Thiết kế máy tách hạt bắp

1.3.3 Tách hạt bằng máy Ở nước ta chủ yếu dùng các loại máy sau: - Máy tách hạt từ quả bắp đã được bóc vỏ, loại máy này cho năng suất cao song phải tốn nhiêu thời gian và nhân công bóc

Trang 1

SVTH: Kiều Văn Tuấn 1

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập tại Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa TP.HCM

và thực tập tại Công ty TNHH Cơ Khí Bảo Hân, được sự hướng dẫn của Thầy hướng

dẫn, được sự giúp đỡ của bạn bè, em thực hiện bài Luận văn tốt nghiệp với đề tài

“Thiết kế máy tách hạt bắp’’

Hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, cho phép em được bày tỏ lời cảm ơn đặc

biệt đến Thầy Bùi Trọng Hiếu đã kiên nhẫn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong

suốt quá trình hoàn thành Luận văn này Đồng thời Thầy cũng đã tạo điều kiện để

cho em tiếp cận và thực hiện một đề tài một cách xác thực nhất và truyền đạt kiến

thức, thành hành trang vững chắc cho em trong tương lai

Luận văn tốt nghiệp hoàn thành nhưng do thời gian có hạn, cũng như kiến

thức còn hạn chế của sinh viên nên trong Luận văn tốt nghiệp này sẽ không tránh

khỏi những thiếu sót Vì vậy, em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến

của quý Thầy Cô để em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình, phục

vụ tốt hơn trong công tác thực tế sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp.HCM, tháng 05 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Kiều Văn Tuấn

Trang 2

PHỤ LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 8

1.1 NGUỒN GỐC CỦA BẮP 8

1.2 PHƯƠNG PHÁP TRỒNG BẮP 9

1.2.1 Công nghệ làm đất 9

1.2.2 Làm đất trước khi gieo và gieo 10

1.2.3 Chăm sóc sau khi gieo 10

1.2.4 Bảo quản bắp khi thu hoạch về 10

1.2.5 Tiêu chuẩn một giống bắp tốt 10

1.3 GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH TRU HOẠCH BẮP 10

1.3.1 Quá trình tách hạt thủ công 11

1.3.2 Có hai cách tách hạt thủ công 11

1.3.3 Tách hạt bằng máy 11

1.4 QUY TRÌNH XỬ LÝ BẮP 12

1.5 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT MẶT HÀNG BẮP Ở VIỆT NAM 12

1.6 VAI TRÒ CỦA BẮP 13

1.7 THÀNH PHẦN CỦA CÂY BẮP 14

1.8 THÔNG SỐ CỦA TRÁI BẮP 15

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT MỘT SỐ MÁY ĐANG SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG ÁN 16 2.1 KHẢO SÁT 16

Khái quát chung về máy thu hoạch bắp 168

2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 19

2.2.1 Loại tách hạt dạng trống 19

2.2.2 Loại tách hạt dạng đĩa 21

2.2.3 Loại tách hạt dạng băng tải 22

2.3 ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 23

2.3.1 Chuẩn bị lựa chọn 23

2.3.2 Lập biểu đồ kế hoạch 24

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY 27

Trang 3

3.1 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ 27

3.1.1 Tính toán phễu nạp 27

3.1.2 Vận tốc của trống đập 27

3.1.3 Lực đập 28

3.1.4 Công suất cần thiết và phương trình của trống đập 29

3.1.5 Thông số cấu trúc bộ phận đập 32

3.1.6 Quá trình làm việc của sàng 34

3.1.7 Quá trình làm việc của quạt 39

3.2 CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 41

3.2.1 Công suất cần thiết trên quạt 41

3.2.2 Công suất cần thiết trên trống tách (đập) 41

3.2.3 Công suất cần thiết trên sàng 41

3.3 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN VÀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 42

3.3.1 Phân phối tỉ số truyền 42

3.3.1.1 Phân phối tỉ số truyền cho quạt 42

3.3.1.2 Phân phối tỉ số truyền cho trống tách (đập) 43

3.3.1.3 Phân phối tỉ số truyền cho sàng 43

3.3.2 Thiết kế hệ thống truyền động 43

3.3.2.1 Chọn loại đai 43

3.3.2.2 Hệ thống truyền động đai thang từ Puli quạt qua Puli đầu của trục trống tách (đập)44 3.3.2.3 Hệ thống truyền động đai dẹt từ Puli cuối trống tách qua Puli của trục lệch tâm 47

3.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC,THEN VÀ BĂNG TẢI 51

3.4.1 Tính toán thiết kế trục 51

3.4.2 Tính toán thiết kế then và ổ đỡ cho trục 63

3.4.3 Thiết kế băng tải 67

3.4.3.1 Thông số kỹ thuật 67

3.4.3.2 Chọn kết cấu băng tải 68

CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 81

Trang 4

4.1 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY 81

4.2 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 82

CHƯƠNG V: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG 83

5.1 VẬN HÀNH 83

5.2 BẢO DƯỠNG 83

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

Trang 5

Hình 2.3 : Máy tách hạt bắp dạng đĩa răng

Hình 2.4 : Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy tách bắp dạng băng tải

