa nghệ tươi 3A XD50

Nguyên lý làm việc:

10

Động cơ truyền chuyển động đến hộp giảm tốc thông qua bộ truyền đai, truyền đến bánh răng được lắp trực tiếp vào lồng quay Trên lồng quay gắn chổi xơ dừa sẽ thấm nước và ma sát với nguyên liệu theo chiều quay kim đồng hồ giúp đánh tan bùn đất bám vào sản phẩm

Cấp nước vào thùng chứa lồng rửa, nguyên liệu củ nghệ được cấp vào phễu chứa liệu và đẩy xuống lồng rửa Sau khi nguyên liệu được rửa sạch, mở cửa ra liệu Dưới lực quay của lồng quay, nguyên liệu sẽ được đẩy ra ngoài cửa xả sản phẩm

- Năng suất rửa thấp chỉ rửa được 300 đến 350 kg/giờ

- Thường xuyên phải thay thế bộ phận chổi xơ dừa

- Quá trình thay thế chổi xơ dừa phải phụ thuộc vào nhà sản xuất mà không có sẵn trên thị trường để thay thế kịp thời

- Giá thành đầu tư cao

1.4.1.2 Máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A 2,2kW của công ty đầu tư Tuấn Tú

Hình 1.9 Máy rửa củ củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A 2,2kW [1]

11

Cơ sở sản xuất máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A với năng suất máy

rửa củ nghệ từ 400 đến 700 kg/ giờ Hiện tại, máy rửa củ nghệ này được bán rất nhiều trên thị trường trong cả nước

Cấu tạo của Máy rửa củ nghệ 3A 2,2kW:

Hình 1.10 Cấu tạo máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ 3A 2,2kW [1]

1 Động cơ công suất 2,2 kW

2 Aptomat 20A

3 Hộp giảm tốc

4 Bộ truyền dây đai và bộ nhông xích

5 Khung máy

6 Phễu nạp nguyên liệu

7 Cửa ra nguyên liệu sau khi rửa

Năng suất trung bình 1 mẻ 5 ÷ 10 phút

(Phụ thuộc lượng cấp nước)

60 (kg/mẻ)

Năng suất rửa củ nghệ (kg/h) 400 ÷ 700 kg/h

Kích thước đóng gói (dài x rộng x cao) 2100 x 900 x 1030 (mm)

Sơ đồ khối của máy:

13

Hình 1.11 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ nghệ tươi 3A 2,2kW

Nguyên lý hoạt động của máy:

Động cơ truyền chuyển động đến hộp giảm tốc, hộp giảm tốc truyền chuyển động đến lồng rửa qua bộ truyền xích làm cho lồng quay với số vòng quay 41 v/p

Cấp nước vào thùng chứa lồng rửa, nguyên liệu củ nghệ được cấp vào phễu chứa liệu sau đó được đẩy xuống lồng rửa khoảng 50 đến 60 kg Lồng quay trong thời gian từ 5 phút đến 10 phút Trong quá trình lồng quay nước được xả vào lồng qua hệ thống dàn tưới đặt phía trên lồng Sau khi nguyên liệu được rửa sạch, mở cửa ra liệu Dưới lực quay của lồng quay, nguyên liệu sẽ được đẩy ra ngoài cửa xả sản phẩm

- Củ hay bị dập do va đập mạnh vào trục gắn trong lồng rửa

- Năng suất rửa thấp chỉ rửa được 400 ÷ 700 kg/giờ

1.4.2 Máy rửa củ nghệ của cơ sở sản xuất Tân Hoàn Hảo

14

Cơ sở sản xuất máy rửa củ nghệ của cơ sở sản xuất Tân Hoàn Hảo với năng lực máy rửa củ nghệ khoảng 1700 đến 1800 kg/ giờ Hiện tại, máy rửa củ nghệ này được bán rất nhiều trên thị trường Đắk Lắk

Hình 1.12 Máy rửa củ nghệ của cơ sở sản xuất Tân Hoàn Hảo [2]

Sơ đồ cấu tạo cơ bản của máy rửa cánh đảo

Hình 1.13 Cấu tạo cơ bản máy rửa cánh đảo [9]

Máy rửa cánh đảo gồm động cơ điện truyền đến hộp giảm tốc sau đó truyền đến trục chứa cánh đảo được lắp trong thùng chứa nước rửa Phía trên thùng có lắp ống phun nước rửa

15

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của máy rửa củ nghệ của cơ sở sản xuất

Tân Hoàn Hảo

Năng suất trung bình 1 mẻ 4 ÷ 5 phút

(Phụ thuộc lượng cấp nước)

60 (kg/mẻ)

Năng suất rửa củ nghệ (kg/h) 1700 ÷ 1800 kg/h

Kích thước máy (dài x rộng x cao) 2300 x 2100 x 1300 (mm)

