2. Hoàn thiện công nghệ chế tạo máy tạo viên thức ăn gia súc gia
2.2. Hoàn thiện công nghệ chế tạo cụm chi tiết chính của máy tạo viên là khuôn và lô ép.
khuôn và lô ép.
- Theo phân tích về lý thuyết ở phần trên, ta thấy quá trình tạo viên chỉ xảy ra trong buồng ép. Chất l−ợng của viên tạo ra muốn tốt thì phải hoàn toàn phụ thuộc vào khuôn ép và lô ép viên nên phần hoàn thiện công nghệ máy ép viên Ban chủ nhiệm dự án chủ yếu đi sâu vào hoàn thiện khuôn ép và quả lô ép viên.
2.2.1 Phân tích điều kiện làm việc của khuôn và lô ép.
+ Chịu tác dụng mài mòn cơ học.
Trong nguyên liệu tạo viên gồm nhiều loại nh− ngũ cốc, cám, chất xơ, khô dầu, khoáng vật có độ hạt thô. Ngoài ra còn lẫn các tạp vật nh− cát và các dị vật khác là các nhân tố gây ra ma sát làm cho khuôn ép, lô ép chịu mài mòn về cơ học.
+ Chịu áp lực lớn.
Để ép ra viên có hình dạng và độ chắc, bền nhất định thì khuôn và lô ép buộc phải chịu một áp lực rất lớn để tạo sức ép làm cho vật liệu thoát ra khỏi lỗ khuôn. Có tr−ờng hợp trở lực tại lỗ khuôn quá lớn đã gây ra vỡ khuôn điều đó cho thấy áp lực lên khuôn khi làm việc là rất lớn.
+ Chịu nhiệt độ cao.
Trong quá trình tạo viên, khuôn chịu sức ép co dãn của nguyên liệu ép làm cho sinh nhiệt, ngoài ra quả lô ép miết bột vào lỗ khuôn cũng gây ra ma sát phát sinh nhiệt vả lại trong nguyên công trộn liệu ng−ời ta sử dụng hơi n−ớc quá nhiệt để làm chín và sát khuẩn bột cũng làm cho nguyên liệu nóng lên ảnh h−ởng tới môi tr−ờng làm việc của khuôn và lô ép.
+ Chịu tác dụng ăn mòn hoá học.
Trong nguyên liệu của TACN để ép viên thông th−ờng bao gồm nhiều thành phần: bột ngũ cốc, khoáng chất, vitamin, kháng sinh, dầu, và n−ớc. D−ới tác dụng của nhiệt độ sinh ra phản ứng hoá học, ăn mòn khuôn và quả lô ép nhanh chóng.
Ph−ơng pháp sử dụng công nghệ cũng ảnh h−ởng tới tuổi thọ của khuôn và lô ép. Trộn liệu có gia nhiệt khác với trộn không gia nhiệt, nếu trộn có gia nhiệt bằng hơi bão hoà làm chín đồng thời kéo dài thời gian trộn chất l−ợng sẽ đ−ợc kỹ càng và đều thì sẽ giảm đ−ợc phụ tải của khuôn và quả lô ép, tăng tuổi thọ của khuôn và lô, giảm tiêu hao năng l−ợng cho máy.
+ Tham số kỹ thuật hình dạng lỗ, độ dày khuôn có ảnh h−ởng tới chất l−ợng viên.
Độ dày và hình dạng của lỗ khuôn, đối với chất l−ợng và hiệu suất ép có mối quan hệ mật thiết với nhau. Chọn đ−ờng kính lỗ của khuôn quá nhỏ độ dày quá lớn thì hiệu suất ép thấp, chi phí giá thành cao. Ng−ợc lại thì viên không chặt ảnh h−ởng đến chất l−ợng và hiệu quả tạo viên.
2.2.2. Lựa chọn các tham số hình học của khuôn ép
Những tham số của khuôn ép theo (hình 12) :
+ Hình dáng lỗ của các loại khuôn th−ờng dùng hiện nay( hình 12)
O1 1 L 2 3 4 d β I D R L E R L N L F T d Hình 12. Các hình dạng của lỗ ép.
* Với loại lỗ thẳng (1) gia công đơn giản nh−ng hiệu suất tạo viên thấp vì không có vùng giảm áp nên khi ra khỏi khuôn viên có độ nở lớn.
* Với loại lỗ côn cùng h−ớng với bậc (4), chỉ dùng thích ứng với gia công chất có bết dính cao đ−ờng kính viên lớn hơn > φ10mm và cho viên có khối l−ợng riêng thấp.