Hình 1 : Hình dáng thanh đập

Hình 2 : Động lực học của sàng

Hình 3 : Các lực tác dụng khi cơ cấu cam lệch tâm làm việc

Hình 4 : Các lực tác dụng lên hạt khi sàng làm việc

Hình 5 : Sơ đồ vận tốc hạt trên sàng

Hình 6 : Sơ đồ động

Hình 7 : Kiểu bộ truyền đai dẹt nửa chéo

Hình 8 : Biểu diễn các lực tác dụng lên trục I

Hình 9 : Biểu diễn các lực tác dụng lên trục II

Hình 10 : Biểu diễn các lực tác dụng lên trục III

Hình 11 : Các kích thước của then

Hình 12 : Biễu diễn lực tác dụng lên gối đỡ

Hình 15: Cách bồ trí băng tải

Hình 16: Kết cấu con lăn đỡ

Hình 17 : Sơ đồ bố trí con lăn đỡ

Hình 18: Nguyên lý bộ phận an toàn

Trang 6

Hình 19: Sơ đồ tải trọng lên trục

Hình 20: Biểu đồ moment tác dụng lên trục

Hình 21 : Sơ đồ đấu dây

Hình 22 : Sơ đồ mạch điều khiển

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Sản lượng bắp của Việt Nam trong năm 2015, 2016 và 2017

Bảng 1.2: Dự báo nhu cầu về bắp trên thế giới năm 2020

Bảng 2.1: Ma trận quyết định

Bảng 2.2: Biểu đồ kế hoạch

Bảng 3.1 : Bảng thông số động học

Bảng 3.2 : Thông số loại đai A

Bảng 4.1: Tổng hợp các khả năng của tỷ số truyền

Trang 7

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay việc cơ khí hóa và áp dụng khoa học kỹ thuật vào ngành nông nghiệp được

diễn ra rộng rãi trên toàn thế giới và Việt Nam cũng nằm trong xu hướng đó Vì thế công

tác đào tạo và nghiên cứu để sản xuất ra những sản phẩm có ích cho ngành nông nghiệp

được nhà nước ta quan tâm chú trọng Trong đó, dây chuyền tách hạt bắp cũng được nghiên

cứu và cải tiến để phục vụ cho ngành trồng và chế biến bắp ở nước ta

Tách hạt là công đoạn quan trọng trong thu hoạch và sản xuất bắp Công đoạn này thực

hiện ở các khâu sau thu hoạch hoặc trước khi chế biến hạt bắp Đề tài chọn là quá trình

tách hạt bắp sau thu hoạch

Tách hạt bằng trống tách sau đó phân loại trên sàng lắc

Vì thế mục tiêu của đề tài là:

- Nghiên cứu thiết kế và tính toán trống tách

- Ứng dụng trống tách để tách hạt và sàng để phân loại

Máy tách hạt đảm bảo sản suất cho các cơ sở, máy có những ưu điểm sau:

- Kết cấu máy gọn nhẹ, tiết kiệm nguyên liệu, an toàn lao động

- Có thể phân loại được nhiều kích thước hạt khác nhau

- Có hiệu quả kinh tế cao

- Việc chế tạo có thể thực hiện ở các phân xưởng nhỏ

- Giá thành rẻ

Tuy được biết nhiều môn học, nhiều hình ảnh liên quan tới máy tách hạt bắp nhưng để

thiết kế và chế tạo máy tách hạt bắp không tránh khỏi những sai sót và hạn chế trong quá

trình nghiên cứu Mong quý Thầy Cô góp ý để em có thể hoàn thành tốt công việc được

giao

Trang 8

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 NGUỒN GỐC CỦA BẮP

Bắp, ngô hay bẹ là một loại cây lương thực được thuần canh tại khu vực Trung

Mỹ và sau đó lan tỏa ra khắp châu Mỹ Bắp lan tỏa ra phần còn lại của thế giới sau

khi có tiếp xúc của người châu Âu với châu Mỹ vào cuối thế kỷ 15, đầu thế kỷ 16

Bắp được đưa vào châu Âu đầu tiên ở Tây Ban Nha trong chuyến thám hiểm thứ

hai của Columbus vào khoảng năm 1494 Người châu Âu đã nhận biết được giá trị

của nó và nhanh chóng phổ biến rộng rãi Vào những năm đầu của thế kỷ XVI, bằng

đường thủy các tầu của Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Italia đã đưa cây bắp ra hầu hết

các lục địa của thế giới cũ Năm 1517, xuất hiện ở Ai Cập, Thổ Nhĩ Kỳ, Pháp, Đức

Sau đó là Châu Âu và Bắc Phi Năm 1521, bắp đến Đông Ấn Độ và quần đảo

Indonesia Vào khoảng năm 1575 bắp đến Trung Quốc

Bắp là cây lương thực được gieo trồng nhiều nhất tại châu Mỹ (chỉ riêng tại Hoa

Kỳ thì sản lượng đã là khoảng 270 triệu tấn mỗi năm) Các giống bắp lai ghép được

các nông dân ưa chuộng hơn so với các giống, thứ bắp thông thường do có năng

suất cao vì có ưu thế giống lai Trong khi một vài giống, thứ bắp có thể cao tới 7 m

tại một số nơi, thì các giống bắp thương phẩm đã được tạo ra với chiều cao chỉ

khoảng 2,5 m Bắp ngọt (Zea mays var rugosa hay Zea mays var saccharata) thông

thường thấp hơn so với các thứ, giống bắp khác

Ở Việt Nam, bắp là loại cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa, bắp được trồng

khắp nơi, từ đồng bằng đến trung du và khá nhiều ở miền núi

Trang 9

Hình 1.1: Hình ảnh về cây bắp

1.2 PHƯƠNG PHÁP TRỒNG BẮP

1.2.1 Công nghệ làm đất

Cày đất lên phơi ải để làm sạch cỏ, tăng lượng Oxi trong đất, tăng lượng vi

sinh vật có lợi, làm thoát và phân huỷ các chất gây hại cho cây trồng

Sau khi phơi ải khoảng một tuân thì tiễn hành phay tơi đất ra, phay càng sâu càng tơi càng tốt Phay sâu khoảng 20cm Khi đất được làm kĩ thì cây bắp

sau này sẽ sinh trưởng tốt

Trang 10

1.2.2 Làm đất trước khi gieo và gieo

Tiến hành rạch hàng cho cây, hàng cách hàng 80cm, sâu 15cm sau khi rạch

hàng tiễn hành bón lót bằng phân hữu cơ hoặc phân NPK

Thực hiện công việc gieo hạt vào các hàng đã rạch, hạt cách hạt 20cm Sau khi gieo tiến hành phủ một lớp đất mỏng lên trên

