(Đề tài NCKH) thiết kế máy bóc vỏ lụa đậu nành trong dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ÐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN MÃ SỐ: T2013-84 SKC005550 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ĐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN Mã số : T2013-84 Chủ nhiệm đề tài : GV NGUYỄN TẤT TOẢN TP HCM, Tháng 11 / Năm 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ĐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN Mã số : T2013-84 Chủ nhiệm đề tài : NGUYỄN TẤT TOẢN TP HCM, Tháng 11 / Năm 2014 T2014-84 Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài : Chủ trì đề tài : Nguyễn Tất Toản Đơn vị phối hợp : Khoa Cơ Khí Máy – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Trang T2014-84 MỤC LỤC Phần I : Mở đầu Phần II : Nội dung Chương : Tổng quan Chương : Các phương pháp hệ thống sấy Chương : Tính tốn thiết bị sấy 16 Chương : Kết luận kiến nghị 34 Tài liệu tham khảo 35 Trang T2014-84 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ MÁY Tp HCM, Ngày tháng 11 năm 2014 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung : - Tên đề tài : “THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ĐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN” - Mã số : T2014-84; - Chủ nhiệm : Nguyễn Tất Toản - Cơ quan chủ trì : Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM - Thời gian thực : tháng Mục tiêu : - Thiết kế dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn (pha chế giải khát với trái hương vị đường) Kết nghiên cứu: - Thiết kế máy bóc vỏ lụa đậu nành dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn Sản phẩm: - Bộ hồ sơ thiết kế máy : vẽ chi tiết, vẽ chế tạo, vẽ lắp Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - Khoa Cơ Khí Máy, trường Đại học SPKT Tp.HCM Trƣởng Đơn vị (ký, họ tên) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Trang T2014-84 INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title : “DESIGN GRAIN HULLER SOYBEAN’S SILK MACHINE IN - TOFU PRODUCTION SYSTEMS” - Code number : T2014 – 84 ; - Coordinator : Nguyen Tat Toan - Implementing institution : University of Technical Education HCMC - Duration : from 3/2014 to 11/2014 Objective(s) : - Design soybean’s silk grain huller machine Creativeness and innovativeness : Research results : - Design soybean’s silk grain huller machine Products : - The profile of machine design : detailed drawings, fabrication drawings, assembly drawings Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability : - Faculty of Machine Engineering - University of Technology and Education HCMC Trang T2014-84 PHẦN I : MỞ ĐẦU I Tổng quan tình hình nghiên cứu Trong nƣớc : Cây đậu tương (đậu nành) đóng góp phần lớn vào tổng sản lượng nông sản nước, loại thực phẩm chứa dồi chất dinh dưỡng cung cấp thị trường Cây đậu tương (đậu nành) ngày trồng phổ biến vùng nơng thơn sản lượng hàng năm tăng nhanh, trước tình hình việc kết hợp khí hóa để giải vấn đề suất đặt AI Tính cấp thiết đề tài : Việc sản xuất tàu hũ chín thủ công không suất cao cho người sản xuất khơng đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm chúng em định thực đề tài “ Thiết kế tính tốn dây chuyền sản xuất tàu hũ chín từ đậu nành Thi cơng mơ hình máy tách vỏ đậu nành” nhằm muốn phát huy khí hóa nơng nghiệp, tự động hóa sản xuất thực phẩm đồng thời làm tăng suất,đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm BI Mục tiêu đề tài : - Thiết kế máy bóc vỏ lụa đậu nành dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn IV Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu : - Đối tượng nghiên cứu : loại đậu nành có thị trường V Cách tiếp cận - Phƣơng pháp nghiên cứu : - Tham khảo tài liêụ nước liên quan đến sản xuất tàu hủ - Tham khảo số thiết bị có VI Nội dung nghiên cứu : - Tính tốn máy tách vỏ đậu nành Trang T2014-84 PHẦN II : NỘI DUNG CHƢƠNG : TỔNG QUAN VỀ CÂY ĐẬU TƢƠNG 2.1 Lịch sử nguồn gốc Cây đậu tương với tên khoa học Glycin max (L) Merrill, số trồng có lịch sử lâu đời lồi người Hình 2.1 Cây đậu tương 2.2 Tình hình sản xuất đậu tƣơng giới 2.3 Tình hình sản xuất đậu tƣơng Việt Nam 2.4 Đặc điểm thực vật đậu tƣơng 2.5 Phân loại theo kích thƣớc 2.5.1 Theo đặc điểm hình thái 2.5.2 Theo thời gian sinh trưởng 2.6 Hàm lƣợng dinh dƣỡng đậu tƣơng Hạt đậu tương có thành phần ding dưỡng cao, hàm lượng protein bình quân từ 35,5-40%, lipit từ 12-24%, hydrat bon từ 10-16%; Trong protein gạo tẻ đạt 6,2-12%; protein ngô 9,8-13,2%; thịt bò 21%; thịt gà 20%; Cá 17-20%; trứng 13-14,8% Như vậy, protein đậu tương có phẩm chất tốt prơtein có nguồn gốc thực vật khác Trang T2014-84 4.5 Tính tốn truyền xích 4.5.1 Chọn loại xích Vì tải trọng xích va đập nhẹ, vận tốc thấp nên chọn xích lăn 4.5.2 Xác định thơng số xích truyền Với ux =1,15 Theo bảng 5.4 Tài liệu ta chọn số đĩa xích nhỏ z1 = 30 Số đĩa xích lớn: z2 = ux.z1 = 1,15*30 = 35 < zmax = 120 Theo công thức 5.3 Tài liệu ta có cơng thức tính tốn: Pt = P.k.kz.kn z1 = 30 => kz = 25/z1 = 0,83 Chọn n01 = 200 (vg/ph) => kn = n01/nhgt = 200/218=0,92 Theo công thức 5.4 bảng 5.6 Tài liệu ta có: K = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc K0 = (tâm đĩa xích so với phương ngang k = 1*1*1*1,3*1,2*1,25 = 1.95 Thay vào công thức 5.3 ta được: Pt = 1,08*0,83*0,92=0,83 (kw) Thấy [p]≥ Ta thấy [p] ≤ 1,27 Theo bảng 5.5 Tài liệu với k01, xích dãy Ta chọn bước xích p= 12,7 (mm) Khoảng cách trục: Trang 51 T2014-84 a = 50.p = 50.12,7 = 635(mm) Theo công thức 5.12 Tài liệu ta có số mắt xích: 2a x= p x= Lấy số mắt xích chẵn: x = 132 Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 Tài liệu ac = a + 0,5(xc – x)p = 635 + 0,5(132 – 131,2).12,7 = 1640,08 (mm) Để xích khơng chịu lực căng lớn ta giảm a lượng ∆a ∆a = 0,005.a = 2,54 (mm) Do a = 1640,08 – 2,54 = 1637,54 (mm) Số lần va đập xích theo cơng thức 5.14 Tài liệu i = 15 z1.n 30.218 = 3,3 ≤ [i]= 25 x = 15.132 4.5.3 Kiểm nghiệm xích độ bền Theo công thức 5.15 Tài liệu s= Theo bảng 5.2 Tài liệu ta có tải trọng phá hỏng Q = (kN) Khối lượng mét xích q1 = 0,35 kg Kđ = 1,7 (chế độ làm việc trung bình) v= z t.n 1 60000 ⇒ = 30.12,7.218 60000 = 1,38(v / ph) = 1000.1,08 = F t 2 Fv -lực căng lực li tâm sinh ra: Fv = q.v = 0,35*1,38 = 0,67 (N) F0 -lực căng nhánh xích bị động sinh ra: F0 = 9,81.kf.q.a Với f = 0,015.a = 9,5 Trang 52 T2014-84 Lấy kf = (vì góc nghiêng đường nối tâm < 40 ) => F0 = 9,81*4*1,38*0,635= 34,39 (N) Do đó: Theo bảng 5.10 Tài liệu với n = 200 vg/ph, [s] = 7.8 Vậy s > [s] : truyền xích đảm bảo đủ bền 4.5.4 Đường kính đĩa xích Theo cơng thức 5.17 bảng 13.4 Tài liệu 1: d = sin( d2 = sin( Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích: theo cơng thức 5.18 Tài liệu ta có:  H = 0,47 kr (Ft kđ + Fvđ )E / A.kd ≤ [σH ] Trong đó: Kr : Hệ số xét đến ảnh hưởng số đĩa xích Kr1 = 0,36 Ứng với Z1 = 30 Kr2 = 0,325 Ứng với Z2 = 35 Kd = Do truyền xích dãy Kđ = 1,7 Hệ số tải trọng động Fvd = 0,58 Lực va đập dãy xích (N) -7 -7 Fvd = 13.10 n1.p m = 13.10 218.12,7 = 0,58 (N) E Mođun đàn hồi: E = 2,1.10 MPa A = 39,6 diện tích chiếu lề (tra theo bảng 5.12 Tài liệu 1) [σ H ] ứng suất tiếp xúc cho phép tra theo bảng 5.11 Tài liệu Ứng suất tiếp xúc đĩa xích Trang 53 T2014-84 σ H1 Ứng suất tiếp xúc đĩa xích σ H2 Như theo Bảng 5.11 Tài liệu để đảm bảo độ bền tiếp xúc cho đĩa xích ta dùng thép C45 tơi cải thiện đạt độ vấn bề mặt HB = 170 Ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ H Thấy: σ ≤ ] = 500 (MPa) [σ H ] nên đảm bảo độ bền tiếp xúc H 4.5.5 Xác định lực tác dụng lên trục P r = Kx F t Với Kx : hệ số bể đến trọng lượng tính xích Kx = 1,15(do truyền nằm ngang)  Pr = 1,15.728,61= 837,9 (N) 4.6 Tính tốn quạt hút Dựa vào điều kiện bụi vỏ cần đưa ta chọn tính tốn cho quạt ly tâm Ngun lý vận hành Dịng khí vào ống vỏ theo hướng dọc trục, sau quay góc 90 chuyển động rãnh cánh từ tâm ngồi Sau đó, dịng khí vào vỏ xoắn ốc thổi ngồi 4.6.1 Tính sức gió cần thiết để thổi vỏ mà không ảnh hưởng đến hạt đậu Lực nâng hạt đậu dịng khí theo công thức Newton : = ρ.Fm1 Vs1 (5.2 – Tài liệu 3) Trong : : Lực nâng hạt đậu dịng khí (N) : Hệ số cản khí động hạt ρ : Khối lượng riêng khơng khí (kg/m ) Fm1 :Diện tích tiết diện cắt ngang hạt (m ) Vs1 : Vận tốc hạt dịng khí (m/s) Ta có : Trang 54 T2014-84 = 0,152 (bảng 5.3 - Tài liệu 3) ρ = 1.2 kg/m Hạt đậu có hình trụ : Fm1 = a/2.b = 2.3,15.3,1.9,4 = 183 (mm2) Vs1 = 2,4 ( 5.5 - Tài liệu 3)  : khối lượng riêng hạt đậu = 721(kg/m ) (tra trang web www.simetric.co.uk/materials.htm) Trong : l= a.b.c = = 6,7 (mm) ( 5.6 – Tài liệu 3) a ,b,c : Là bề rộng, cao, dày hạt đậu Vậy lực nâng hạt đậu dịng khí : -3 = 0,152.1,2.183.10 13,5 = 6.1 (N) Vậy vận tốc cân dịng khí hạt : 13,5(m/s) Nghĩa Vs = 13,5(m/s) hạt cân với dịng khí cịn vỏ đậu thổi * Cách đo khối lượng vỏ đậu: Dùng cân lò xo 5kg thực 10 lần đo, lấy giá trị trung bình Cân 3120 vỏ, xử lý số liệu 10 lần đo : 50 gam Ta có :3120 vỏ→ vỏ→ hạt → Trang 55 T2014-84 (trang 65 - Tài liệu 4) 4.6.2 Tính tốn khối lượng riêng vỏ Gọi x số lượng vỏ hạt đậu tương: Ta có : 0,184*x 0,016*x = 721000 → x = 3605000 (vỏ, hạt) Khối lượng vỏ m3 hạt chưa bóc: x = 0,016 3605000 = 57680 gam Khối lượng hạt m3 hạt chưa bóc: = = 663320 gam Thể tích hạt m hạt chưa bóc : Thể tích vỏ m hạt chưa bóc : Vậy khối lượng riêng vỏ m : 0,154 m 1m 3 Khối lượng riêng hạt khối lượng riêng vỏ : Với Vs = 13,5(m/s) hạt cân với dịng khí Vvc = 6,45 ( m/s ) vỏ khơng thổi Ta có 6,45 ≤ Vv ≤ 13,5 Vậy chọn Vct = 10 (m/s) đảm bảo hạt giữ lại vỏ quạt gió thổi 4.6.3 Xác định bề rộng quạt Lấy bề rộng quạt chiều rộng trục công tác a = 0,05 (m) Chiều cao cửa : b = 0,03 (m) 4.6.4 Mức chi phí khơng khí V = λ.qs (III.290 / trang 274 – Tài liệu 5) qs = 0,174 : Năng suất cần thực 1s λ : Lượng khơng khí cần thiết để làm 1kg hỗn hợp Lấy λ = 2(m /s) (trang 274 – Tài liệu 5) Trang 56 T2014-84 → V = 0,175.2 = 0,348 (m /s) 4.6.5 Xác định đường kính quạt ds : Đường kính cửa hút d1 : Đường kính vịng chân cánh quạt d2 : Đường kính vịng đỉnh cánh quạt Diện tích cửa vào cửa quạt : F= (III - 291 / trang 274 – Tài liệu 5) Vc : vận tốc dịng khí cửa vào, theo kinh nghiệm nên chọn Vc nằm giới hạn: Vv ≥ Vc ≥ 0,5 Vv (trang 274 – Tài liệu 5) ↔ 10 ≥ Vc≥ 0,5.10 ↔ 10 ≥ Vc ≥ ta chọn Vc = (m/s) ⇒ ds = 2.0,348 = 0,166 (m) 3,14.8 Đường kính d1, d2 chọn dựa vào biểu thức sau : d1 ≤ ds = 0,166 (m) ( trang 275 – Tài liệu 5) d2 ≥ 1,5.ds = 1,5.0,166 = 0,232 (m) Ta chọn d1 = 0,12 (m), d2 = 0,24 (m) Vì với d1, d2 ta có : (III-293 / trang 274 – Tài liệu 5) d = 0,12 0,24 = (thoả mãn nằm khoảng 1,75 ÷ 2) d1 Với d2 = 0,24 (m) → n= = = 796,18 (vòng/phút) Trang 57 T2014-84 Chọn n = 800 vịng/phút 4.6.6 Xác định áp suất tồn phần Áp suất tồn phần xác định theo cơng thức sau: H = Ht + Hd (2.3 / trang 30 - , Tài liệu 6) Ht: Cột áp tĩnh dùng để thắng lực cản ma sát quạt đường ống dẫn Đối với lực cản nội quạt lấy: Ht1 = 15; 20; 30 mm cột nước Ta chọn Ht1 = 20 mm cột nước = 1,96 (N/m ) Đối với lực cản đường ống gồm: Ht2 (2.7 / trang 30 - Tài liệu 6) ξ V 2.γ Ht3 = ∑ ( v ) (2.6 / Trang 30 – Tài liệu 6) Ht4 = 1,07 Ht5 = (trang 29 – Tài liệu 7) Trong : Ht2: Áp suất để thắng lực ma sát theo chiều dài đường ống l : Chiều dài đoạn ống : l = 1,75 m Tính hệ số ma sát đường ống: f = (đ2 / trang 25- Tài liệu 7) Trong : Trang 58 T2014-84 Re : Chuẩn số Reynolds, → f = < Re < = 0,02 Ht3 : Áp suất để thắng lực ma sát sinh đoạn ống bị gấp khúc : Hệ số tổn thất cục   = 0,03(bảng / trang 27- Tài liệu 7) γ = 1,2 (kg/m ): Khối lượng riêng khơng khí ĐKTC.Với: dtb : Đường kính ống dẫn xác định sau: d  tb dtb  2a.b = 2.