* Với loại lỗ có bậc phía ng−ợc lại (2) và lỗ khoét côn ngoài (3) đ−ợc sử dụng rộng rãi khi gia công viên có đ−ờng kính nhỏ hơn < 10mm. Loại lỗ này giảm bớt chiều dài hữu hiệu nên rút ngắn đ−ợc thời gian ép vật liệu trong lỗ, do có phần lỗ giảm áp tạo cho viên có độ dãn nở kích th−ớc đồng đều.
a/.Lựa chọn loại lỗ khuôn
Qua phân tích và đánh giá −u điểm chúng tôi nhận thấy sử dụng loại lỗ bậc (2) và lỗ côn ngoài (3) có −u điểm trong gia công viên và đang đ−ợc dùng phổ biến. Tuy có −u điểm nh− nhau nh−ng Dự án đã chọn loại lỗ bậc (2) là hình dạng lỗ dễ chế tạo khuôn. Vì loại lỗ kiểu này mức độ gia công lỗ trụ ngoài dễ hơn gia công lỗ côn ngoài.
b/. Lựa chọn chiều dày khuôn ( T ).
Độ dày của khuôn có ảnh h−ởng trực tiếp đến độ cứng, hiệu suất và chất l−ợng tạo viên. Trên thế giới ng−ời ta chọn độ dày của khuôn từ 25 ữ 125 mm.
Qua tham khảo bề dày khuôn theo đ−ờng kính lỗ tạo viên của các hãng nh− CPM (mỹ), Van Aarsen (Hà Lan) và Chính X−ơng (Trung Quốc), Dự án lựa chọn bề dày khuôn theo tỉ lệ giữa bề dày T của khuôn với đ−ờng kính lỗ d là T/d = 10 ữ 12.
c/. Lựa chọn độ dài hữu hiệu của lỗ khuôn L (độ dài phần nén).
Chiều dài hữu hiệu L của lỗ khuôn là phần chiều dài ép định hình vật liệu, nếu lỗ khuôn quá dài thì vật liệu ép trong lỗ khuôn cũng dài, sau khi ép viên quá chặt, cứng nh−ng hiệu suất ép thấp, chi phí năng l−ợng ép cao, ng−ợc lại thì viên sẽ bở, tỉ lệ hoá bột cao chất l−ợng viên kém.
Theo các đo đạc các mẫu khuôn ép của hãng Chính X−ơng Trung Quốc (một hãng liên kết sản xuất máy ép viên với hãng CPM) Dự án đã lựa chọn độ dài L hữu hiệu trên khuôn và đ−ờng kính lỗ khuôn d theo bảng sau: (Bảng 3)
d/. Lựa chọn đ−ờng kính lỗ liệu vào hình côn D của lỗ khuôn và góc côn (β).
Đ−ờng kính của lỗ liệu vào phải ứng với đ−ờng kính lỗ khuôn d nh− vậy có thể giảm đ−ợc lực cản vào lỗ của vật liệu thì sẽ lợi cho hiệu suất ép tạo viên.
Lỗ vào liệu có 3 kiểu hình là : lỗ thẳng, lỗ côn và lỗ cong.
Theo kết quả nghiên cứu thì lỗ vào liệu hình cong tốt nhất, kém nhất là lỗ thẳng nh−ng lỗ cong gia công rất khó phải có công cụ thiết bị chuyên dùng để gia công. Vì thế chỉ có hãng CPM gia công lỗ vào theo hình cong còn đa phần trên thế giới ng−ời ta sử dụng lỗ miệng vào hình côn.
Chọn lỗ miệng vào hình côn với đ−ờng kính D = (1,8 ữ 2)d theo mẫu khuôn của hãng Chính X−ơng và góc β = 350ữ 500. Chọn góc β = 450.
e/ Lựa chọn đ−ờng kính lỗ giảm áp.
Trong quá trình ép yêu cầu giảm lực cản thông qua lỗ khuôn nghĩa là sau khi ép với mức độ đã định thì cần phải giảm áp tạo hình và giảm thấp tỉ lệ đàn hồi.
Vì thế lỗ khuôn cần thiết kế làm 2 đoạn : đoạn vật liệu vào lỗ ép và đoạn vật liệu đàn hồi T = L + R ( R độ dài lỗ giảm áp). Th−ờng tỷ lệ đàn hồi của TAGS của viên là 1,1 ữ 1,2 so với lỗ ép.
Đ−ờng kính lỗ thoát (lỗ giảm áp) bằng 1,1 ữ 1,2 d theo các khuôn thông dụng của Chính X−ơng (Trung Quốc) đang sử dụng trong n−ớc.
f/ Tỷ lệ lỗ của khuôn.
Tỷ lệ lỗ trên bề mặt làm việc của khuôn nhiều hay ít có ảnh h−ởng rất lớn đến năng suất của máy tạo viên nh−ng nếu tăng tỷ lệ lỗ lên tới mức tối đa dễ gây yếu khuôn và khó khăn trong gia công và nhiệt luyện khuôn ép.
Chúng tôi lựa chọn tỷ lệ lỗ theo các khuôn thông dụng của Chính X−ơng, tỉ lệ lỗ 20% ữ 35% diện tích làm việc của khuôn.