1.2.3 Chăm sóc sau khi gieo

Sau khi gieo 20-25 ngày tiễn hành bỏ phân, làm cỏ, vun gốc cho bắp

Khoảng 50-60 ngày sau khi gieo thì tiên hành bón phân đợt hai, vun gốc, làm

cỏ lần hai Nếu cây bắp bị bệnh hoặc sâu hại thì ta tiễn hành phun thuốc trị

Cần giữ độ ẩm trong đất vừa đủ cho cây bắp phát triển tốt, thiêu hay thừa Tuỳ thuộc vào khí hậu và đất đai của địa phương mà ta tiễn hành chăm sóc cho phù hợp

1.2.4 Bảo quản bắp khi thu hoạch về

Sau khi thu hoạch về bắp còn tươi để bị hỏng hạt ta cần tiễn hành sạc bắp

ngay Sau đó đem ra phơi hoặc sấy khô cho đến khi đạt độ ẩm theo yêu cầu thì tiên hành đóng bao đem vào kho lưu giữ

1.2.5 Tiêu chuẩn một giống bắp tốt

Một giống bắp tốt có các đặc điểm sau:

- Độ thuần khiết của giống cao

- Cây phát triển tốt thân to nhiều lá kích thước lá to

- Sức chống chịu với ngoại cảnh tốt như chịu hạn, chịu úng, có sức bền đề kháng cao kháng sâu bệnh có hại, thích nghỉ với điều kiện thời tiết của địa phương

Sơ chế thuận lợi đạt chất lượng cao, thành phân đạt chất lượng tốt

1.3 GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH TRU HOẠCH BẮP

Bắp sau khi đã già đạt đủ độ cứng của hạt thì sẽ được bẻ về, công việc này ở nước

ta chủ yếu thực hiện thủ công

Trang 11

Hiện nay đã có loại máy thu hoạch bắp (TBN - 2 ) do Viện cơ điện nông nghiệp

và công nghệ sau thu hoạch nghiên cứu sản xuất Máy này thu hoạch bắp đạt năng

suất băng 40-50 lao động phố thông, năng suất thu hoạch 0,2 ha/giờ, tỉ lệ hao hụt

dưới 3%, tuy có nhiều ưu điểm song loại máy này vẫn chưa được sử dụng rộng rãi

- Cả hai phương pháp này cho năng suất rất thấp, chỉ phù hợp với hộ sản xuất nhỏ và có lao động nhàn rỗi

1.3.3 Tách hạt bằng máy

Ở nước ta chủ yếu dùng các loại máy sau:

- Máy tách hạt từ quả bắp đã được bóc vỏ, loại máy này cho năng suất cao song phải tốn nhiêu thời gian và nhân công bóc vỏ

- Máy tách hạt từ quả bắp còn nguyên vỏ loại máy này cho năng suất rất cao

và giảm được thời gian và lượng nhân công nhiều

Ngoài ra, còn có loại máy thu hoạch bắp có thể tiến hành đồng thời thu hoạch, bóc vỏ và tách hạt Loại máy này có rất nhiều ưu điểm song ở nước ta chưa chế tạo được phải nhập từ nước ngoài về nên giá thành rất đắt, chưa có nhiều

Trang 12

1.5 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT MẶT HÀNG BẮP Ở VIỆT NAM

- Diện tích thu hoạch trong năm 2016 ước đạt 1,3 triệu héc-ta, giữ nguyên so với

những dự báo từ trước của Bộ Đây là kết quả của chính sách chuyển đổi sang trồng

bắp tại những vùng mà việc trồng lúa cho năng suất thấp Tuy nhiên, do giá bắp

trên thị trường quốc tế thấp nên diện tích thu hoạch bắp trong năm 2017 của Việt

Nam sẽ vẫn giữ nguyên ở mức 1,3 triệu héc-ta

- Với việc các giống bắp biến đổi gen dần dần được sử dụng, năng suất bắp trung

bình trong năm 2016 và 2017 được dự kiến lần lượt đạt khoảng 4,6 và 4,8 tấn/ha

Nhìn chung, sản lượng bắp tăng chủ yếu là nhờ năng suất trung bình cao hơn Khi

năng suất bắp trung bình tăng đến mức nhất định, người nông dân có thể bị thuyết

phục rằng trồng bắp sẽ mang đến nhiều lợi nhuận cho họ

Bảng 1.1 Sản lượng bắp của Việt Nam trong năm 2015, 2016 và 2017 :

Diện tích thu hoạch Nghìn Ha 1179 1300 1300

Trang 13

- Diện tích trồng bắp vẫn tăng đều nhưng không thay đổi đáng kể theo thời gian

Đây là kết quả của chính sách khuyến khích trồng bắp để cung cấp nguyên liệu

cho ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi tại địa phương mà chính phủ đã đề ra

Tuy nhiên, bắp trong nước đang phải đối mặt với những thách thức cạnh tranh về

giá từ những nước sản xuất bắp lớn như Ấn Độ, Ác-hen-ti-na và Bra-xin

Bảng 1.2 Dự báo nhu cầu về bắp trên thế giới năm 2020 :

1.6 VAI TRÒ CỦA BẮP

Bắp là một loại ngũ cốc quan trọng, đứng thứ ba sau lúa mì và lúa gạo Là cây

lương thực, giàu dinh dưỡng hơn lúa mì và lúa gạo, góp phần nuôi sống gần 1/3 dân

số trên toàn thế giới

Bắp có nhiều công dụng Tất cả các bộ phận của cây bắp từ hạt, đến thân, lá đều

có thể sử dụng được để làm lương thực, thực phẩm cho người, thức ăn cho gia súc,

làm nguyên liệu cho công nghiệp (rượu bắp, sản xuất ethanol để chế biến xăng sinh

học, thậm chí còn còn chế biến tạo ra một số vật dụng đồ dùng như điện thoại, đồ

trang sức của phụ nữ…), một số bộ phận của bắp có chưa một số chất có vai trò như

Trang 14

một loại thuốc chữa bệnh, làm chất đốt …

Hình ảnh các món ăn được chế biến từ bắp :

Cấu tạo của trái bắp :

- Cấu tạo của bắp bắp giống hình chóp

- Chiều dài của bắp khoảng (100-250) mm

- Đường kính trung bình ( 40-60) mm

- Hạt (1 trái khoảng 200-400 hạt)

- Cùi bắp

Trang 15

- Khối lượng riêng trái bắp: ( 200 - 250) kg/m3

- Khối lượng riêng hạt bắp: ( 600 - 700) kg/m3

Trang 16

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT MỘT SỐ MÁY ĐANG SỬ DỤNG VÀ

PHƯƠNG ÁN

2.1 KHẢO SÁT

Ở Việt Nam, cây bắp được trồng từ khá lâu đời và thực tách bắp đã trở thành cây lương

thực quan trọng thứ hai sau lúa Sản xuất bắp ở nước ta không ngừng tăng cả về diện tích

và năng suất như đồng bằng sông Hồng, Trung Du Miền Núi Phía Bắc, Tây Nguyên, Đông

Nam Bộ…

Sự phát triển của bắp hàng hóa ở Việt Nam, đã mở ra khả năng tiếp thu và ứng dụng

các công cụ, máy móc vào các khâu sản xuất, đặc biệt là khâu thu hoạch đó là khâu tốn

nhiều công lao động và có tính thời vụ khẩn trương nhất

2.1.1 Khái quát chung về máy thu hoạch bắp

2.1.1.1 Yêu cầu kỹ thuật:

Các máy thu hoạch bắp cần đạt các yêu cầu sau:

- Năng suất cao để thu hoạch kịp thời vụ

- Tỷ lệ hạt, bắp bị vỡ khi thu hoạch ở mức thấp nhất

- Tách sạch hạt khổi bắp bắp, tỷ lệ sót nhỏ

- Bóc hết bẹ bắp ra khỏi bắp

- Bâm thân cây thành các đoạn nhỏ, khoảng 2 - 5cm

- Chi phí năng lượng riêng thấp

2.1.1.2 Phương pháp thu hoạch bắp

Hiện nay trên thế giới bắp được thu hoạch theo các phương pháp khác nhau tùy

theo đặc điểm sản phẩm cuối cùng, điều kiện khí hậu, thời tiết khi thu hoạch và

khả năng trang bị máy móc, công cụ, điều kiện kinh tách, thương mại

Phương pháp thu hoạch lấy hạt một giai đoạn và nhiều giai đoạn

a Phương pháp thu hoạch bắp lấy hạt một giai đoạn

Thu hoạch bắp lấy hạt một giai đoạn, thực hiện theo hai phương pháp:

- Thu lấy hạt đồng thời bâm nhỏ thân cây

- Thu lấy hạt để lại thân cây trên đồng

b Phương pháp thu hoạch bắp lấy hạt nhiều giai đoạn

Thu bắp bắp cũng có thể thực hiện theo hai phương pháp:

o Thu lấy bắp đồng thời bâm nhỏ thân cây

o Thu lấy hạt để lại thân cây trên đồng

Trang 17

o Thu lấy bắp phải được tiến hành trước khi bắp chín hoàn toàn vài ngày

o Thu hoạch lấy bắp có thể thực hiên khi độ ẩm hạt trên bắp không vượt quá

40%

2.1.1.3 Đặc điểm của quá trình tách hạt bắp và các chỉ tiêu làm việc của máy tách hạt

a Đặc điểm của quá trình tách hạt

Tách hạt là khâu quan trọng, cần chọn sao cho sau khi bắp bắp đi qua bộ phận tách, phải tách được toàn bộ các hạt bắp, không được có hạt sót, không gây hư hỏng hạt và không làm vỡ lõi bắp Phương của lực tách hạt bắp có thể theo các phương án sau:

- Tách hạt bắp bằng lực tác dụng hướng trục của bắp bắp

- Tách hạt bắp bằng lực nén vào theo phương bán kính của bắp

- Tách hạt bắp bằng lực có phương tiếp tuyến với bắp bắp

- Tách hạt bắp bằng lực tác dụng có phương song song với trục bắp bắp

b Các chỉ tiêu làm việc của máy tách bắp

Các chỉ tiêu làm việc chính của máy tách bắp là: chất lượng làm việc, chi phí năng lượng, kinh tế kỹ thuật Chỉ tiêu chất lượng của máy tách bao gồm:

tỉ lệ tách sót, tỉ lệ hạt vỡ, tỉ lệ hạt theo lõi, độ sạch sản phẩm Chỉ tiêu năng lượng cơ bản là chi phí năng lượng riêng Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy:

năng suất, chi phí trực tiếp và chi phí gián tiếp cho việc tách bắp, thời gian thu hồi vốn

2.1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của cơ cấu tách bắp

Quá trình làm việc của của cơ cấu bắp chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố: tính

chất cơ lý của bắp bắp (độ ẩm, kích thước, tỉ lệ bẹ, hạt, lõi v.v.), các thông số

kết cấu buồng tách, các thông số động học (vận tốc đỉnh răng trống ) và chế

độ cung cấp tải trọng

a Ảnh hưởng của vận tốc đỉnh răng

Khi tăng vận tốc đỉnh răng trống thì bắp được tách sạch hơn, nhưng độ hư hồng hạt lại cao hơn Ngược lại giảm vận tốc xuống, độ hư hỏng hạt giảm nhưng tỉ lệ tách sót lại tăng Vận tốc đỉnh răng trống tách còn ảnh hưởng đến

Trang 18

cả quá trình làm việc của bộ phận làm sạch là sàng và quạt, bởi vì tăng vận tốc trống, độ vỡ hạt và lõi cao hơn, do đó sàng, quạt để tách hạt nguyên ra khó hơn, độ sạch sản phẩm bị giảm và tỉ lệ hao hụt hạt tăng

b Ảnh hưởng của khe hở giữa đỉnh răng và máng trống (khe hở tách)

Khe hở tách của máy tách bắp trong tất cả các kết cấu tách đều được tính toán dựa vào kích thước của bắp và lõi bắp Khe hở này cần phải nhỏ hơn đường kính bắp bắp Khi hở tách có ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ hạt sót, tỷ

lệ vỡ hạt và tỷ lệ vỡ lõi Khi khe hở tăng thì tỷ lệ hạt vỡ giảm, tỷ lệ hạt sót tăng đồng thời chi phí năng lượng giảm

c Ảnh hưởng của lượng cung cấp (tải trọng)

Khả năng thông qua của máy tách bắp được xác định bởi lượng thông qua của cả bộ phận tách và cơ cấu sàng quạt Giữ được tải trọng ở mức thích hợp thì các chỉ tiêu chất lượng làm việc đạt giá trị cao nhất

d Ảnh hưởng của độ ẩm hạt bắp trên bắp

Khi độ ẩm của hạt bắp và lõi tăng sẽ ảnh hưởng xấu đến quá trình tách

Bởi vì ở độ ẩm cao, nên hạt khó tách ra khỏi lõi hơn do mối liên kết giữa hạt

và lõi bền vững và độ chặt giữa các hạt trên bắp lớn hơn

2.1.2 Phân loại máy tách bắp

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại máy tách bắp khác nhau Có thể phân

loại theo các phương pháp khác nhau:

* Theo yêu cầu sản phẩm máy, tách bắp có thể chia làm hai loại: loại tách bắp

giống và loại tách bắp thương phẩm

* Theo khả năng di động, máy tách bắp có thể chia ra các loại: máy cố định, máy

bán cố định và máy tự vận hành

* Theo cách cấp liệu, máy tách bắp có thể chia làm các loại: cấp liệu thủ công

và cấp liệu cơ giới

=> Thông thường người ta phân loại máy tách bắp theo nguyên lý làm việc của bộ

phận tách Theo cách phân loại này có loại máy tách bằng đĩa, tách bằng băng tải

Trang 19

Trang 20

đi qua, do đó đảm bảo tách hết hạt trước khi cùi bắp ra ngoài Hạt bắp sau khi tách sẽ rớt xuống sàng (6) và rơi vào máng (1) và đi ra ngoài, còn cùi bắp theo (6) rớt ra ngoài

Trang 21

Động cơ (2) truyền chuyển động đến trục vít (6) qua bộ truyền đai thang (5),

Trái bắp được đưa vào qua phễu nạp (8), trục xoay nó vừa vận chuyển trái bắp,vừa

ép bắp vào ống vít, lực ép của trục vít ép hạt bắp văng ra khỏi cùi, cùi sẽ bị trục

vít đẩy xuống cuối ống và đánh văng ra ngoài Hạt bắp sau khi tách sẽ rớt xuống

băng tải (15) chuyển động nhờ động cơ (1) và đưa hạt ra ngoài, còn cùi bắp theo

máng rớt ra ngoài

 Ưu điểm :

Loại máy này cho năng suất khá cao, kết cấu đơn giản dễ chế tạo dễ vận hành

 Nhược điểm:

Bắp phải bóc vỏ trước khi tách, tốn nhiều công lao động

2.2.2 Loại tách hạt dạng đĩa (Phương án 3)

Hình 2.3 Máy tách hạt bắp dạng đĩa răng 1.Trục tách hạt 2 Cữa thoát 3 Nắp mở 4 Phễu cấp 5 Má tách

6 Đĩa tách 7 Động cơ

Trang 22

 Nguyên lí làm việc :

Động cơ chuyển động truyền động và trục quay (1) thông qua bộ truyền đai thang, đĩa quay (6) quay Bắp được cho vào máy thông qua phễu (4) và vào chứa trong khoang làm việc (6), tại đây bắp sẻ bị lực của đĩa quay tại ra nhờ các răng trên đĩa quay cùng với bề mặt của hộp (5) gồ gề nhờ các thanh sắt hoặc các đinh sắt được gắp vào tạo ra lực đủ tách các hạt bắp ra khỏi cùi bắp Sau khi tách, hạt bắp sẻ ra ngoài thông qua cửa thoát (2) Để lấy cùi bắp

ra cần phải mở nắp (3) để lấy cùi ra và bắt đầu chu trình làm việc mới

2.2.3 Loại tách hạt dạng băng tải (Phương án 4)

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy tách bắp dạng băng tải

1 Sàng lọc 2 Băng tải cấp liệu 3 Trống tách sơ bộ 4 Băng tải tách 5 Máng tách

 Nguyên lí làm việc:

Bắp được đưa vào theo băng tải (2) đến trống tách sơ bộ (3) thì cơ bản hạt

bắp đã bắt đầu được tách nhưng chưa toàn điện, tiếp sau đó phần còn lại sẻ được

đưa đến băng tải tách (4), trên quảng đường đi thì bắp sẻ tiếp xúc với bề mặt

máng tách (5) gồ ghề và có hệ thống là xo để tạo thêm lực ép trái bắp tì vào

băng tải tách (4) khi đó lực đủ lớn để sạch hạt khỏi cùi bắp Hạt bắp sẻ rơi xuống

Trang 23

dưới sàng lọc (1) phía dưới và còn cùi thì sẻ theo băng tải tách (4) đến hết băng

tải và máng tách (5) thì cùi sẻ văng ra ngoài

2.3 ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.3.1 Chuẩn bị lựa chọn

- Các ý tưởng được liệt kê theo hàng ngang đầu tiên của ma trận lựa chọn

- Các tiêu chí lựa chọn được xếp dọc theo cột bên trái của ma trận Các tiêu chí này

được đưa ra dựa trên kết quả khảo sát nhu cầu khách hàng trong chương III hoặc

dựa trên những yêu cầu của nhà sản xuất, ví dụ như: năng suất, tính đa năng của

máy…

- Tỷ lệ phế phẩm thấp

- Giá thành của máy

- Nhiên liệu tiêu thụ

- 0,5- 4 tấn/giờ

- Thao tác đơn giản, dễ dàng

- Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì

- Năng suất

- Chọn một trong số những ý tưởng trên làm chuẩn Ý tưởng được chọn làm chuẩn

có thể là một trong số những trường hợp sau:

+ Một sản phẩm thiết kế đúng theo tiêu chuẩn công nghiệp

+ Một ý tưởng mà tất cả thành viên trong nhóm đều quen thuộc

+ Một sản phẩm hiện có trên thị trường

+ Một sản phẩm hiện đại, công nghệ cao

 Cho điểm số

- Các ý tưởng được so sánh với ý tưởng chuẩn theo các tiêu chí lựa chọn và được

cho điểm vào ô tương ứng theo các mức sau:

+ Tốt hơn: +

+ Tương đương: 0

+ Kém hơn: –

 Tính điểm, xếp hạng các phương án

- Sau khi đánh giá ý tưởng theo các mức trên, nhóm thiết kế tính tổng số các điểm

+, –,0 và điểm tổng cộng của từng ý tưởng Xếp hạng các ý tưởng theo kết quả của

điểm tổng cộng

Trang 24

Bảng 2.1: Ma trận quyết định

Ma trận quyết định cho bài toán thiết kế máy tách hạt bắp:

Tiêu chuẩn Trọng số

- Phương án 2 có tổng điểm theo trọng số cao nhất

=> Chọn phương án 2 - Máy tách hạt theo trục vít bánh vít

có trên thị trường

2 Xác định

các yêu cầu

Trang 25

kĩ thuật cần thiết

3 Phân tích

cấu tạo của các loại máy hiên

có trên thị trường

4 Tham

kháo, đề ra các ý tưởng

để nâng cao chất lượng cho máy

5 Tổng hợp

thành ý tưởng chung cho

kế

7 Khảo sát và

lựa chọn vật liệu phù hợp

8 Thiết kế

kiểu dáng cho máy

9 Tính toán

thiết kế các mối ghép,

Trang 26

khớp nối, truyền động

10 Thực hiện

bản vẽ tổng thể, bản vẽ chi tiết

11 Xây dựng

mô hình và thử nghiệm

12 Đánh giá

độ bền, khả năng chịu tải của máy

13 Phân tích

hiệu quả kinh tế của sản phẩm

14 Hoàn thành

bài báo cáo

Trang 27

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY

 V: là vận tốc của hạt (m/s)

 VTR : là vận tốc trống thì vận tốc hạt sẽ là:

Trang 28

V = VTR - (1+ 𝜀) - cos𝛼𝑡𝑏

 Vì bắp tế là hạt khô nên ta có e là hệ số hoàn nguyên ta chọn 𝜀 = 0,15

 𝛼𝑡𝑏 : là góc giữa hướng vận tốc trống và trục của hạt

Để xác định P1 ta chú ý hai đại lượng :

• Xung lượng: P1 dt (dt là vi phần theo thời gian )

• Động lượng: m.v (m: là khối lượng ; v: là vận tốc trống đập)

Trang 29

• m' : Là khối lượng cung cấp trong một đơn vị thời gian hay chính là khối lượng

cung cấp riêng chính là q được xác định theo biểu thức sau

3.1.4 Công suất cần thiết và phương trình của trống đập

Năng lượng cần thiết để cho động cơ chuyển cho trống để thắng những lực cản

Lực cán chia làm 2 loại :

• Loại không liên quan trực tiếp đến quá trình làm rụng hạt bắp như lực cẩn ma

sát trong gối đỡ, lực cản không khí

• Loại tham gia trực tiếp vào trong quá trình đập như làm rụng hạt, chuyển bẹ và

lõi bắp đi lực này thay đối tuỳ theo trạng thái bắp và lượng cung cấp

Ta gọi:

N: là năng lượng chi phí cho trống làm việc với lượng cung cấp riêng m’:

N = N1+N2 (3.13)

Trang 30

Trong đó :

° N1: là một hàm số đối với vận tốc góc 𝜔 của trống đập

N1 = A𝜔 + B𝜔3 (Nm/s2) (3.14) ° Thành phần thứ nhất để thắng ma sát trong gối đỡ

° Thành phần thứ hai để thắng lực cản của không khí

° A và B là hằng số phụ thuộc vào cấu tạo trống đập

Theo Puxtughin đối với trống loại thanh:

Trang 31

 Đây là phương trình cơ bản của trống đập cân bằng giữa công nhận và công

tiêu thụ

Từ (3.19) ta suy ra vận tốc tới hạn khi động cơ cung cấp công suất N2 để trống

quay không có gia tốc

 𝑑𝜔

𝑑𝑡 =

𝑁2𝐼.𝜔 (3.21)

Ở đây 𝑑𝜔

𝑑𝑡 là gia tốc do động cơ cung cấp, nó là tham số hypebol với Gia tốc

này bị tiêu thụ trong việc đập khi trống quay đều

 𝑑𝜔

𝑑𝑡 =

𝑁2𝐼.𝜔 =

𝑚′.𝑅2(1−𝑓).𝐼 𝜔 (3.22) Trong đó:

Trang 32

hạn 𝜔𝑡ℎ

=> Vận tốc góc làm việc 𝜔𝑙𝑣 của trống đập phải nhỏ hơn vận tốc tới hạn 𝜔𝑡ℎ

Theo V.P.Goriatskin đề nghị lấy vận tốc làm việc đối với trống đập năng suất

không lớn lắm từ điều kiện:

3.1.5.2 Số thanh i :

i = 𝜋.𝐷

𝑉𝑇𝑅.∆𝑡 =

3,14.0,5 9,5.0,021 = 8 (thanh) (3.26)

Trang 33

L = 𝑞

𝑞′.𝑖 =

14,7 0,13.7 = 16 dm =1,6 m (3.27)

Với :

• Với q là lượng cung cấp riêng trên suốt chiều dài trống q = 14,7kg/s

• Đối với trống thanh lượng cung cấp riêng trên l dm của tổng các thanh

q’ =0,13 kg/s

3.1.5.4 Số thanh đập:

- Do ở phần cuối trống có bộ phận đẩy lõi bắp và bẹ bắp ra, nó chiếm khoảng

cách là 250mm của tổng chiều dài trống

- Mà hai bên thanh trống phải bổ qua một khoảng A7 đối với thanh thứ nhất là

2 A7= 100mm Chiều dài còn lại của thanh thứ nhất là :

=> l1=l3=l5=l7=1600-(250+100)=1250 mm (3.28)

Số thanh đập trên các thanh này là :

K1= (1250/180).4 = 28 (thanh đập) (3.29)

- Chiều dài thanh thứ 3, thứ 5, thứ 7 bằng chiều dài thanh thứ nhất là 1300 mm

- Đối với thanh thứ 2, thứ 4, thứ 6,và thanh cuối cùng thì hai bên thanh trống phải

bỏ một khoảng là 2 A7= 250mm Chiều dài còn lại của các thanh này là :

Trang 34

Hình 1 Hình dáng thanh đập

3.1.6 Quá trình làm việc của sàng

3.1.6.1 Tính chất cơ lý của hạt trong lúc làm việc:

- Những tính chất cơ lý quan trọng nhất được khảo sát lúc làm sạch và phân loại

hạt là: Hệ số thổi bay, kích thước hạt, dạng hạt, đặc tính (trạng thái) bề mặt, trọng

lượng riêng và tính đàn hồi Hệ số thổi bay đặc trưng cho tính chất động học của

hạt

3.1.6.2 Chế độ động học đối với sàng phẳng:

- Khi chuyển dịch trên sàng hạt tác động qua lại với bể mặt làm việc, với không

khí, và các yếu tố khác Sự tác động qua lại giữa các phần tử thực hiện liên tục

trong lớp hạt

- Đối với sàng tròn cần có hiện tượng hạt nhảy lên khỏi sàng, tất nhiên không cho

nhảy mạnh quá, nhưng cần có để hạt dựng đứng để dễ dàng lọt qua lỗ hơn

Trang 35

Hình 2 Động lực học của sàng

Trong đó:

* Góc 𝜀: góc nghiêng của hướng dao động đối với mặt phẳng nằm ngang

Hình 3 Các lực tác dụng khi cơ cấu cam lệch tâm làm việc

Trong đó:

 𝜔: Vận tốc quay của tay quay

 r : Bán kính của tay quay

Hình 4 Các lực tác dụng lên hạt khi sàng làm việc

Trang 36

Trong đó:

 Góc : góc nghiêng của sàng bởi mặt phẳng nằm ngang

 Góc ∅ : góc ma sắt

3.1.6.3 Kích thước của sàng:

 Diện tích sàng được xác định theo khả năng làm việc của sàng (qOS.kg/m2s) và

lượng cung cấp vào Sàng qS.kg/s Hay diện tích Sàng cũng được xác định giữa

 Với chiều dài sàng được xác định lớn hơn chiều dài trống một ít

Chiều dài trống L = 1,6 m

LS = 1÷ 1,2.L (3.32)  LS = 1,15.1,6 = 1,84 m =1840 mm

Vậy diện tích sàng là :

F = 1840 450 = 828000 mm2= 0,828 m2

3.1.6.4 Phân bố lỗ trên sàng

- Đối với sàng tròn sự phân bố lỗ sàng có ảnh hưởng đến sự phân hạt Độ rơi

qua Sàng tăng theo với số lượng chung của lỗ trên đơn vị diện tích mặt sàng

- Ta phân bố lỗ sàng trên tấm kim loại có độ dày t = 1,5 (mm) theo hình 6 cạnh

đều, cứ ba lỗ làm thành tam giác đều

- Bố trí lỗ như vậy làm tăng diện tích rơi và đảm bảo độ bền sàng đều theo ba

hướng

Trang 37

- Vận tốc vật liệu trên sàng: Tốc độ của hạt trên sàng phụ thuộc vào tốc đô của

sàng Khi tốc độ của sàng cao thì hiệu suất của sàng tăng Nhưng tốc độ quá lớn

thì hiệu suất phân loại sẽ giảm Vì với tốc độ quá lớn hạt sẽ nhảy qua lỗ sàng,

nên ta phải xác định tốc độ sàng hợp lý

Hình 5 Sơ đồ vận tốc hạt trên sàng

- Giả sử hạt có đường kính là d, chuyển động trên sàng với vận tốc v, lỗ sàng có

kích thước là D, hạt chuyển động qua sàng với quỹ đạo Parabol

- Phương trình chuyển động theo parabol:

x=v.t

y=𝑔 𝑡2/2 (3.33) Mà: x=𝐷 − 𝑑/2

Trang 38

- Đối với sàng ta chọn vật liệu là thép tâm đày 1,5

- Đôi với bộ phận gom hạt ta dùng tâm tôn dày 0,8

- Khối lượng riêng của kẽm: 4,167 Kg/dm3

- Khối lượng riêng của gỗ: 1,264 Kg/dm3

- Khối lượng riêng của thép: 7,852 Kg/dm3

- Khối lượng của sàng: m1= 5,65kg

- Khối lượng 2 tấm ván: m2= 16,32 kg

- Khối lượng của bộ phận gom hạt: m3= 6,05 kg

- Tổng khối lượng sàng: M = 28,02 kg

3.1.6.6 Công suất cần thiết rên sàng:

 Biên độ dao động của sàng là w = 40 mm

Trang 39

Nmax = 450.1003.0,022

102 = 1764 (N.m/s)

3.1.7 Quá trình làm việc của quạt

3.1.7.1 Sự làm việc của luồng không khí:

- Luồng không khí chuyển động trong máy là do thổi Luồng không khí thối có

áp suất lớn hơn áp suất khí quyển

- Để di chuyển không khí trong máy để làm sạch bắp cần phải có một áp suất

nhất định để thắng những lực cẩn ma sát và tạo thành vận tốc chuyển động của

không khí

- Áp suất toàn phần của quạt bằng tổng áp suất tĩnh học và tổng áp suất động học

tạo nên

Hkk = Ht + Hd = 500 mmH20 (3.38)

 Áp suất tĩnh học Ht = 100 mmH20 để thắng lực cẩn do quạt tạo ta N/m2

 Áp suất động học Hd =400 mm H20 quạt tạo ra xác định động năng của một đơn

vị thể tích

3.1.7.2 Tính toán thông số quạt

a Phân loại quạt theo hệ số cao tốc

 n là số vòng quay thực của quạt, n=1420 vòng/phút

 Q là lưu lượng của quạt, Q= 1 m3 /s

 H là áp suất làm việc của quạt tại điểu kiện tiêu chuẩn (202 C,760mmHh,

𝜌kk = 1,2kg/cm3 ), H= 30 mmH20

 𝜌kk là khối lượng riêng của không khí 𝜌kk = l,2kg /m3

Trang 40

nS = 11,3 1420.√1

(301,2 )3/4

= 1435 vòng/phút

 Do nS là hệ số cao tốc lớn nên ta dùng quạt hướng trục Quạt hướng trục có

4 cánh, đường kính quạt là 450mm và với vận tốc là 1420 vòng mới đạt được lưu lượng là Q= 1 m3 /s

b Công suất và hiệu suất của quạt:

 Hiệu suất của quạt:

Hiệu suất chung của quạt xác định theo công thức:

𝜂 =𝜂1+ 𝜂2+ 𝜂3 (3.40) Trong đó:

 𝜂1 là hiệu suất lý thuyết tra bảng, ta có: 𝜂1= 0,87

 𝜂2 là hiệu suất của ổ đỡ trục 𝜂2= 0,95 - 0,97 = 0,96

 𝜂3 là hiệu suất của bộ truyền đại 𝜂3= 0,9 — 0,95 = 0,93

Vậy: 𝜂 = 0,87.0,96.0,93 = 0,78

 Công suất của quạt:

- Nếu bỏ qua sự biến đổi về khối lượng riêng của khí, thì công suất cần thiết

(lý thuyết) của quạt được xác định theo công thức:

 𝜌kk là khối lượng riêng của không khí 𝜌kk = l,2kg /m3

 Q là lưu lượng của quạt, Q = l m3 /s

Định dạng
Số trang	85
Dung lượng	1,76 MB