1.1. Đặt vấn đề 1.1.1 Nguyên liệu trong chế biến thức ăn hiện nay Lúa là một trong những loại cây lương thực quan trọng của nước ta và thế giới, lúa gạo có giá trị dinh dưỡng cao, chiếm vị trí quan trọng trong bữa ăn hàng ngày của người dân. Bên cạnh vai trò cung cấp lương thực cho con người, lúa còn là nguyên liệu quan trọng của công nghiệp chế biến thức ăn gia súc và vật nuôi, cây lúa còn là nguồn xuất khẩu dồi dào, cung cấp lương thực cho các nước khác. Nếu năm 2005, tổng diện tích lúa là 7329 nghìn ha, đến năm 2008 đã tăng lên 7400 nghìn ha và năm 2013 diện tích lúa cả nước là 7899 nghìn ha, năng suất 558 tấnha, sản lượng đạt trên 44706 nghìn tấn. Đất nước ta với nền nông nghiệp vững mạnh luôn đảm bảo nguồn cung lương thực cho quốc gia và cho xuất khẩu. Ở Việt Nam, hiện nay giá một kg lúa khô giao động từ 4.900 – 5.300 đồng. Theo Cục Chăn nuôi thì chỉ riêng trong năm 2011, chúng ta đã nhập khẩu xấp xỉ 8,9 triệu tấn nguyên liệu TĂCN gồm: 3,86 triệu tấn nguyên liệu thức ăn giàu năng lượng (ngô, lúa mì, bột mì), 4,76 triệu tấn nguyên liệu thức ăn giàu đạm (đậu tương, khô dầu các loại, bột cá, bột thịt xương…) và 0,9 triệu tấn nguyên liệu thức ăn bổ sung (premix, khoáng, axit amin…). Dự kiến năm 2020 nhu cầu sử dụng TĂCN cả nước sẽ lên đến con số 27,4 triệu tấn. Có ai ngờ rằng, Việt Nam, một cường quốc xuất khẩu gạo vào loại nhất nhì thế giới nhưng lại nhập khẩu một lượng ngô, đậu tương… khổng lồ về để chế biến TĂCN (trên dưới 3 tỉ USDnăm). Người ta tính tiền thu về từ gạo bán đi rồi mua lại nguyên liệu chế biến TĂCN gần như tương đương nhau. Đây thực sự là một nghịch lý cần có sự thay đổi, càng sớm càng tốt. Muốn vậy chúng ta phải từng bước có kế hoạch chủ động tổ chức và hình thành các vùng sản xuất nguyên liệu TĂCN. Nguyên liệu TĂCN không nhất thiết hoàn toàn phải là ngô, lúa mì mà thay vào đó là lúa gạo cũng rất tốt. Từ suy nghĩ trên, chúng tôi đề nghị Bộ NNPTNT cùng các nhà khoa học sớm có chủ trương và khuyến cáo bà con nông dân sử dụng lúa gạo dư thừa trong sản xuất để phát triển chăn nuôi thay vì bán lúa gạo giá rẻ cho nước ngoài rồi lại mua ngô, lúa mì… về sản xuất TĂCN trong nước. Làm như vậy thì bao giờ nông dân ta mới khấm khá lên được? 1.1.2. Vai trò của nghiền thức ăn trong chăn nuôi Với vật nuôi được ăn các loại thức ăn được nghiền nát và nấu chín sẽ được bổ sung thêm chất xơ và vitamin. Các chất này giúp vật nuôi tiêu hóa và hấp thụ thức ăn tốt hơn, tăng khả năng miễn dịch. Đặc biệt vật nuôi sẽ lớn nhanh và chất lượng thịt tốt hơn so với vật nuôi chỉ dùng thức ăn khô tổng hợp. Qua nghiên cứu thực tế cho thấy rằng thức ăn được nghiền nhỏ sẽ giúp vật nuôi dễ tiêu hóa hơn, thì mức độ tăng trọng hàng ngày sẽ tăng từ 15% 19% so với thức ăn nghiền to. 1.1.3. Tầm quan trọng của máy nghiền Trong chế biến thức ăn hay nhiều lĩnh vực chế biến khác thì việc nghiền nhỏ vật liệu là khâu rất quan trọng quyết định đến quy trình công nghệ. Vì vậy việc trang bị máy nghiền trong dây chuyền sản xuất là rất quan trọng. Việc nghiền nhỏ vật liệu giúp giảm thể tích vật liệu dễ dự trữ vận chuyển và bảo quản giảm được chi phí năng lượng trong các quy trình chế biến đòi hỏi phải nghiền nhỏ trước khi đưa vào sản xuất. 1.2. Cách giải quyết vấn đề trong xã hội 1.2.1. Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong nước Ở nước ta, máy nghiền chủ yếu được nhập từ Liên Xô và Trung Quốc trang bị cho các nông trường quốc doanh dùng để nghiền nông sản chế biến thức ăn chăn nuôi. Trên cơ sở những mẫu máy này chúng ta đã cải tiến, cải tạo lại phù hợp với điều kiện sản xuất đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng trong các ngành khác. Hiện nay, máy nghiền nước ta được nhập về từ nhiều hãng nhiều nước khác nhau, chúng khá đa dạng về chủng loại và mẫu mã nhưng giá rất cao. Cũng có máy nghiền do chúng ta tự chế tạo nhìn chung làm việc chưa ổn định, tiếng