Sơ đồ khối của máy:

Hình 1.14 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ sử dụng của cơ sở sản xuất

Tân Hoàn Hảo

16

Nguyên lý làm việc của máy:

Máy rửa cánh đảo là loại máy rửa làm việc liên tục, thường được dùng để rửa các loại củ quả cứng Nguyên tắc làm việc của máy là đảo trộn tích cực nguyên liệu trong khi rửa Cấu tạo của máy gồm một máng đục lỗ hình bán trụ đặt nằm ngang, bên trong có trục quay Trên trục có các cánh đảo được bố trí theo đường xoắn ốc Bên trên máng là một hệ thống ống phun nước áp suất cao Quá trình ngâm và rửa trôi được tiến hành đồng thời bằng cách phun nước rửa liên tục trong khi đảo trộn nguyên liệu Nước ngấm và làm mềm các chất bẩn bám trên bề mặt, sự đảo trộn làm các nguyên liệu va chạm với nhau làm chất bẩn rơi ra, đồng thời dòng nước sẽ mang ra ngoài theo các lỗ

ở đáy máng Thời gian cần thiết để rửa sạch có thể giảm đáng kể Tuy nhiên do đảo trộn mạnh nên máy chỉ có thể làm việc với các loại nguyên liệu củ quả cứng

Động cơ giảm tốc truyền chuyển động đến 3 trục đảo thông qua bộ truyền động

xích Ba trục đảo được lắp trong 3 bồn chứa Trên 3 trục đảo được lắp các cách gạt so

le với nhau Khi động cơ quay làm 3 trục đảo lắp trong 3 bồn chứa quay theo với số vòng quay 45 v/p

Cấp nước vào 3 bồn chứa Nguyên liệu củ nghệ được cấp vào phễu chứa liệu đưa vào bồn chứa 1, sau khoảng thời gian 4 phút đến 5 phút, 50 đến 60 kg củ nghệ sẽ được đẩy sang bồn chứa 2 bởi các cánh đảo đến bồn chứa chứa 3 Dưới tác dụng lực của các cánh đảo làm cho nguyên liệu được trộn rửa đều và đẩy nguyên liệu ra phếu chứa liệu

Trong quá trình rửa nguyên liệu, nước ở các ống đặt dọc trên bồn chứa sẽ xả liên tục xuống các bồn chứa làm cho chất bẩn bám vào củ nghệ sẽ được làm sạch

17

- Giá thành đầu tư cao

1.4.3 Máy rửa củ nghệ của công ty cổ phần công nghệ Minh Đức

Hình 1.15 Máy rửa củ nghệ của công ty cổ phần công nghệ

Minh Đức [3]

Máy rửa cạo vỏ gừng, vỏ khoai, vỏ nghệ rửa sạch đất cát bụi bẩn Vật liệu inox

304 Máy rửa củ nghệ trong một tiếng được 700 đến 800 kg/giờ Hiện nay máy chủ yếu cung cấp ở các tỉnh phía bắc

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của máy rửa củ nghệ của công ty cổ

Năng suất trung bình 1 mẻ 8 ÷ 9 phút 50 (kg/mẻ)

Năng suất rửa củ nghệ (kg/h) 700 ÷ 800 kg/h

Chất liệu chính Thép, inox, nhựa PVC

18

Kích thước máy (dài x rộng x cao) 2000 x 1400 x 1200 (mm)

Sơ đồ khối của máy:

Hình 1.16 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ của công ty cổ phần công nghệ

Minh Đức

Nguyên lý làm việc của máy:

Động cơ qua hộp giảm tốc và bộ truyền động xích truyền chuyển động quay đến 9 trục đảo lắp trong bồn chứa Trên trục đảo được quấn một lớp lưới mắt cáo Khi động cơ quay làm 9 trục đảo quay theo với số vòng quay 60 v/p

Cấp nước vào thùng rửa, rồi đổ nguyên liệu củ nghệ khoảng 50 ÷ 60 kg vào bồn chứa Trong quá trình rửa, công nhân dung vòi nước xịt liên tục vào trong bồn chứa từ đầu đến cuối bồn chứa, sau khoảng thời gian 8 ÷ 9 phút đến khi thấy củ nghệ được rửa sạch thì mở cửa để lấy ra sản phẩm

Ưu điểm:

- Hệ thống thùng chứa được thiết kế bằng inox nên không bị oxi hóa gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, phù hợp cho các ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm

Nhược điểm:

- Năng suất rửa thấp

- Giá thành đầu tư cao

19

- Khối lượng nước để làm sạch nghệ lớn 4000 lít/tấn củ nghệ được rửa sạch Trong quá trình rửa sạch củ nghệ luôn luôn phải có một công nhân cần vòi xịt nước liên tục vào thùng chứa củ nghệ

