4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
3.2.4. Bộ phận tạo hình sản phẩm
Bộ phận tạo hình sản phẩm là bộ phận quan trọng nhất trong “Hệ thống tráng hấp bánh đa tự động”. Nó là bộ phận quyết định đến hình dạng và kích thước sản phẩm. Do yêu cầu thị trường cần các sản phẩm bánh dạng tròn, vuông và độ dày của bánh thay đổi tùy ý. Vì thế phải thiết kế, chế tạo khung định hình cho hệ thống, có thể thay đổi tùy ý từ dạng tròn sang dạng vuông hay ngược lại mà vẫn giữ được tính liên tục mà không thay đổi kết cấu của máy. Vì vậy, yêu cầu thiết kế khung định hình cho bánh là rất quan trọng và cần thiết. Sau đay là các giải pháp thiết kế khung định hình.
20
a. Cấu tạo
Hình 3.7: Tạo hình bằng băng tải 1. Băng tải tạo hình.
2. Nơi chứa bột. 3. Băng tải hấp
b. Nguyên lý làm việc
Khi máy hoạt động, bột được cấp vào nơi chứa bột (2), băng tải hấp (3) và băng tải tạo hình (1) di chuyển với vận tốc như nhau thì bánh tráng được tạo ra nhờ các lỗ tròn được khoét trên băng tải tạo hình.
c. Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm:
o Dễ chế tạo.
o Chi phí chế tạo thấp. - Nhược điểm:
o Không điều chỉnh được đường kính và chiều dày sản phẩm.
o Sản phẩm không đạt được yêu cầu về chất lượng (sản phẩm thường bị lem).
o Không đạt được tính linh hoạt và liên tục trong quá trình sản xuất (không sản xuất được bánh hình vuông).
21 Hình 3.8: Hệ thống tráng kiểu băng tải tạo hình
3.2.5.2. Tạo hình nhờ hệ thống cam rãnh ( khung tạo hình)
a. Cấu tạo 1 8 9 7 2 3 4 5 Hình 3.9: Cấu tạo bộ phận định hình sản phẩm
22
Cấu tạo chính của bộ phận tạo hình. 1- Cam định hình
2- Thanh gạt bột 1 3- Thanh gạt bột 2 4- Thanh trượt ngang 5- Con trượt ngang 6- Máng chứa bột
7- Tấm thủy tinh đỡ băng tải 8- Gối đỡ cam
9- Khung đỡ
b.Nguyên lý làm việc
Khi cam (1) quay với vận tốc dài v1 bằng với vận tốc chuyển động của băng tải, nó sẽ kéo hai thanh gạt bột (2),(3) chuyển động vuông góc với chuyển động của băng tải nhờ trên cam có rãnh đã được chế tạo sẵn. Chuyển động thẳng tuần hoàn của hai thanh gạc cùng với chuyển động của băng tải tạo nên hình dạng tròn cho bánh tráng khi ra khỏi máng chứa bột (6).
c. Ưu, nhược điểm. - Ưu điểm:
o Chất lượng sản phẩm cao.
o Có thể thay đổi được độ dày sản phẩm trong quá trình sản xuất.
o Mang tính ổn định cao.
o Có tính liên tục trong quá trình sản xuất.
o Có thể chuyển đổi tạo ra sản phẩm tròn, hay vuông tùy ý mà không thay đổi kết cấu máy.
o Giá thành chế tạo không cao hơn phương pháp chấn hoặc cắt. - Nhược điểm:
o Độ khó chế tạo cao (cam rãnh tạo hình).
3.2.5.3. Chấn tạo hình, và cắt tạo hình a. Giới thiệu
Chấn hoặc cắt tạo hình là phương pháp sử dụng sản phẩm bánh từ máy sản xuất bánh đa vuông. Mang đi chấn hoặc cắt thành hình tròn bằng máy chấn, hoặc cắt tạo hình bằng máy cắt.
23 Hình 3.10: Máy cắt tạo hình
Hình 3.11: Máy chấn bánh tráng tròn
b. Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm.
o Bánh đạt chất lượng cao.
o Có thể thay đổi được đường kích sản phẩm thông qua các khuôn chấn, cắt khác nhau.
- Nhược điểm.
24
o Bỏ một lượng rất lớn phế phẩm sau khi chấn thành hình tròn. Lượng hao phí này làm tăng giá thành sản phẩm lên rất cao. Đây là một bất lợi rất lớn trong thời đại kinh tế thị trường cạnh tranh ngày càng khóc liệt.
o Nó không mang tính liên tục trong quá trình sản xuất.