ồn lớn, bụi nhiều ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động, chi phí năng lượng riêng cao hơn so với máy nhập ngoại. Năm 1976, Uỷ ban Nông nghiệp Trung ương đã tổ chức khảo nghiệm bình chọn các mẫu máy nghiền tốt để giới thiệu, phổ biến áp dụng vào trong sản xuất và qua đó tập trung chế tạo hàng loạt, đó là: Máy nghiền búa NB60 (Nhà máy cơ khí 15 Ninh Bình): Năng suất nghiền 500 600 kgh, công suất động cơ 14 kW. Máy nghiền đá ND500 (nhà máy cơ khí 29 Thái Bình): Năng suất nghiền 400 500 kgh. Máy nghiền NG72 hay NDQ02 (Tổng cục hậu cần, sau khi bình tuyển giao cho Cơ khí Hà Tây chế tạo): Năng suất nghiền 200 300 kgh, công suất động cơ 7,5 kW. Từ đó cho đến nay các mẫu máy liên tục được nghiên cứu, cải tiến, chế tạo nhằm nâng cao hiệu quả làm việc của máy nghiền, giảm chi phí năng lượng riêng, đó là:
ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN CBHD: ThS Trương Văn Thảo CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1.1.1 Nguyên liệu chế biến thức ăn Lúa loại lương thực quan trọng nước ta giới, lúa gạo có giá trị dinh dưỡng cao, chiếm vị trí quan trọng bữa ăn hàng ngày người dân Bên cạnh vai trò cung cấp lương thực cho người, lúa cịn ngun liệu quan trọng cơng nghiệp chế biến thức ăn gia súc vật nuôi, lúa nguồn xuất dồi dào, cung cấp lương thực cho nước khác Nếu năm 2005, tổng diện tích lúa 7329 nghìn ha, đến năm 2008 tăng lên 7400 nghìn năm 2013 diện tích lúa nước 7899 nghìn ha, suất 558 tấn/ha, sản lượng đạt 44706 nghìn Đất nước ta với nông nghiệp vững mạnh đảm bảo nguồn cung lương thực cho quốc gia cho xuất Ở Việt Nam, giá kg lúa khô giao động từ 4.900 – 5.300 đồng Theo Cục Chăn ni riêng năm 2011, nhập xấp xỉ 8,9 triệu nguyên liệu TĂCN gồm: 3,86 triệu nguyên liệu thức ăn giàu lượng (ngơ, lúa mì, bột mì), 4,76 triệu nguyên liệu thức ăn giàu đạm (đậu tương, khô dầu loại, bột cá, bột thịt xương…) 0,9 triệu nguyên liệu thức ăn bổ sung (premix, khoáng, axit amin…) Dự kiến năm 2020 nhu cầu sử dụng TĂCN nước lên đến số 27,4 triệu Có ngờ rằng, Việt Nam, cường quốc xuất gạo vào loại nhì giới lại nhập lượng ngô, đậu tương… khổng lồ để chế biến TĂCN (trên tỉ USD/năm) Người ta tính tiền thu từ gạo bán mua lại nguyên liệu chế biến TĂCN gần tương đương Đây thực nghịch lý cần có thay đổi, sớm tốt Muốn phải bước có kế hoạch chủ động tổ chức hình thành vùng sản xuất nguyên liệu TĂCN SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN CBHD: ThS Trương Văn Thảo Nguyên liệu TĂCN không thiết hồn tồn phải ngơ, lúa mì mà thay vào lúa gạo tốt Từ suy nghĩ trên, đề nghị Bộ NN-PTNT nhà khoa học sớm có chủ trương khuyến cáo bà nông dân sử dụng lúa gạo dư thừa sản xuất để phát triển chăn ni thay bán lúa gạo giá rẻ cho nước lại mua ngơ, lúa mì… sản xuất TĂCN nước Làm nơng dân ta khấm lên được? 1.1.2 Vai trò nghiền thức ăn chăn nuôi Với vật nuôi ăn loại thức ăn nghiền nát nấu chín bổ sung thêm chất xơ vitamin Các chất giúp vật ni tiêu hóa hấp thụ thức ăn tốt hơn, tăng khả miễn dịch Đặc biệt vật nuôi lớn nhanh chất lượng thịt tốt so với vật nuôi dùng thức ăn khô tổng hợp Qua nghiên cứu thực tế cho thấy thức ăn nghiền nhỏ giúp vật nuôi dễ tiêu hóa hơn, mức độ tăng trọng hàng ngày tăng từ 15% - 19% so với thức ăn nghiền to 1.1.3 Tầm quan trọng máy nghiền Trong chế biến thức ăn hay nhiều lĩnh vực chế biến khác việc nghiền nhỏ vật liệu khâu quan trọng định đến quy trình cơng nghệ Vì việc trang bị máy nghiền dây chuyền sản xuất quan trọng Việc nghiền nhỏ vật liệu giúp giảm thể tích vật liệu dễ dự trữ vận chuyển bảo quản giảm chi phí lượng quy trình chế biến địi hỏi phải nghiền nhỏ trước đưa vào sản xuất 1.2 Cách giải vấn đề xã hội 1.