1.4.4 Máy rửa củ nghệ lồng quay

Hình 1.17 Máy rửa củ nghệ lồng quay

Máy chuyên dụng rửa củ nghệ năng suất lớn Năng suất rửa của máy trong một

tiếng được 1800 đến 2000 kg/giờ Rửa sạch đất cát, bụi bẩn Vật liệu thép CT45 Hiện máy chưa được bán ra thị trường

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật máy rửa củ nghệ lồng quay

Tốc độ vòng quay của lồng rửa 32,87 (v/p)

20

Năng suất trung bình 1 mẻ 2-3 phút

(Phụ thuộc lượng cấp nước)

Sơ đồ khối của máy:

động đai

Bộ truyền bánh răng

Bồn chứa liệu vào

Bồn chứa liệu ra

Nguyên lý làm việc của máy:

Động cơ truyền chuyển động đến bộ bánh răng 3 thông qua bộ truyền đai 2 Bánh răng nhỏ có Z = 13 răng ăn khớp với bánh răng lớn Z = 62 răng được lắp trực tiếp vào lồng rửa 5 làm cho lồng quay

22

Trước khi đưa củ nghệ vào trong lồng rửa, nước được cấp vào trong bồn chứa 7 Khi lồng rửa 5 quay, củ nghệ trong phễu cấp liệu vào 4 được đẩy xuống lồng rửa 5 Trong quá trình rửa, hệ thống đường ống nước được đặt dọc ở phía trên lồng rửa phun trực tiếp vào lồng rửa, làm cho liệu được làm sạch trước khi ra phễu chứa liệu ra 6 Máy rửa củ nghệ được chế tạo lồng rửa có dạng hình trụ nằm ngang, được đặt trên các con lăn đỡ Lồng rửa chuyển động quay từ 20 ÷ 40 v/p Phần nguyên liệu cần trộn được đổ vào phễu chứa liệu được đẩy xuống lồng rửa

Khi quay do ma sát của nguyên liệu vào bề mặt lồng rửa, nó sẽ cuốn theo lớp nguyên liệu nằm trên bề mặt lồng rửa và đưa lên tới độ cao nào đó Nước từ ống phun trực tiếp xuống nguyên liệu sẽ loại bỏ phần chất bẩn bám trên nguyên liệu, rồi lớp nguyên liệu này rơi xuống và được lồng thu nâng lên Cứ nâng lên vài lần như vậy trong vài phút đảm bảo nguyên liệu sẽ được loại bỏ toàn bộ chất bẩn bám vào củ nghệ Trong quá trình rửa, phần chất bẩn có kích thước nhỏ bám trên củ nghệ sẽ rơi xuống bồn chứa qua khe hở giữa các thanh chắn, còn củ nghệ có kích thước lớn hơn khe hở của các thanh chắn thì di chuyển dần theo mặt lồng rửa và đi ra ngoài bồn chứa nhờ bên trong lồng rửa lắp bốn cánh gạt nghiêng để đẩy nguyên liệu ra cửa thoát kết hợp với lồng quay được đặt nghiêng một góc 10° so với mặt phẳng ngang Lồng quay chuyển động quay đều với vận tốc khoảng 1,2 ÷ l,6m/s

Ưu điểm:

- Công suất rửa củ nghệ lớn

- Hệ dẫn động đơn giản, nhỏ gọn, dễ lắp đặt, dễ thay thế và vận hành

- Trọng lượng máy nhỏ 290 kg

- Nghệ không bị dập trong quá trình rửa

- Khối lượng nước để làm sạch nghệ nhỏ 2000 lít/giờ

23

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 2.1 Xác định yêu cầu kỹ thuật của máy cần nghiên cứu

2.1.1 Năng suất

Xuất phát công dụng của máy là rửa sạch chất bẩn bám trên củ nghệ (hoặc các loại

củ có hình dạng tương tự) nên trong quá trình thiết kế máy phải đảm bảo được các yêu cầu về năng suất là:

- Năng suất của máy phải cao để đáp ứng được với nhu cầu rất lớn hiện nay

trên địa bàn các tỉnh Tây Nguyên

- Năng suất rửa củ nghệ từ 1800 ÷ 2000 kg/giờ để kịp thời cho việc chế biến tinh bột nghệ, thái nghệ để sấy khô nghiền làm viên nghệ mật ong, làm nghệ nano, chiết suất tinh dầu nghệ và chiết suất tinh chất curcumin

2.1.2 Chất lượng

- Chất bẩn bám trên củ nghệ được làm sạch 95% đảm bảo yêu cầu không còn tạp chất lẫn vào