3.5.2.4. Lựa chọn phương án
Thông qua quá trình phân tích, đánh giá các phương án trên. Phương án tạo hình sản phẩm bằng khung định hình là lựa chọn hợp lý nhất. Mang nhiều yêu điểm nhất trong các phương án trên. Tuy nhiên khi chọn phương án này thì thì chú ý đến độ khó chế tạo.
3.5.2.5. Chọn phương án tối ưu cho hệ thống
Dựa vào những ưu điểm và khuyết điểm của các phương án trên, ta chọn tập hợp các phương án tối ưu cho hệ thống tráng hấp bánh đa tự động.
Các bộ phận Phương pháp tối ưu
Bộ phận cấp bột Bộ phận cấp bột bằng máng hộp có điều chỉnh lưu lượng Bộ phận tạo hình Định hình bằng cam rãnh
Bộ phận hấp Dùng tủ hấp có hơi cấp từ nồi hơi nhỏ
25
a. Cấu tạo hệ thống tráng hấp bánh đa tự động
1 3 4 2 5 7 6 8 9 10 11 Hình 3.13: Sơ đồ hệ thống tráng hấp bánh đa tự động 1. Bộ phận cấp bột 7. Nồi hấp 2 2. Ống đẫn bột 8. Bộ phận lấy bánh 3. Con lăn dẫn 9. Ống dẫn khí
4. Bộ phận tạo hình 1 10. Nồi hơi
5. Nồi hấp 1 11. băng tải hấp
6. Bộ phận tạo hình 2
b.Nguyên lý hoạt động của hệ thống sản xuất bánh đa tự động
Bột làm bánh được đưa vào bộ phận cấp bột (1), bồ phận cấp bột có nhiệm vụ trộn đều bột và cấp vào bộ phận tạo hình 1 (4) thông qua ống dẫn có điều chỉnh lưu lượng bột bằng van tiết lưu. Sau đó, bột sẽ dính vào băng tải hấp đi qua khe hở của máng tráng của bộ phận tạo hình tạo thành bánh tráng qua nồ hấp 1(5) để bánh được kết tinh. Bánh tiếp tục theo băng tải qua bộ phận tạo hình 2 để tráng thêm 1. Sau đó, bánh được qua nồi hấp 2 (7) để hấp chin bánh trước khi qua bộ phận lấy bánh(8) để mang phơi hoặc mang đi sấy khô.
26 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN
CỦA HỆ THỐNG TRÁNG BÁNH ĐA TỰ ĐỘNG 4.1.Thiết kế hệ thống cấp bột 4.1.1. Sơ đồ hệ thống cấp bột Hình 4.1: Hệ thống cấp bột 1- Nắp đậy. 5- Ống dẫn bột. 2- Bulong. 6- Cánh khuấy. 3- Thùng trộn. 7- Motor. 4- Khung đặt.
27 4.1.2. Thiết kế khâu trộn bột a. Thùng trộn Hình 4.2:Thùng trộn Thùng trộn có đường kính D = 500 mm. Chiều cao thùng trộn H = 500 mm. Chiều dày thùng: 2 mm. b. Khung đặt thùng chứa bột Hình 4.3: Khung đặt thùng chứa 4.1.3. Thiết kế bộ phận khuấy trộn a. Chọn loại cánh khuấy
Số liệu ban đầu: G=60 kg , 𝜗 = 1,698.10-3m2 /s , 𝜌 = 990 𝑘𝑔/m3. - Trong đó :
28
G : Khối lượng chất lỏng.
𝜗 : Độ nhớt chất lỏng.
𝜌 : Khối lượng riêng của chất lỏng.
Chọn cánh khuấy kiểu mái chèo có số vòng quay : n = 30 (vòng/phút)
b. Tính toán thiết bị khuấy
Thể tích chất lỏng trong thiết bị: V = 𝜋 𝐷 2 4 𝐻 = 𝐺 𝜌= 60 990= 0,06 𝑚3
Kích thước thiết bị khuấy:
- Chọn đường kính thiết bị D = 0.5 m
- Chiều cao mức lỏng trong thiết bị được xác định : H = 4𝑉
𝜋𝐷2= 4.0,08
𝜋(0.5)2 = 0,3 m - Chọn hệ số chứa đầy thiết bị là 𝛽= 𝐻
𝐻𝑇= 0,75 (chọn) - Chiều cao của thiết bị được xác định bởi công thức:
HT = 0,3
0,75 = 0,4 m.
c. Tính toán kích thước cánh khuấy
Tra bảng 4.4 tài liệu [3]
Với cánh khuấy dạng mái chèo bản 4 cánh nghiêng 45°, ta chọn:
𝐷
𝑑𝑘 = 3 => dk = 𝐷
3 = 0.5
3 = 0,17 m.
d. Chế độ thuỷ động trong thiết bị
Chọn tốc độ cánh khuấy n = 30 vòng/phút, quy đổi sẽ được n = 0,5 vòng/giây . Như vậy, chuẩn số Reynolds cánh khuấy được xác định:
𝑅𝑒𝑘 = 𝑛 𝑑𝑘 2
𝑣 = 0.5.(0,17 ) 2
1,698.10−3 = 8.51
Như vậy, thiết bị hoạt động trong chế độ chảy tầng.
e. Xác định chuẩn số công suất khuấy
Chuẩn số công suất được xác định theo công thức 4.17 tài liệu [3]: KN = Euk = C. Rek-m
Với C, m được xác định theo bảng 4.4 tài liệu [3] , từ bảng 4.4 đối với loại mái chèo C = 5,05 và m = 0.2
Như vậy, phương trình được viết lại
KN = Euk = 5,05 . (8.51)-0,2 = 3,29
29
N = KN𝜌𝑛3𝑑𝑘5= 3,29. 990. 0.53
. (0,17)5 = 0,057 kw
Chọn hiệu suất cánh khuấy 𝜂 = 0,92 và hệ số tải an toàn của động cơ là β =1,15. Như vậy, công suất động cơ cánh khuấy được xác định theo:
Ndc = 𝛽 𝑁
𝜂 = 1,15 0,057
0,92 = 0,071 kw ≈ 72 𝑊
Vậy công suất cho thiết bị khuấy P =72 (W)
30 4.2.Tính toán thiết kế khâu hấp
4.2.1. Xác định các kích thước tính toán của khâu hấp Sơ đồ cấu tạo nồi hấp Sơ đồ cấu tạo nồi hấp
Hình 4.5: Sơ đồ cấu tạo nồi hấp
4.2.2. Tính toán các kích thước nồi hấp a.Tính chiều dài nồi hấp. a.Tính chiều dài nồi hấp.
L = v.t (m)
v: vận tốc băng tải m/s được tính theo công thức sau. v = 1000x0.36/3600 = 0.1 m/s
t(s) : thời gian hấp bánh. t = t1 + t2 = 6 + 30 =36 (s)
L1 = v. t1 = 0.6 (m) chiều dài khoan hấp thứ nhất L2 = v. t2 = 3 (m) chiều dài khoan hấp thứ hai. L = l1 + l2 = 3 + 0.6 = 3,6 (m)
b.Tính chiều rộng băng tải hấp
Chiều rộng băng tải hấp được xác định bằng công thức: Wh = Wt - 2a’ (m)
Trong đó: Wt (m) là chiều rộng nồi hấp.
a: Khoản cách giữa mép băng tải tới biên nồi hấp. Wh: Chiều rộng băng tải hấp.
Suy ra Wt = 0,5 - 2.0,05 = 0,4 (m)
c.Tính toán chiều cao nồi hấp
Hh = h1 + h2 (m)
h1: Chiều cao từ đáy đến băng tải. h1 = 0,07 (m)
h2: Chiều cao từ băng tải đến nắp. h2 = 0,03 (m).
31
Suy ra:
Hh = 0.07 + 0.03 = 0.1 m
4.2.3. Tính toán nhiệt cho nồi hấp
Xác định hệ số tỏa nhiệt từ màng ngưng hơi nước đến thành trong của nồi hấp. Nhiệt độ vách thành trong của hộp:
tw = 99 oC (chọn). Nhiệt độ hơi bão hòa:
ts = 100 oC (chọn).
Nhiệt độ của màng nước ngưng:
𝑡𝑚 = (𝑡𝑠+ 𝑡𝑤)/2
𝑡𝑚 = (100 + 99)/2 = 99.5°𝐶
Tra bảng thông số vật lí của nước trên đường bão hòa tại tm = 99,5oC Ta được :
p = 958,5 kg/m^3 λ = 0,683 W/mK v = 0,296.10-6 m2
Nhiệt ẩn hóa tra theo hơi bão hòa ts = 100 oC là r = 2256,8 kJ/kg (bảng nước và hơi nước bảo hòa theo nhiệt độ).
Xác định đường kính tương đương của hộp : c b h dtđ 2. 2. (m) Trong đó: h là chiều cao hộp hấp. h = 0,1 m b là chiều rộng hộp hấp. b = 0,5 m c là cạnh nghiên hộp hấp. c = 0,288 m
Thế số vào công thức, ta được : dtđ =2𝑥0.1+0.5+2.0.288
32
Xem nồi hấp như ống nằm ngang với đường kính là 𝑑𝑡đ = 0.4 (m) thì hệ số tỏa nhiệt 𝛼1 được xác định theo công thức sau :
𝛼1 = 0.72√ 𝜌. 𝑔. 𝑟. 𝜆 3 𝑣. đ(𝑡𝑠− 𝑡𝑤) 4 𝛼1 = 0.72√958,5 . 9,81 . 2256800 . 0,683 3 0,296. 10−6. 0.4. (100 − 90) 4 = 6259
Nhiệt lượng do hơi cấp truyền qua nồi hấp.
𝑞 = 𝛼1. (𝑡𝑠− 𝑡𝑤)
𝑞 = 6259. (100 − 99) = 6259 W/𝑚2
Trong đó:
α1 là hệ số tỏa nhiệt. ts là nhiệt độ hơi bảo hòa.
tw là nhiệt độ vách thành trong hộp.
Xác định hệ số tỏa nhiệt từ vách nồi hấp đến môi trường xunh quanh.
𝛼2 = 𝑞
𝑡𝑤2− 𝑡𝑓
𝛼2 = 6259
95−25 = 89 W/𝑚2.K Trong đó:
𝑡𝑤2: Nhiệt độ thành ngoài của nồi hấp.
𝑡𝑓: Nhiệt độ môi trường bênh ngoài nồi hấp. Xác định hệ số truyền nhiệt k. Lớp cách nhiệt thành nồi hấp: Vật liệu SUS 304 Chiều dày δ1=1,5 mm Hệ số dẫn nhiệt λ1= 47,0 W/m.K 𝑘 = 1 1 𝛼1+ 𝛿1 𝜆1+ 1 𝛼2 = 87 W/𝑚2.K Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt.
33
Trong đó:
L1 là chiều dài nồi hấp thứ nhất.
L1 = 0.6 m
L2 là chiều dài nồ hấp thứ hai.
L2= 3 m
L1+L2 = 3,6 (m)
F = (2.0,1 + 2.0,288 + 0.5).3,6 + 4.3,14.0,42 = 6,6 (𝑚2) Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh.
𝑄𝑚𝑡 = 𝑘 . 𝐹. (𝑡𝑠− 𝑡𝑓)
𝑄𝑚𝑡 = 87.6,6. (100 − 25) = 43065 (W)
k là hệ số truyền nhiệt. ts là nhiệt độ hơi bảo hòa.
𝑡𝑓 là nhiệt độ môi trường bênh ngoài nồi hấp. Xác định nhiệt lượng có ích.
𝑄𝑐𝑖 = 𝐺𝑏. 𝐶𝑏(𝑡𝑏1− 𝑡𝑏0) (W) Trong đó:
𝐺𝑏(kg/s) - Lưu lượng khối lượng bột:
Gb = 1000.0.1.1,7
3600 = 0,047 kg/s Nhiệt dung riêng của bột:
𝐶𝑏 = 3652 J/kg.K Nhiệt độ hấp chín bột:
𝑡𝑏1 = 100 ℃
Nhiệt độ đầu vào của bột:
𝑡𝑏0 = 25 ℃ Thay số ta có :
34
Xác định lượng hơi nước tiêu hao trong một giờ. Từ phương trình cân bằng nhiệt:
𝑄𝑐𝑏 = 𝑄𝑐𝑖+ 𝑄𝑚𝑡 = 𝐺ℎ. 𝑟 (W) Trong đó:
r: Nhiệt ẩn hóa của hơi bảo hòa khô ở 100𝑜
r = 2257 (KJ/Kg) => 𝐺ℎ =𝑄𝑐𝑖+𝑄𝑚𝑡
𝑟 = [12873+43065
2257.1000 ] . 3600 = 89,2 (Kg/h) Giả sử hiệu suất sử dụng nhiệt của thiết bị hấp là 80%, khi đó:
𝐺ℎ =89,2
0.8 = 111,5 (Kg/h)
4.2.4. Tính toán băng tải hấp
a. Chiều rộng băng tải hấp
Băng tải là cơ cấu có nhiệm vụ vận chuyển lớp bột vào khâu hấp nên ta phải thiết kế sao cho chiều rộng băng tải phải hợp lý với nồi hấp và kích thước bánh tráng được làm ra.
Hình 4.6: Cấu tạo băng tải hấp Trong đó: Bt – Chiều rộng băng tải.
a – Chiều rộng dự trữ.
b – Đường kính của bánh đa.
Băng tải hấp được làm bằng vải đặt biệt. Có có tính chịu nhiệt cao. Thường dùng là vải Jean hoặc vải For.
35
a = 50 mm
Chiều rộng của băng tải được tính theo công thức thực nghiệm sau: Bt = b + 2a = 300 +2.50 = 400 (mm)
b.Tính công suất cần thiết để dẫn động băng tải hấp.
Hình 4.7: Sơ đồ băng tải và hộp hấp Với: 1.- Tang dẫn động. 2.- Băng tải. 3.- Tang đỡ. 4.- Nồi hấp 1. 5.- Nồi hấp 2.
Vì góc nghiêng của băng tải: β = 0 nên bột sau khi tráng đứng yên, không trượt trên băng tải.
- Công suất trên trục băng tải được tính theo công thức 7.138 tài liệu [4].
𝑁 = (𝑘1. 𝐿𝑛. 𝑣𝑡+ 15. 10−4𝑄𝐿 + 24. 10−4. 𝑄. 𝐻)𝑘2 (kW) Trong đó:
L – Chiều dài băng tải giữ 2 trục. L = 4.6 m
k - Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng của băng tải. k = 32 (chiều rộng băng tải B = 400)
G2 - năng suất khối lượng của băng tải. G2= 170 kg/h
vt: Vận tốc băng tải. vt = 0.1 m/s
36
N = (32.5.0,1 + 15.10-4.0.17.5)1.5 = 0,0306 (kW)
c. Xác định lực kéo của băng
Lực kéo băng tải được tính theo công thức 7.138 tài liệu [4].
𝑁 = 𝐹𝑘. 𝑉 1000
Với: Fk (N) – Lực kéo căng của băng.
N (kN) – Công suất dẫn động. V (m/s) – Vận tốc của băng . 𝐹𝑘 = 𝑁. 1000 𝑉 = 0,0306.1000 0,1 = 306 (𝑁)
Lực căng băng nhánh vào và nhánh ra được xác định theo công thức 7.139 và 7.140 tài liệu [4]. 𝑆𝑣 = 𝐹𝑘𝑒 𝑢.𝑎 𝑒𝑢.𝑎 − 1 𝑆𝑟 = 𝐹𝑘 𝑒𝑢.𝑎 − 1 Trong đó:
u = 0.25 – hệ số ma sát, eu.a = 2,19 ( Bảng 10.3 sách Máy trục – vận chuyển).
𝑆𝑣 = 𝐹𝑘𝑒 𝑢.𝑎 𝑒𝑢.𝑎 − 1= 306.2,19 2,19 − 1 = 563,14 (𝑁) 𝑆𝑟 = 𝐹𝑘 𝑒𝑢.𝑎− 1= 306 2,19 − 1= 257,14(𝑁)
4.2.5. Tính toán thiết kế tang trống chủ động a. Tính đường kính tang trống Dc a. Tính đường kính tang trống Dc
t
Chiều dài L và đường kính tang trống Dct của tang trống phụ thuộc vào chiều rộng băng và loại băng.
L = B + 100 (mm) Dc
t = (50 ÷ 120).i
Trong đó: B = 400 mm – chiều rộng băng tải. i = 1: số cốt vải.
L = 400 + 100 = 500 (mm) Dct = (50÷ 120)
37
Chọn Dc
t = 60 mm
b.Tính vỏ tang trống
Chọn vật liệu là inox 316, ứng suất uống cho phép [σu] = 150 kg/cm2; giới hạn chảy [σch] = 2400 kg/cm2.
c. Lực tác dụng lên tang trống
- Lực tác dụng lên tang trống được tính theo công thức 7.141 tài liệu [4] FR = 2Sv .sin(α0/2)
Trong đó:
R (N) – Lực tác dụng lên vỏ tang.
Sv (N) – Lực căng lớn nhất của băng tên nhánh vào. α0 = 180o – Góc ôm của băng.