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng máy nghiền nước Ở nước ta, máy nghiền chủ yếu nhập từ Liên Xô Trung Quốc trang bị cho nông trường quốc doanh dùng để nghiền nông sản chế biến thức ăn chăn nuôi Trên sở mẫu máy cải tiến, cải tạo lại phù hợp với điều kiện sản xuất đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng ngành khác SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN CBHD: ThS Trương Văn Thảo Hiện nay, máy nghiền nước ta nhập từ nhiều hãng nhiều nước khác nhau, chúng đa dạng chủng loại mẫu mã giá cao Cũng có máy nghiền tự chế tạo nhìn chung làm việc chưa ổn định, tiếng ồn lớn, bụi nhiều ảnh hưởng trực tiếp đến người lao động, chi phí lượng riêng cao so với máy nhập ngoại Năm 1976, Uỷ ban Nông nghiệp Trung ương tổ chức khảo nghiệm bình chọn mẫu máy nghiền tốt để giới thiệu, phổ biến áp dụng vào sản xuất qua tập trung chế tạo hàng loạt, là: - Máy nghiền búa NB-60 (Nhà máy khí 15 Ninh Bình): Năng suất nghiền 500 -600 kg/h, cơng suất động 14 kW - Máy nghiền đá ND-500 (nhà máy khí 29 Thái Bình): Năng suất nghiền 400 - 500 kg/h - Máy nghiền NG-72 hay ND-Q02 (Tổng cục hậu cần, sau bình tuyển giao cho Cơ khí Hà Tây chế tạo): Năng suất nghiền 200 - 300 kg/h, công suất động 7,5 kW Từ mẫu máy liên tục nghiên cứu, cải tiến, chế tạo nhằm nâng cao hiệu làm việc máy nghiền, giảm chi phí lượng riêng, là: - Viện Thiết kế máy Nơng nghiệp (Bộ Cơ khí Luyện kim): nghiên cứu cải tiến máy nghiền ND-500A ND-500B đưa suất lên cao để lắp đặt vào dây chuyền chế biến thực phẩm 0,5 - tấn/h - Viện Cơ điện nông nghiệp: Thiết kế cải tạo máy nghiền NB-60 với cyclon lắng bột ứng dụng vào dây chuyền chế biến thực phẩm tấn/h Thiết kế chế tạo máy nghiền NT - 02 với đập đứng để hạn chế tượng lưu chuyển phân ly nguyên liệu buồng nghiền giảm chi phí lượng riêng; suất 250 – 300 kg/h; công suất động kW Các mẫu máy nghiền từ phổ biến, tham gia vào mạng lưới chế biến thực phẩm, đáp ứng nhu cầu sản xuất Vì nghiên cứu kỹ lý thuyết kết hợp với thực tế ứng dụng sản xuất Việt Nam tham khảo mẫu máy nhập ngoại sử dụng nước nghiên cứu mẫu máy có khả làm việc rộng hơn, thông số thiết kế lựa chọn phù hợp hạn chế phần nhược điểm máy nghiền cũ, giảm - 10% chi phí lượng riêng SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN CBHD: ThS Trương Văn Thảo 1.2.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng máy nghiền giới Trên giới, máy nghiền nghiên cứu chế tạo từ sớm Đầu tiên dùng ngành địa chất để nghiền quặng, sau chế biến nơng sản ứng dụng ngành khác Năm 1830 lần giới, Schitkojozef giáo sư viện hàng lâm địa chất Budapest đề xuất lý thuyết nghiền phương pháp kiểm tra, công làm vỡ hạt chi phí lượng riêng Trên giới máy nghiền sử dụng rộng rãi chế biến nông sản chế biến thực phẩm tiêu dùng Ở nước phát triển, với trình độ khoa họa kỹ thuật cao, để đáp ứng nhu cầu chế biến thực phẩm phục vụ cho xã hội, máy nghiền nghiên cứu kỹ phần lý thuyết mẫu đem ứng dụng vào sản xuất, khí hóa tự động hóa để nâng cao hiệu cơng việc hiệu cho người sử dụng Ví dụ như: - Máy nghiền bột 9FH-1000 wood crusher, suất 2000 - 4000 kg/h, công suất 45 kW, xuất xứ Trung Quốc - Máy nghiền búa Hammer Crusher M-4, suất tấn/h, công suất 15 kW, xuất xứ Nga 1.3 Cách giải vấn đề đặt Từ công dụng việc nghiền nhỏ thức ăn để phục vụ chăn nuôi trình trên, nước ta có số trường Đại học kỹ thuật cơng ty nước ngồi nước nghiên cứu chế tạo nhiều loại máy nghiền khác đáp ứng phần nhu cầu Nói chung máy nghiền nước ta máy nghiền nhập nhiều nước có nhiều chủng loại mẩu mã khác nhau, nhìn chung làm việc chưa ổn định, tiếng ồn lớn, bụi nhiều ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động, chi phí lượng cao so với máy nhập ngoại Ngoài vấn đề giá cả, khả bảo dưỡng, bảo trì, chế độ làm việc, quy trình cơng nghệ khép kín vấn đề quan trọng ta định sử dụng lắp đặt nghiền Từ vấn đề cần hướng đến tính toán thiết kế sản phẩm máy nghiền ưu Việt để cung cấp thức ăn cho ngành chăn nuôi cụ thể tính tốn thiết kế máy nghiền búa cho lúa suất 1075 kg/h SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN CBHD: ThS Trương Văn Thảo CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Khái niệm nghiền Nghiền trình phá hủy vật thể rắn lực học thành phần tử nhỏ hơn, nghĩa ngoại lực tác động đễ phá vỡ nội lực liên kết phần tử Kết trình nghiền tạo nên nhiều phần tử tạo thành nhiều bề mặt 2.2 Lý thuyết nghiền 2.2.1 Các phương pháp đập nghiền Có phương pháp để làm thay đổi kích thước hạt vật liệu - Va đập: Vật liệu chuyển động va chạm với vật liệu nằm bề mặt bị vật khác va chạm vào làm vỡ - Mài: Là tác dụng lực ma sát với tác dụng lực làm vật liệu bị nghiền nhỏ (Thường chuyển động ngược chiều) - Trượt: Có hình thức cắt bổ, vật liệu bị đập bị cắt đứt (thường theo phương ngang thẳng đứng) - Ép: Vật liệu bị kẹp mặt phẳng bị ép lực tăng dần bị vỡ 2.2.2 Yêu cầu kỹ thuật máy nghiền Máy nghiền có yêu cầu kỹ thuật sau: - Ít tạo bụi bột (vì vật ăn sống đồng hóa dịch vị, tiêu hóa, bụi bột dễ bay gây lãng phí vệ sinh cho người phục vụ ) - Không làm bột q nóng, nhiệt độ bột sau nghiền khơng q 400C - Nghiền nhiều loại thức ăn - Điều chỉnh độ nghiền to, nhỏ, phù hợp với loại vật nuôi SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN CBHD: ThS Trương Văn Thảo - Có thể nghiền với độ ẩm tới 19 – 20%, ảnh hưởng tới suất chất lượng nghiền, đỡ khâu phơi sấy lại nguyên liệu để lâu kho - Có suất cao (hiện nước ta cần tới mức – t/h) mức tiêu thụ lượng riêng thấp (trong khâu chế biến, việc nghiền thức ăn tốn lượng nhất, mức thiêu thụ lượng riêng tốn khoảng 12 kWh/t) - Cần có phận thu tạp chất rắn (kim loại, đá sỏi) - Phải bền vững, dễ sử dụng châm sóc, ổn định, run, bụi bậm 2.2.3 Cơ sở vật lý trình nghiền Nghiền trình phân chia vật thể thành mảnh vụn lực học phận làm việc máy phải khắc phục lực liên kết phân tử phân tử vật thể kết tạo bề mặt Bằng kết nhiều công trình nghiên cứu nhà khoa học kết hợp với phương tiện đo đạc tiên tiến đến kết luận Muốn phá vỡ vật thể phải dùng ngoại lực tác dụng cho thắng ứng suất bền vật thể (ứng suất nén) Khi vật thể chịu biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo (có thể từ từ hay đột ngột) cuối bị phá vỡ Mặc dù ứng suất phá vỡ theo hướng lại gây cho vật thể tượng nén nhiều hướng Khi ngoại lực tác dụng gây nên sóng chấn động làm rạn nứt vật thể Để vật thể vỡ phải tạo cho sóng chấn động truyền qua hết vật thể theo chiều tác động lực tốc độ truyền sóng tốc độ âm Khi vật thể không phá vỡ mà bị nứt lực hút phân tử, vết nứt khép lại Muốn tiếp tục phá vỡ phải tốn thêm lượng để khắc phục lực hút phân tử chúng 2.2.4 Cơ sở lý thuyết trình nghiền vỡ vật thể Trong công nghiệp sản xuất bột, thức ăn gia súc nhiều ngành công nghiệp khác thường tiến hành trình nghiền nhỏ vật liệu từ khối lớn, hạt thành dạng bột thô, vừa bột mịn Nếu ta gọi kích thước trung bình khối vật liệu, loại hạt trước đem nghiền D kích thước trung bình bột thành phẩm sau nghiền d phân loại mức nghiền theo bảng 1.1 Mức nghiền SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Kích thước, mm Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN Nghiền: Thơ Trung bình Nhỏ Nghiền bột: To Vừa Mịn Rất mịn CBHD: ThS Trương Văn Thảo D d 1000 – 200 250 – 50 50 – 25 250 - 40 40 - 10 10 - 5–1 0,2 – 0,04 0,1 – 0,04 0,1 - 0,04 0,1 - 0,04 0,015 - 0,005 0,005 - 0,001 0,001 Bảng 2.1 Bảng phân loại mức nghiền Quá trình nghiền nhỏ vật liệu máy nghiền nhờ lực học Có thể phân loại dạng tác dụng học nhằm phá vỡ vật liệu đem nghiền Tùy theo kết cấu loại máy nghiền mà lực phá vỡ vật liệu đem nghiền lực nén, ép, chẻ, bẻ, cắt, xẻ, chẻ, ép, trượt, va đập vài dạng lực tác dụng đồng thời Công nghiền không phụ thuộc vào loại lực tác dụng, kết cấu máy cấu truyền động mà cịn phụ thuộc vào lý tính vật liệu đem nghiền như: độ cứng, độ ẩm, tính chất vỏ hạt Công nghiền dùng để khắc phục lực liên kết phần tử vật liệu đem nghiền, lực ma sát vật liệu với nhau, vật liệu với cấu nghiền ma sát phận chuyển động máy 2.2.4.1 Các thuyết nghiền Thuyết