- Củ nghệ bị trầy xước dưới 5%

2.2 Yêu cầu kỹ thuật của máy

- Trong quá trình làm việc, máy không được tạo ra các chất gây tác động xấu

đến môi trường

- Máy phải an toàn cho người vận hành sản xuất

- Việc cung cấp nguyên liệu và thu sản phẩm cần đơn giản và phù hợp với các tiêu chuẩn an toàn lao động hiện hành

- Thiết bị phải có kết cấu và công nghệ chế tạo phù hợp với khả năng gia công trong nước và sử dụng tối đa các chi tiết và thiết bị tiêu chuẩn có bán trên thị trường trong nước

- Giá thành thấp

2.3 Lựa chọn mô hình hệ thống thiết bị

Xuất phát từ các đặc điểm kỹ thuật của máy rửa củ nghệ đã tìm hiểu ở trên Tác giả đề xuất chọn phương án 1.4.4 (máy rửa củ nghệ kiểu lồng quay) để tính toán chế tạo máy rửa củ nghệ

24

2.4 Tính toán thiết bị

2.4.1 Tính toán thiết bị lồng rửa:

Ta tiến hành tính toán thiết kế máy rửa nghệ với dạng lồng rửa có dạng hình trụ được thu nhỏ ở 2 đầu của lồng rửa, đường kính phần rửa lớn nhất của lồng rửa D =

Flt=m R=m( R (2.2) Đồng thời hạt lại chịu tác dụng của lực trọng trường:

G= mg (2.3)

Hình 2.1 Sơ đồ tính vận tốc tới hạn của liệu [4]

Khi giá trị của hai lực này bằng nhau (hoặc lực li tâm lớn hơn) hạt sẽ vượt qua được vị trí A cao nhất của lồng và không rơi xuống nữa nên vật liệu sẽ không được đảo trộn (hình 2.1) Vận tốc với trường hợp này là vận tốc giới hạn và được xác định (xuất phát từ điều kiện Flt = G)

25

m.ω2.R = m.g  2

( ) R 30

n

m  m g

(2.4) Trong đó: R - bán kính lồng (m)

n gh 42

D

 (v/ph) (2.5) Trong đó: D - đường kính lồng rửa (m)

b Chiều dài của lồng quay [4]

Nếu máy rửa củ nghệ làm việc liên tục để đảm bảo thời gian trộn thì lồng quay phải có chiều dài là:

L= k.m.D.tgα (m) (2.7) Trong đó:

α - góc nghiêng của lồng so với phương ngang

k - hệ số, k = 200 ÷ 300

m - tỷ số giữa chu vi tiết diện nguyên liệu và chu vi tiết diện lồng quay

Theo thiết kế ban đầu thì ta có góc nghiêng của lồng so với phương ngang

đó, củ nghệ trước khi ra khỏi lồng rửa sẽ được làm sạch hơn và khô hơn so với lồng rửa được chế tạo dạng lồng rửa có cùng kích thước từ đầu lồng rửa đến cuối lồng rửa

mà hiện nay có trên thị trường Phần côn có tác dụng thu củ nghệ được rửa sạch ra ngoài phễu chứa liệu cũng nhanh hơn, giúp nâng cao năng suất rửa củ nghệ

Ở mỗi đầu của lồng rửa được lắp 4 cánh đảo có tác dụng dẫn liệu vào và ra lồng rửa được rễ dàng, nhanh chóng hơn, vừa giúp quá trình liệu vào 4 ngăn trong lồng rửa đều hơn làm cho củ nghệ được rửa sạch đều

Ngoài chiều dài làm việc thì lồng quay được nối thêm ở 2 đầu 2 miệng lồng để đưa nghệ vào và ra, mỗi miệng có đường kính D = 400 mm và chiều dài là 210 mm Vậy chiều dài tổng thể của lồng là L = 1990 + 210 + 210 = 2410 (mm)

2.4.2 Tính toán hệ dẫn động :

Hệ dẫn động được thiết kế và cải tiến theo sơ đồ như sau :

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống dẫn động máy rửa củ nghệ

Sau khi tham khảo các tài liệu [4], [5] ta chọn được hệ dẫn động như hình 3.2 ở trên

a Hiệu suất hệ dẫn động η [5]

br- hiệu suất một cặp bánh răng

d - hiệu suất bộ truyền đai

Tra bảng (2.3)[5], ta được các hiệu suất :

 Tính toán công suất cần thiết (N ct ) [5]

Công suất tiêu hao của máy gồm các thành phần như sau:

N = N1+N2+ N3 (2.9) Trong đó:

N1 - công suất để nâng vật liệu đến độ cao thích hợp

N2 - công suất để khắc phục ma sát trượt của vật liệu với mặt lồng

N3 - công suất để khắc phục ma sát trong các bộ phận truyền động

Công suất để nâng vật liệu đến độ cao thích hợp được xác định từ điều kiện momen cản [5]: