- Người ta có thể phân loại máy sàng theo các cách sau:
+ Theo cách làm việc: Chia ra loại sàng đứng yên và sàng chuyển động. + Theo hình dạng của lưới: Chia ra loại phẳng loại hình thùng.
Trang 34 + Theo lỗ lưới: Chia ra loại rãnh và loại lỗ.
Sàng đứng yên: Thực tế loại này được dùng ít vì năng suất thấp. cấu tạo gồm tấm thép có các rãnh đặt nghiên một góc 20÷25°. Vật liệu được đổ vào sàng, các hạt nhỏ đi qua lỗ, còn cục lớn trượt theo mặt sàng. Loại này có ưu điểm đơn giản, rẻ, vận hành đơn giản dễ dàng.
Sàng chuyển động: sàng chuyển động có loại đĩa, loại trục lăn, loại thùng, loại xích.
Sàng hình thùng: Được dùng rộng rãi trong kỹ thuật. Cấu tạo gồm một thùng quay, trên mặt thùng (thành thùng) có đục lỗ nhỏ điều đặn. Sàng đặc nghiên 1 góc nhỏ. Vật liệu vào thùng, hạt nhỏ chui qua lỗ thùng, còn hạt lớn không lọt qua thì chuyển động dọc theo thùng ra ngoài.
Sàng hình thùng có kiểu đặt lệch một góc 2÷9°, có kiểu hình nón, vật liệu chuyển động theo độ dốc của nón, có kiểu hình lăng trụ sáu cạnh hay tám cạnh.
Sàng loại này có thể lắp lưới có lỗ khác nhau và lắp theo 2 cách là nối tiếp theo chiều dài hoặc lắp đồng tâm. Loại sàng hình thùng có nhược điểm phân loại kém hơn sàng rung hay sàng lắc. mặt khác khi dùng có tiếng ồn, không tận dụng hết mặt sàng, nặng nề và nhiều bụi.
Hình 4.13 Sàng thùng
Sàng lắc: là loại rất phổ biến cấu tạo gồm một thùng chữ nhật trong có lắp lưới lỗ sàng chuyển động lắc nhờ bánh xe lệch hay có cơ cấu cam. Sàng đặt nghiêng một góc 7÷14°. Thùng đặt trên bốn hay sáu thanh đàn hồi 3. Sàng chuyển động lắc nhờ cơ cấu lệch tâm 4 và tay biên 5. Số vòng quay 300 đến 500 vòng/phút. Sàng có thể làm việc theo phương pháp khô hay ướt. Ưu điểm của sàng lắc là năng suất cao, chắc chắn, sử dụng và lắp ghép dễ dàng. Nhưng có nhược điểm là cấu tạo không cân bằng nên làm rung chuyển khi làm việc, vì vậy phải có bệ đặt. Có 2 loại sàng lắc ngang và sàng lắc vòng.
Sàng lắc ngang: Sàng lắc ngang có 2 loại là treo và chống. Loại treo tuy kết cấu không gọn nhưng do các thanh treo chỉ đơn giản chịu kéo nên được sử dụng rộng rãi hơn loại chống.
Trang 35
Hình 4.14 Sàng lắc ngang
1-mặt sàng; 2- các thanh treo sàng; 3- thanh kéo đẩy sàng; 4- bánh quay lệch tâm; 5- bộ truyền động đai.
Đầu các thanh treo và thanh kéo đẩy là các khớp xoay trơn độ lệch tâm giữa đầu thanh kéo đẩy với trục truyền động bánh đai từ 0,5 – 1 cm. Khi được truyền trục bánh đai quay nhanh làm cho khối lệch tâm quay theo. Đầu các thanh kéo đẩy quay tròn sẽ làm các thanh này kéo qua lại mặt sàng, tức là làm mặt sàng lắc qua lại theo phương nằm ngang.
Sàng lắc vòng: Mặt sàng có kích thước 3,5 x 1,5m, tầng số dao động từ 600 đến 1400 lần/phút, biên độ dao động gấp đôi độ lệch tâm của trục khuỷu khoảng 8mm. Mặt sàng đặt nghiêng so với phương ngang 10 - 15𝑜. Tùy theo cách bố trí mặt sàng mà người ta đặt 1 hoặc 2 mặt sàng song song với nhau. Các đối trọng giữ ổn định cho máy sàng, đồng thời giúp mặt sàng vượt qua các điểm chết khi trục lệch tâm quay. Khi trục quay, do có độ lệch tâm mà sàng được nâng lên, hạ xuống, đưa về hai bên theo quỹ đạo vòng tròn. Do đó lọt qua mặt sàng rơi xuống. Loại này đơn giản, dễ sử dụng.
Trang 36
Hình 4.15 Sàng lắc vòng
1- Mặt sàng; 2- Thanh treo sàng; 3- Trục khuỷu đối xứng ; 4 -Đối trọng ; 5- Bệ máy ; 6- Bộ truyền đai
Sàng rung: Loại này được dùng rộng rãi, sàng có thể lắp phẳng hay nghiêng, sàng rung nhờ cơ cấu đặc biệt, số lần rung khoảng 900 đến 1500 trong 1 phút ( có khi đến 3600 ), biên độ dao động khoảng 0,5÷13 mm. Do không bị giữ cứng hoàn toàn, nên sự dao động ở các điểm trên bề mặt sàng không đồng nhất và phụ thuộc vào vận tốc góc của trục, vào sự đàn hồi của lò xo, vào sự chuyển động của sàng và vật liệu….sàng rung có 2 loại sàng rung có hướng và sàng rung vô hướng.
Hình 4.16 Sàng rung có hướng
1- Thành sàng; 2- Mặt sàng ; 3- Động cơ điện; 4- Bộ phận gây chấn; 5- Bệ sàng; 6- Nhíp chịu uốn; 7- Lò xo chịu nén.
Trang 37
Sàng rung có hướng: Loại sàng này không những sàng, phân loại đá, vật liệu xây dựng mà còn được sử dụng ở nhiều lĩnh vực như cơ khí, trồng trọt. Nhờ sự rung mặt sàng mà vật liệu không những được phân loại theo kích thước mà còn theo khối lượng riêng và chất lượng vật liệu.
Mặt sàng có kích thước 1,2 x 3 mét, được đặt nằm ngang dao động với tầng số 80 lần/phút, biên độ dao động 8÷10 mm. Động cơ điện có công suất 5 ÷ 6 kw. Nhíp đặt vuông góc với hướng chấn động để chịu lực uốn lò xo đặt song song để chịu nén. Bộ gây chấn động gồm 2 trục cam có bánh lệch tâm song song quay cùng tốc độ và ngược chiều nhau.
Khi được truyền cơ năng từ động năng tới các bánh lệch tâm sẽ quay nhanh, gây chấn động làm rung mặt sàng và vật liệu như đá, sỏi, thạch cao, hạt… Do đó vật liệu hợp cỡ sẽ lọt qua mắt sàng.
Loại này có ưu điểm là công suất cao, sàng được nhiều loại vật liệu. Năng suất riêng của mặt sàng lớn, từ 10 ÷ 80 𝑚3/ℎ cho 1 𝑚2 tương ứng với lổ mặt sàng từ 0,5 đến 7 cm.
Sàng rung vô hướng: Máy có kết cấu đơn giản, mặt sàng được đặt nghiêng với phương ngang một góc 10 ÷ 15𝑜, bộ gây chấn là một bánh lệch tâm. Khi được truyền động bánh lệch tâm quay nhanh gây rung động. Chấn động có quỹ đạo tròn, độ sàng chấn động có thể điều chỉnh. Máy sàng loại này được dùng nhiều trong thực tế.
Hình 4.17 Sàng rung vô hướng
1- Hộp sàng; 2- Lưới; 3- Lò so; 4- Trục; 5- Bánh đà; 6- Bộ phận chống cân bằng.
Kết luận: Dựa vào nguyên lý và kết cấu, qua một số phương án sàng trên ta thấy cơ cấu sàng thùng đơn giản dễ chế tạo giá thành rẻ, nên chọn cơ cấu sàng thùng để phân loại tách hạt ca cao sau khi cắt.
Trang 38
CHƯƠNG 5: SƠ ĐỒ HỆ THỐNG MÁY TÁCH VỎ CỨNG TRÁI CA CAO 5.1 Sơ đồ hành trình trái ca cao
Để cho việc thiết kế máy tách vỏ trái ca cao đạt hiệu quả tốt nhất nhóm tiến hành phân tích và vẽ sơ đồ hành trình của trái ca cao trong hệ thống máy tách vỏ trái ca cao.
Từ ca cao đầu vào sẽ được bộ phận dẫn hướng đưa trái ca cao đến bộ phận cắt để thực hiện quá trình tách vỏ, tuy nhiên, trong quá trình di chuyển trái ca cao sẽ bị đối hướng (tức ca cao sẽ không chạy dọc theo như mong muốn) vì thế sẽ có bộ phận sữa hướng đặt trước dao cắt nhằm khắc phục tình trạng đó. Sau khi hoàn thành việc tách vỏ, ca cao sẽ được rớt xuống máng dẫn và đến lồng quay để thực hiện việc sàng lọc hạt ca cao, sau đó hạt ca cao sẽ được thu gom bởi bộ phận thu gom hạt.
Trang 39
Trang 40
Trang 41
CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY TÁCH HẠT CA CAO
6.1 Nguyên lí làm việc
Hình 6.1 Sơ đồ máy tách hạt ca cao
Quả ca cao (1) từ nơi cấp liệu được băng tải (2) đưa đến bộ phận dẫn hướng (4), ca cao được đưa qua bộ phận cắt (6) dưới tác động của lực kéo từ 4 đĩa kéo được lắp song song dao cắt. 2 dao cắt (6) được bố trí ở giữa hai đĩa kéo để cắt vỏ quả ra làm đôi. Nhờ lò xo mà thanh cần có di chuyển đưa dao cắt theo biên dạng quả ca cao. Sau khi cắt xong, hạt và vỏ được đưa qua hệ thống sàng thùng (8) để tách hạt.
6.2 Tính toán trục rulo dẫn
Nguyên lý hoạt động của hệ thống rulo dẫn.
Hệ thống rulo dẫn được đặt nghiêng một góc so với mặt phẳng ngang như trong hình 1. Nguyên lý chính để giúp trái ca cao di chuyển dọc trục rulo là nhờ vào sự rung động giữ bề mặt tiếp xúc của rulo và trái ca cao bởi chuyển động quay ngược chiều với nhau của hai rulo dẫn. Ở trường hợp này cặp rulo chỉ có thể quay theo chiều như hình 6.1. Vì nếu quay theo chiều ngược lại, cặp rulo sẽ quay rất khó khăn và thậm chí còn gây ra hư hỏng hệ thống bởi khi quay theo chiều ngược lại trái ca cao sẽ có xu hướng bị kéo xuống giữa hai rulo, tạo ra lực ma sát lớn. Và nếu trái ca cao có kích thước nhỏ có thể sẽ chèn qua khe hở giữa hai rulo và gây cong vênh hệ thống.
Theo hình 6.1, trái ca cao tác dụng lên hệ thống rulo dẫn một lực P chính bằng trọng lượng của quả ca cao. Lực P này được phân tích thành hai thành phần lực: Px theo phương dọc trục và Py theo phương hướng kính của rulo dẫn.
Py là thành phần lực tác động trực tiếp lên cặp rulo dẫn và tạo ra lực ma sát chống lại chuyển động quay của cặp rulo. Vì vậy để rulo có thể quay được thì cần cung cấp mô
Trang 42
men quay có độ lớn sao cho lực vòng do nó sinh ra tại vị trí tiếp xúc có thể thắng được lực ma sát do quả ca cao tác dụng lên ống.
Px là thành phận lực có xu hướng kéo quả ca cao di chuyển dọc theo chiều trục của rulo để đến vùng cắt. tuy nhiên, để di chuyển được dọc theo chiều trục thì lực Px phải lớn hơn lực ma sát sinh ra giữa rulo và quả ca cao theo chiều dọc trục Fms1 , đồng nghĩa với việc góc nghiêng của hệ thống rulo dẫn so với mặt phẳng ngang phải lớn (Px = P.sin()). Tuy nhiên với ý tưởng thiết kế, hệ thống rulo dẫn sẽ nhận ca cao từ băng tải cấp liệu một cách ngẫu nhiên không được định hướng trước, vì vậy hệ thống rulo dẫn vừa đóng vai trò là nơi tiếp nhận, sửa hướng và dẫn ca cao vào vùng cắt nên góc nghiêng của cụm rulo so với mặt phải ngang không được quá lớn để tránh trường hợp ca cao rơi quá nhanh xuống vùng cắt gây khó khăn cho việc sửa hướng và có thể tạo ra phế phẩm. Do đó, ca cao sẽ không thể trượt xuống được khi chỉ với tác dụng của lực kéo Px.
Trang 43
Hình 6.2 Mô hình phân tích lực trái ca cao tác dụng lên cặp rulo dẫn
Nguyên nhân chính cho sự chuyển động dọc trục của trái ca cao:
Trong mặt cắt A-A theo phương hướng kính của rulo, ta có được các thành phần lực tương tác giữ trái ca cao và rulo như sau:
- Py là thành phần lực của trái ca cao tác dụng trực tiếp theo phương vuông góc với rulo. Thành phần lực này được phân thành hai thành phần lực bằng nhau Pt tác dụng vào 2 rulo theo phương thẳng đứng như hình 1. Tại vị trí tiếp xúc của 1 rulo và trái ca cao Pt
được phân tích thành 2 thành phần lực là Pt1 theo phương hướng kính và Pt2 theo phương tiếp tuyến với rulo.
- Pt2 tác dụng vào rulo theo hướng ngược với hướng của véc tơ vận tốc tại vị trái tiếp xúc nên thành phần này sẽ kềm hãm chuyển động quay của rulo.
- Pt1 tác dụng vào rulo theo phương hướng kính và sinh ra phản lực N Tại vị trí tiếp xúc, có cùng độ lớn nhưng ngược hướng với Pt1. Tại vị trí tiếp xúc này sinh ra lực ma sát có phương tiếp tuyến với rulo và ngược chiều với véc tơ vận tốc tại vị trí đó khi rulo quay (cùng chiều với Pt2) và có độ lớn được tính như sau: Fms = N.μ
Trong đó: μ là hệ số ma sát giữa trái ca cao và vật liệu làm rulo.
Ta gọi Fctv đặt tại vị trí tiếp xúc giữ rulo và trái ca cao là lực vòng do rulo sinh ra khi quay tròn. Để rulo quay được thì Fctv phải lớn hơn tổng các thành phần có xu hướng chống lại chuyển động quay đó (Fms + Pt2).
Trang 44
Mô men quay cần thiết Mct của rulo là: Mct = Fctv . R1
Trong đó: R1 là bán kính củ a rulo.
Ta gọi Fdưv là lượng chênh lệch độ lớn của Fctv và tổng lực (Fms + Pt2) khi rulo quay. Lực này cùng hướng với Fctv và có độ lớn được tính như sau: Fdưv = Fctv - (Fms + Pt2)
Hình 6.3 Phân tích thành phần lực tạo ra rung động giữ ca cao ra rulo
Theo hình 2. Tại 2 vị trí tiếp xúc của cặp rulo và trái ca cao ta có 2 thành phần lực
Fdưv cùng độ lớn. Tổng hợp 2 thành phần này ta được Fdư theo phương thẳng đứng, đây là thành phần lực có xu hướng nhấc bổng trái ca cao lên khỏi vị trí tiếp xúc một khoảng rất nhỏ Δy.
Trang 45
Tổng hợp lực Fdư và Px ta được Fk. Thành phần lực này giúp trái ca cao di chuyển dọc theo trục rulo bằng cách nhảy cóc với vận tốc v như được thể hiện trong hình 3. Theo nguyên lý này thì lực Fms1 sẽ không ảnh hưởng đến việc di chuyển dọc trục của cao cao.
Như đã phân tích ở trên thì vận tốc trái ca cao chạy xuống dọc rulo theo một phương trình phức tạp. Nên nhóm tiến hành thực nghiệm chọn vận tốc quay của rulo cũng như góc nghiêng để ca cao xuống đều và ổn định.
Tuy nhiên việc thay đổi một lúc cả tốc độ quay lẫn góc nghiêng sẽ rất khó cho việc tính toán, để dễ dàng kiểm tra và tinh toán nhóm thay đổi lần lượt từng yếu tố trong quá trình thí nghiệm.
- Yêu cầu đặt ra:
+ ca cao xuống đều, không quá nhanh để dao có thể cắt được. + Đi đúng hướng.
+ Tránh trường hợp ca cao văng ra ngoài. + Đảm bảo dao cắt ít nhất 45 trái/phút. - Nhóm thí nghiệm như sau:
+ Dụng cụ thí nghiệm. Một bộ biến tần. Động cơ. Đồng hồ bấm giờ. Thước đo góc. Cách làm
Ta dùng biến tần thay đổi tốc độ động cơ từ 0 đến 1440 vòng/ phút, đồng thời thay đổi góc nghiêng của rulo lần lượt từ 00 đến 900. Nhóm tiến hành thí nghiệm trong một phút và đếm số lượng ca cao rớt xuống dao cắt, đồng thời kiểm tra xem tốc độ rớt của ca cao có đạt các yêu cầu đặt ra hay không.
Trang 46
Bảng 6.1 Kết quả thí nghiệm tốc độ của trái ca cao Tốc độ quay của rulo Góc nghiên 50 (v/ph) 100 (v/ph) 150 (v/ph) 200 (v/ph) 250 (v/ph) 300 (v/ph) 350 (v/ph) 400 (v/ph) 450 (v/ph) 500 (v/ph) 50 10 Q 15 Q 18 Q 20 Q 28 Q 35 Q - - - - 100 11 Q 16 Q 23 Q 25 Q 33 Q 40 Q - - - - 150 13 Q 16 Q 23 Q 26 Q 37 Q 60 Q - - - - 200 13 Q 19 Q 24 Q 26 Q 42 Q 65 Q - - - - 250 13 Q 21 Q 26 Q 29 Q - - - - 300 14 Q 23 Q 30 Q 35 Q - - - - 350 16 Q 24 Q 31 Q 37 Q - - - - 400 17 Q 26 Q 31 Q 39 Q - - - - 450 - - - - 500 - - - - 550 - - - - 600 - - - - - Chú thích
Q: Kí hiệu của từ quả
-: Với góc và tốc độ này thì ca cao sẽ bị văng ra ngoài.
Từ kết quả thí nghiệm trên ta chọn góc từ 100 – 200, ứng với tốc độ quay của