bề mặt P Rv Ritingơ nêu với nội dung: công dùng cho trình nghiền tỉ lệ thuận với bề mặt hình thành vật liệu đem nghiền Giả thiết cục vật liệu đem nghiền có hình lập phương, kích thước ban đầu D, sau nghiền nhỏ có hình dạng lập phương với kích thước d q trình nghiền khơng có hao tổn vật liệu dạng bụi nhỏ Nếu gọi tỉ số D/d = i mức độ nghiền (theo kích thước dài) số cục sản phẩm Z thu sau nghiền tỉ lệ bậc ba với mức độ nghiền: Zd3 = D3 Vậy (187 – [3]) D3 Z = = i3 d Bề mặt cục vật liệu trước nghiền có kích thước D là: SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN CBHD: ThS Trương Văn Thảo F1 = 6D2 Tổng bề mặt cục sản phẩm sau nghiền (d) từ cục vật liệu ban đầu là: F2 = 6zd2 = 6i3d3 = F2 = 6( D3 d d3 D )D = 6iD2 d Vậy tổng bề mặt tạo sau trình nghiền đập là: F = F2 – F1 = 6iD2 – 6D2 = 6D2(i – 1) Thuyết thể tích: Do V N Kirpitrev đề kiểm tra thực nghiệm với nội dung sau: Công cần thiết để phá vỡ vật liệu tỉ lệ thuận với độ biến đổi thể tích vật liệu Nó xác định công làm biến dạng vật liệu bị nén (hoặc kéo) theo định luật Hook sức bền vật liệu, nghĩa là: A2 = σ ΔV , 2E Trong đó: (N.cm) (188 – [3]) - Giới hạn bền nén (kéo) vật liệu, N/cm2 E - Modun đàn hồi vật liệu, N/cm2 - Hiệu số thể tích vật liêu trước sau nghiền = D – d3 , (cm3) Cả hai thuyết chưa thật hoàn toàn phù hợp với thực tế Thuyết bề mặt thích hợp với nghiền nhỏ mịn cịn thuyết thể tích cịn thuyết thể tích phù hợp với nghiền thơ vừa Thuyết thể tích bề mặt: Theo viện sĩ P A Rebinđe công nghiền gồm công làm biến dạng vật liệu công tạo bề măt mới: A = A + A1 = + 6ArD2(i – 1), (N.cm) (189 – [3]) Các cơng thức tính cơng ba thuyết nghiền nêu điều áp dụng thực tế sản xuất mang tính chất lý thuyết hiệu chỉnh qua thực nghiệm Điều chứng tỏ q trình nghiền thực chất phức tạp bao gồm nhiều trình biến đổi xử lý vật liệu nghiền 2.2.4.2 Các chu trình nghiền SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN CBHD: ThS Trương Văn Thảo Tùy theo tính chất vật liệu đem nghiền kích thước, độ cứng, độ dẻo quánh yêu cầu công nghệ sản phẩm sau nghiền cỡ hạt sản phẩm, mức độ đồng đều, suất, chi phí lượng, mà người ta tiến hành q trình nghiền theo chu trình nghiển sau đây: Chu trình hở: Ở chu trình này, nguyên liệu gồm nhiều cỡ kích thước khác đưa qua sàng phân loại để thu cỡ nguyên liệu đồng nhằm tăng hiệu suất máy nghiền Sau nghiền máy người ta thu sản phẩm mà không yêu cầu tiếp tục phân loại Do vậy, độ đồng sản phẩm không cao lượng tiêu hao nhỏ Hình 2.1 Chu trình nghiền hở Chu trình kín: Nguyên liệu đưa trực tiếp vào máy nghiền Bột sản phẩm khỏi máy đưa qua thiết bị phân loại máy sàng, máy rây, để phân loại sản phẩm theo cỡ hạt yêu cầu Số hạt to thiết bị phân loại tách riêng tiếp tục đưa qua máy nghiền nguyên liệu Ở chu trình kín cỡ sản phẩm đồng suất máy khơng cao chi phí lượng cao SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN CBHD: ThS Trương Văn Thảo Hình 2.2 Chu trình nghiền kín Chu trình kép: Với chu trình kép, sản phẩm khỏi máy nghiền đưa trở lại phận nạp liệu nguyên liệu qua thiết bị phân loại Bột sản phẩm đạt kích thước theo yêu cầu lấy ra, phần to đưa nghiền lại Chu trình kép thường dùng yêu cầu mức độ nghiền lớn nghiền bột, đòi hỏi lượng tiêu hao lớn thường lắp hai máy nghiền nối tiếp để thực chu trình Tùy theo quy trình cơng nghệ mà dùng quy trình nghiền khơ hay nghiền ướt Với mõi quy trình có ưu nhược điểm riêng, ưu điểm quy trình nghiền khơ lượng vật liệu cấu nghiền mày mòn vào khoảng 1/5 so với nghiền ướt SVTH: Nguyễn Hồng Phúc 10 Lớp: CKCB K39 Tính Momen uốn tiết diện nguy hiểm: Ở tiết diện n – n: M un-n =- Rd l =-2479.62.5 =-154938( Nmm) Ở tiết diện m – m: M um m =R Ay 179 - Rd 231,5 =3274.179 - 2479.241,5 =-12633 ( Nmm) Tính đường kính trục tiết diện n – n: d ≥3 M td , (mm) 0,1.