(a + b) (2.8, 2.9, 2.10 / Trang 31 – Tài liệu 6) → dtb = 2.(a.b) = 2.0,3.0,5 a + b0,3 + 0,5 = 0,39 (m) Ht4 : Tổn áp qua lỗ thoát hạt vỏ = 0,2 m/s : Vận tốc qua bề mặt = 0,4 : Tỉ lệ khoảng trống khối hạt = : Số cửa Trang 59 T2014-84 Ht5 : Tổn áp qua lớp hạt = m/s : Vận tốc qua bề mặt lớp hạt a = 1,02.10 , b = 16 (trang 29 - Tài liệu 7) Vậy : Ht2 = 0,02.(10) Ht3 = 1,75.1,2 = (N/m2) 2.0,42 2 0,03.(10) 1,2 = 1,8 (N/m ) 2 Ht4 = 1,07 = 0,066 (N/m ) Ht5 = Cột áp động : (Vv ) Hd = γ Vậy : H = Ht1 + Ht2 + Ht3 = 1,96 + + 1,8 +0,066 + 11,45 + 38,4 = 58,67 (N/m ) 4.6.7 Công suất cần thiết quạt N= = =1576(W) (5.24 / trang 154 –Tài liệu 8) 4.6.8 Công suất động η : Hiệu suất quạt lấy η = 0,95  N= 1576 = 1658(w) = 1,658 KW 0,95 Vậy chọn động : 4AX90L4Y3 (bảng P1.3 / trang 236 – Tài liệu 1) Trang 60 T2014-84 CHƢƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận : Đề tài hoàn thành mục tiêu đề : - Phân tích phương pháp sản xuất tàu hũ chín từ đậu nành - Tính tốn thiết kế dây chuyền sản xuất tàu hũ chín - Hạn chế số lượng lao động - Thiết kế ,tính tốn chế tạo mơ hình máy tách vỏ đậu nành AI Kiến Nghị : Tác giả nhận thấy hướng phát triển đề tài lớn : sử dụng qui trình máy để xây dựng xưởng sản xuất đậu hũ công nghiệp có qui mơ lớn, vệ sinh, an tồn thực phẩm Trang 61 T2014-84 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS.Trịnh Chất – TS.Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, NXB Giáo Dục [2] Nguyễn Quang Lộc, Hệ thống máy làm đất trồng, NXB Đại Học Quốc Gia, Thành Phố Hồ Chí Minh – 2004 [3] Tơn Thất Minh, Giáo trình máy thiết bị chế biến lương thực, NXB Bách Khoa Hà Nội [4] Ths Ma Thị Phương, Bài giảng đậu phộng đậu tương, ĐH Nơng Lâm Thái Ngun, 2008 [5] Đồn Văn Điện – Nguyễn Bảng, Lý thuyết tính tốn máy nông nghiệp, ĐH Nông Lâm TPHCM, 1987 [6] TS Nguyễn Hay, Máy sau thu hoạch, ĐH Nông Lâm TPHCM, NXB ĐH Quốc Gia TPHCM, 2003 [7] Nguyễn Hùng Tâm, Quạt hệ thống, lựa chọn sử dụng tính tốn, Hiệu đính & bổ sung 2006, 2011 [8] TS Lê Xn Hịa – Ths Nguyễn Thị Bích Ngọc, Giáo trình bơm quạt máy nén, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, 2004 [9] Trần Minh Tuấn, Hệ Thống Máy Ly Tâm Đường, Luận Văn Tốt Nghiệp [10] TS Trần Xoa – TS Nguyễn Trọng Khng, Sổ Tay Q Trình Và Thiết Bị Cơng Nghệ Hóa Chất, Tập Trang 62 ... kế dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn (pha chế giải khát với trái hương vị đường) Kết nghiên cứu: - Thiết kế máy bóc vỏ lụa đậu nành dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn Sản phẩm: - Bộ hồ sơ thiết kế máy :... HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ĐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN Mã số : T2013-84 Chủ nhiệm đề tài : NGUYỄN TẤT TOẢN TP... THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ĐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN Mã số : T2013-84 Chủ nhiệm đề tài : GV NGUYỄN TẤT TOẢN TP HCM,