[σ] (117 – [4]) Đường kính trục tiết diện n - n: Ở đây: M td = M u2 +0,75.M x2 (117 – [4]) Với: Momen xoắn: M X =9,55 10 N 106.13 =9,55 =100040( Nmm) n 1241 (55 – [4]) M td = M u +0,75 M x = (1549282 +0,75.100040 ) =177515( Nmm) dn n ≥3 M tđ 177515 =3 =33( mm ) 0,1(1 - β )[σ ] 0,1.50 Với [σ ] =50( N / mm ) ứng suất cho phép thép chế tạo trục Đường kính tiết diện n-n lấy 40 mm (ngõng trục lấp ổ) đường kính tiết diện m-m lấy 45 mm, đường kính trục vị trí lắp bánh đai chọn 35 mm Sơ đồ nội lực: SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 38 Lớp: CKCB K39 d Tính xác trục - Tính xác trục nên tiến hành cho nhiều tiết diện chịu tải trọng lớn, có ứng suất tập trung Tính xác trục theo cơng thức: (120 – [4]) - Vì trục quay nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kỳ đối xứng: M σ a =σ max =σ = u ; σ m =0 W Vậy - Bộ truyền làm việc chiều nên ứng suất tiếp (xoắn) biến đổi theo chu kỳ mạch động: τ M τ a =τ m = max = x 2Wo Vậy τ1 kτ τ a +ψ τ τ m ε τ β nτ = - Giới hạn mỏi uốn xoắn: SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 39 Lớp: CKCB K39 σ-1 ≈ (0,4÷0,5).σb = 0,45.600 = 270 (N/mm ) τ-1 ≈ (0,2÷0,3) σb = 0,25.600 = 150 (N/mm ) (Trục thép 45 thường hóa có σ b =600 N/mm2) * Ở tiết diện n – n (d = 40 mm): M σa = u w Trong đó: W = 5510 (mm3) (Bảng 7-3b – [4]) Mu = 154935 (Nmm) 154935 σa = =28 (N/mm2) 5510 M τ a =τ m = x w0 Trong đó: W0 = 11790 mm3 Mx = 100040 (Nmm) 100040 τa = = 4,2 (N/mm2) 2.11790 - Chọn hệ số ψ σ ψ τ theo vật liệu, thép cacbon trung bình ψ σ ≈ 0,1 ψ τ ≈ 0,05 (122 - [4]) -Hệ số tăng độ bền β =1 (123 – [4]) - Chọn hệ số: ε σ , ε τ , kσ , k τ + Theo bảng (7-4, [5]) ta lấy ε σ = 0,85 ε τ = 0,73 - Theo bảng (7-8), tập trung ứng suất rãnh then kσ = 1,63 k τ = 1,5 - Tỷ số: kσ 1,63 = = 1,92; εσ 0,85 kτ 1,5 = = 2,06 ετ 0,73 - Thay trị số vừa tìm vào công thức: 270 nσ = =5 1,92.28 150 nτ = = 17 2,06.4,2 +0,05.4,2 SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 40 Lớp: CKCB K39 n= 5.17 52 +17 =4,8 ≥ [n] - Hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy 1,5 ÷2,5 => Hệ số an tồn tính tốn cho thấy trục đủ an toàn * Ở tiết diện m – m (d = 45 mm): M σa = u w Trong đó: W = 7800 (mm3) (Bảng 7-3b – [4]) Mu = 12639 (Nmm) 12369 σa = = 1,6 (N/mm2) 7800 M τ a =τ m = x w0 Trong đó: W0 = 16740 (mm3) (Bảng 7-3b – [4]) Mx = 100040 (Nmm) 100040 τa = = (N/mm2) 2.16740 - Chọn hệ số ψ σ ψ τ theo vật liệu, thép cacbon trung bình ψ σ ≈ 0,1 ψ τ ≈ 0,05 (122–[4]) - Hệ số tăng độ bền β =1 (123 – [4]) - Chọn hệ số: ε σ , ε τ , kσ , k τ - Theo bảng (7-4, [5]) ta lấy ε σ = 0,83 ε τ = 0,71 - Theo bảng (7-8, [5]), tập trung ứng suất rãnh then kσ = 1,63 k τ = 1,5 - Tỷ số: kσ 1,63 = = 1,96; ε σ 0,83 k τ 1,5 = = 2,11 ε τ 0,71 - Thay trị số vừa tìm vào cơng thức: 270 nσ = = 86 1,96.1,6 SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 41 Lớp: CKCB K39 150 nτ = = 23 2,11 +0,05.3 n= 86.23 86 +232 =22 ≥ [n] - Hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy 1,5 ÷2,5 => Hệ số an tồn tính tốn cho thấy trục đủ an tồn 3.4.2 Thiết kế gối đỡ trục Hình 3.7 Sơ đồ gối đỡ - Hệ số khả làm việc tính theo cơng thức: C = Q.(n.h)0,3 ≤ Cbang (158 – [4]) Trong đó: n = 1241 (vịng/phút) h = 6300 giờ, thời gian phục vụ máy Tải trọng tương đương Q tính theo cơng thức: Q = (KvRA + m.A)Kn.Kt (159 – [4]) Trong đó: A = m = 0,7 (bảng – 2) Kt = va đập mạnh (bảng – 3) Kn = nhiệt độ làm việc 1000 (bảng – 4) Kv = vòng ổ quay (bảng – 5) - Ta chọn ổ bi đỡ chặn dể lắp ráp cố định trục theo hai chiều có: 2 2 RB = RBY +RBX = 712 +0 =71N R A = R AY +R AX = 3274 +0 =3274 N - Ta có tải trọng tương đương: SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 42 Lớp: CKCB K39 + Tại điểm A: QB = (1.71+ 0,7.0).1.2 = 142, N = 14,2 daN + Tại điểm B: QA = ( 1.3274 + 0,7.0 ).1.2 = 6548, N = 654,8 daN Vì Q A > QB nên ta chọn ổ có gối đỡ A ổ gối đỡ B lấy kích thước với ổ gối đỡ A để tiện việc chế tạo lắp ghép - Thay vào ta được: C = Q.(n.h)0,3 = 654,8.(1241.6300)0,3 = 76567 Tra bảng 17P – [5]: Ở gối đỡ A B ứng với d = 40 (mm) lấy ổ có kí hiệu 36308, Cbảng = 57000, đường kính ngồi ổ D = 90 (mm), chiều rộng B = 23 (mm) 4.4.3 Tính then Hình 3.8 Sơ đồ lắp then a Tại vị trí lắp bánh đai Đường kính trục lắp bánh đai là: 35 mm Tra bảng 7-23, [5] Chọn then có: b = 10, h = 8, t = 4,5, t1 = 3,6,1; k = 4,2 Chiều dài then: l = (0,8÷0,9).lm Với lm =(1,2 ÷1,6)d Tức lm =( 42 ÷56) (mm) Chọn lm =56 ( mm ) ⇒ l =50 ( mm) Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức: (139 - [4]) SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 43 Lớp: CKCB K39 Với Mx = 100040 Nmm; d = 35 mm; k = 4,2; l = 50 mm [σ] = 50 N/mm2 (vật liệu CT6 bảng 7- 20, [4]) 2.100040 σd = =27 ≤ [σ]d 35.4,2.50 N / mm Kiểm nghiệm sức bền cắt: Với b = 10, [τ] = 54 N/mm2 (bảng 7-21 vật liệu thép CT6, [4]) 2.84650 τd = =11,4 ≤ [τ d ] N / mm 35.10.50 b Tại vị trí lắp đĩa Đường kính trục để lắp then là: 45 mm (Tra bảng 7-23, [5]) Chọn then có: b = 14; h = 9; t = 5; t1 = 4,1; k = Chiều dài then: l = (0,8÷0,9).lm Với lm =(1,2 ÷1,6)d Tức lm =(54 ÷72) mm Chọn lm =72 mm ⇒ l =65 mm Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức: Với Mx = 100040 Nmm; d = 40 mm; k = 5; l = 65 mm [σ] = 50 N/mm2 2.100040 σd = =13,6 ≤ [σ]d 45.5.65 N / mm Kiểm nghiệm sức bền cắt: Với b =14, [τ] = 54 N/mm2 (bảng 7-21 vật liệu thép CT6, [4]) 2.100040 τd = =5 ≤ [τ d ] N / mm 45.14.65 4.5 Tính tốn phận khác SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 44 Lớp: CKCB K39 4.5.1 Ống ngăn cách búa Dùng để khống chế chuyển động dọc trục đĩa rôto búa Chọn vật liệu làm ống ngăn cách có tính sau: Hình 3.9 Sơ đồ bố trí ống lót Bảng 3.6 Thông số vật liêu làm ống Vật liệu Thép CT3 [ σ bk ] [N/mm3] 600 [ σ ch ] [N/mm2] 300 HB 200 Bề dày (mm) đường kính Ø 21 4.5.2 Lưới nghiền Chọn lưới nghiền có bề dày (mm), bề rộng lưới bề rộng buồng nghiền Các lỗ lưới có kích thước 1; 1,5; 1,8; (mm) để điều chỉnh độ nhỏ bột phù hợp cho loại vật nuôi Các lỗ gia công phương pháp giập, lỗ lưới có đường kính mm gia công phương pháp khoan Lưới nghiền mua từ thị trường Chu vi lưới chiếm ½ buồng nghiền C = π (D/2) = π 228,5 = 718 (mm) Chọn chiều dài lưới là: 600 (mm) Bề rộng lưới nghiền: B = 310 (mm) SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 45 Lớp: CKCB K39 Hình 3.10 Sơ đồ bố trí lưới nghiền 4.5.3 Máng cấp liệu Để phận nạp liệu làm việc tốt cần chọn góc nghiêng α Ta có: = φ + (5 100) (79 – [3]) Trong đó: φ góc ma sát vật liệu máng trượt Đối với ngô φ = (30 400) chọn φ = 400 α = 40 + (5 100) = (45 500) Chọn α = 450 Bề rộng đáy máng nạp liệu B1 = (0,6 0,7).B Trong B bề rộng rôto B = 310 B1 = (0,6 0,7).310 = (186 217) Chọn B1 = 180 (mm) Chiều cao máng nạp liệu chọn ½ đường kính buồng nghiền 4.5.4 Má nghiền SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 46 Lớp: CKCB K39 Má nghiền bố trí phía buồng nghiền, gồm hai má nghiền ghép chặt vào thành buồng nghiền Má nghiền gồm nhiều thép tiết diện chữ nhật hàn chặt vào thép để tăng khả va đập Thép bề dày (mm), bề rộng b = 310 (mm), chiều dài l1 = 200 (mm), l2 = 100 (mm) Má nghiền ghép chặt vào vỏ buồng nghiền bulơng M10 Hình 3.11 Sơ đồ má nghiền 4.5.5 Khung máy vỏ máy Khung máy làm thép V, ghép lại bulông M10 Vỏ máy làm thép tấm, dày (mm) Vỏ gồm phần ghép lại bulông M8 4.6 DUNG SAI LẮP GHÉP 4.6.1 Dung sai lắp ghép đĩa ổ lăn: Chi tiết lắp ghép Đường kính trục Sai lệch kích thước (µm) ổ lăn (mm) m6 (H6/m6) SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 47 K7 (K7/h6) Lớp: CKCB K39 Ổ lăn với trục d = 40 +25 +9 thành hộp +9 D = 90 Đĩa với trục H7 -25 k6 +11 +11 -5 d = 45 4.6.2 Dung sai lắp ghép then Kí hiệu dung sai Kích thước T Vị trí lắp ghép danh nghĩa chiều rộng then b rãnh then h (mm) h9 P9 Chiều sâu rãnh then Trên trục t Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh Trên bạc t1 Sai Sai lệch t (μm) giới hạn lệch t1 (mm) giới hạn (mm) Bánh đai Đĩa 10 x 14 x SVTH:Nguyễn Hồng Phúc -18 -36 -61 -18 -43 -61 48 4,5 -0,2 3,6 +0,2 -0,2 4,1 +0,2 Lớp: CKCB K39 ( bảng giáo trình Dung sai lắp ghép – PGS Hà Văn Vui - nhà xuất khoa học kỹ thuật, [5]) CHƯƠNG V KẾT QUẢ & THẢO LUẬN Qua thời gian hai tháng thực hiện, đề tài hoàn thành bước đầu khâu tính tốn thơng số kỹ thuật thiết kế chi tiết để chuẩn bị cho giai đoạn chế tạo khảo nghiệm Do thời gian có hạn nên chưa sâu vào để thực khâu tính tốn thiết kế quạt hút liệu có xuất tốt Do khơng có thơng số tính chất lý hạt lúa nên thay vào thơng số lý hạt gạo hạt ngơ (vì nhóm ngũ cốc), vỏ lúa cứng dai nên suất thực tế thấp so với tính tốn, nhiên % kích thước hạt sau nghiền thu đạt theo yêu cầu (theo lý thuyết d = 0,01÷0,004 mm), động làm việc ổ định (Do q trình tính tốn chọn động nhân thêm hệ số dự trữ chọn lớn cơng suất cần thiết động tính) Đề tài hoàn thành thời hạn nội dung mà đề cương đặt Những nội dung đề tài thực gồm: - Nêu tổng quan tình hình chăn ni nhu cầu cần thiết việc trang bị máy móc chăn ni SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 49 Lớp: CKCB K39 - Từ sở lý thuyết nguyên lý máy nghiền, đề tài chọn thiết kế máy nghiền búa có nhiều ưu điểm, đơn giản, giá thành lại phù hợp với nhu cầu xã hội Và việc chế tạo sử dụng dễ dàng - Đưa sơ đồ ngun lý máy, tính tốn thiết kế thiết kế theo sơ đồ - Phân tích tính tốn chi tiết cụ thể đạt đươc theo mong muốn hợp lý tiết kiệm kim loại CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ a Kết luận Trong trình thời gian thực tính tốn thiết kế máy nghiền búa cho gạo suất 1075 kg/h, thời gian có hạn mà cơng việc lớn nên chưa có tham khảo sâu vào vấn đề mang tính kỹ thuật cao Trong q trình thực hiện, đề tài gặp số khó khăn q trình thu thập tài liệu phân tích phương án cịn mẽ nên gặp khơng khó khăn việc thiết Tôi chọn kiểu động A02-61-4 - Công suất: 13 kW - Vận tốc động cơ: 1460 vòng/phút - Hiệu suất η%: 90 Chọn truyền đai B phù hợp với động Vận tốc quay trục lắp búa nghiền: 1241 vịng/phút Máy có kích thước: 649 (mm) x 318 (mm) x 1725 (mm) b Kiến nghị SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 50 Lớp: CKCB K39 Tiếp tục nghiên cứu hồn thiện quạt liệu để xuất máy ổn định hơn, sử dụng thêm xyclôn để việc thu liệu dễ dàng hơn, để đề tài tốt Nếu đề nghị triển khai chế tạo khảo nghiệm để đánh giá kết đề tài TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Như Nam - TS Trần Thị Thanh, “ Máy gia công học nông sản – thực phẩm”, Nhà xuất Hà Nội: giáo dục – 2000 [2] Trần Minh Vượng – Nguyễn Thị Minh Thuận, “ Máy phục vụ chăn nuôi ”, Nhà xuất Hà Nội: giáo dục – 1999 [3].Tôn Thất Minh, “ Máy thiết bị chế biến lương thực ”, Nhà xuất Hà Nội: Bách khoa - 2010 [4] Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm, “ Thiết kế chi tiết máy ”, Nhà xuất giáo dục Hà Nội: ĐH THCN, 1989 [5] PGS Hà Văn Vui - “Dung sai lắp ghép” - nhà xuất khoa học kỹ thuật [6] Nguyễn Văn May - “Bơm Quạt Máy Nén” - nhà xuất khoa học kỹ thuật [7] https://vi.wikipedia.org/wiki/L%C3%BAa, truy cập ngày 25/08/2016 [8] http://cokhihungcuong.com/vat-lieu-tieu-chuan-thep-mac-thep-the-gioi-bid11.html, truy cập ngày 15/09/2016 [9] http://doan.edu.vn/do-an/de-tai-tinh-toan-thiet-ke-quat-ly-tam-16614/, truy cập ngày 05/09/2016 SVTH:Nguyễn Hồng Phúc 51 Lớp: CKCB K39 Trang ... thiết kế sản phẩm máy nghiền ưu Việt để cung cấp thức ăn cho ngành chăn nuôi cụ thể tính tốn thiết kế máy nghiền búa cho lúa suất 1075 kg/h SVTH: Nguyễn Hồng Phúc Lớp: CKCB K39 ĐỒ ÁN MÁY VÀ THIẾT... Máy nghiền búa NB-60 (Nhà máy khí 15 Ninh Bình): Năng suất nghiền 500 -600 kg/h, cơng suất động 14 kW - Máy nghiền đá ND-500 (nhà máy khí 29 Thái Bình): Năng suất nghiền 400 - 500 kg/h - Máy nghiền. .. lưới nghiền lọt qua, hạt không qua lỗ sàng đưa buồng nghiền để nghiền tiếp - Các thông số thiết kế chủ yếu máy nghiền trình bày chương - Năng suất máy thiết kế 1075 kg/h CHƯƠNG IV TÍNH TỐN VÀ THIẾT