5. Nội dung nghiên cứu
1.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo máy thái cắt
1.2.2.1. Bộ phận thái rau, cỏ, rơm nguyên lý làm việc là thái bằng một l−ỡi dao chuyển động (quay) và một l−ỡi dao cố định (tấm kê), đồng thời vật thái đ−ợc đ−ợc nén và đ−a vào dao thái. Nh− vậy, về nguyên lý cấu tạo, máy thái rau cỏ rơm th−ờng gồm (hình 1-3a) bộ phận thái có một số dao (th−ờng chuyển động quay) và một tấm kê 2; dao đ−ợc lắp vào đĩa hay cánh 3. hoặc
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 20
lắp vào trống 6; bộ phận cung cấp gồm 2 trục cuốn 4 kết hợp với dây chuyền cung cấp 5 để nén và đ−a vào bộ phận thái. Ngoài ra, máy có thể trang bị dây chuyền thu đoạn thái, lát thái, bộ phận động lực, bộ truyền động, khung...
a) b) c)
Hình 1-3. Sơ đồ các bộ phận thái rau cỏ rơm a-sơ đồ máy thái rau cỏ; b- bộ phận đĩa dao; c- bộ phận trống dao
Việc điều chỉnh độ dài đoạn thái đ−ợc thực hiện bằng 2 cách: hoặc thay đối số dao lắp ở trống hay hay đĩa dao hoặc thay đổi tỷ số truyền cho bộ phận cung cấp (cho hai trục cuốn và dây chuyền). Muốn có độ dài đoạn thái ngắn hơn ta có thể tăng tỷ số truyền (thay đổi các cặp bánh răng truyền động) cho bộ phận cung cấp quay chậm hơn hoặc có thể lắp tăng số dao, và ng−ợc lại…Ngoài ra còn phải giải quyết vấn đè đièu chỉnh khe hở giữa l−ỡi dao và tấm kê (khoảng 0.5-1 mm) để thái đ−ợc gọn, dễ. Dao thái rau cỏ rơm có cạnh sắc dạng l−ỡi thẳng hoặc cong (hình 1-3b) theo cung tròn hoặc dạng xoắn (hình 1-3c).
1.2.2.2. Bộ phận thái củ quả th−ờng theo nguyên lý làm việc của “bào gỗ”, nghĩa là l−ỡi dao lắp ở khe thủng của thân đĩa (hay trống) sẽ cắt, nạo vật thái đang tựa vào mặt thân lắp dao đó thành những mảnh lát (dày mỏng tùy theo khoảng cách từ l−ỡi dao đến mặt thân lắp dao), lát thái sẽ tr−ợt lên mặt dao, chui qua khe thủng mà thoát ra phía mặt kia của thân lắp dao. Nh− vậy, về nguyên lý cấu tạo, máy thái củ quả th−ờng có (hình 1- 4a).
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 21
- Bộ phận thái gồm một số dao 1 lắp vào đĩa 2 ở những khe thủng của đĩa hoặc lắp vào trống 4 cũng có những khe thủng (để lát thái chui qua): - bộ phận cấp liệu là một thùng đựng củ 3 mà thành tiếp giáp với đĩa (hay trống) có một khoảng diện tích hở để củ quả tiếp xúc với mặt đĩa và sẽ đ−ợc l−ỡi dao nạo thành lát; - bộ phận động lực và truyền động hay bộ phận quay tay đạp chân; - khung, đế máy.
a) b) c)
Hình 1- 4. Sơ đồ cấu tạo các bộ phận thái củ quả a- Sơ đồ máy thái củ quả; b- bộ phận đĩa dao thái củ quả; c- trống dao thái củ quả
- Bộ phận thái củ quả còn có kiểu ly tâm (hình 1-5) theo nguyên lý là củ quả xoay theo mâm 1, do lực li tâm sẽ văng ra, tựa sát vào thành thùng chứa củ 3, gặp các l−ỡi dao 2 lắp ở khe thủng của thành thùng, sẽ đ−ợc nạo thành nát, lọt ngoài thành thùng.
Kiểu ly tâm này nói chung có nh−ợc điểm là thái lát kém đều, mức tiêu thụ năng l−ợng riêng cao hơn. Nh−ng th−ờng có thể phối hợp với bộ phận rửa củ quả kiểu ly tâm (hình1-5), dể thái ngay sau khi rử rất tiện lợi.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 22
1.2.2.3. Bộ phận băm rau củ
+ Theo nguyên lý băm −ớt “băm bèo d−ới n−ớc” (hình 1-6a), nghĩa là rau, củ bỏ vào thùng đựng n−ớc, còn các dao băm lắp vào một trục quay (kiểu l−ỡi phay) băm vào khối rau củ vừa đ−ợc băm nhỏ vừa chuyển động xoay tròn cùng với n−ớc trong thùng và càng dễ đ−ợc băm nhỏ hơn.
Hình 1-6. Sơ đồ máy băm rau của- băm rau củ n−ớc; b- băm rau củ khô
Về nguyên lý cấu tạo, máy băm rau củ này th−ờng có: bộ phận băm gồm một số dao 1 lắp thành nhiều hàng trên trục quay 2 đ−ợc truyền động, có hai gối đỡ trên mặt thùng 3 chứa n−ớc và rau củ: cửa 5 xả rau củ đ2 băm (xả cả n−ớc); mô 6 để tăng tính chất đệm cho dao băm tốt hơn; nắp 7 dể che chắn bộ phận băm; bộ phận động lực và truyền động.
+ Theo nguyên lý băm khô: đ−ợc sử dụng rộng r2i hơn để băm rau củ quả cho lợn và gia cầm. Bộ phận băm khô th−ờng có (hình 1- 6b); bộ dao quay 1, bộ dao cố định 2 (làm nhiệm vụ các tầm kê), thùng chứa 3; bộ phận động lực và truyền động; bộ phận cấp liệu (dây chuyền).
1.2.2.4. Máy thái thân lá kiểu trống
Máy kiểu trống có dao lắp trên tang trống quay (hình 1-7). Thân lá cây đ−ợc cung cấp vào nhờ băng tải, và trống cuốn. Trống nén và trống cuốn luôn ép chặt thân là cây và đ−a vào để dao cắt theo từng đoạn. Sản phẩm đ−ợc thổi ra ngoài
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 23 . Hình 1-7 1.2.3. Các dạng đĩa cắt
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 24
1.3. Một số dạng máy thái cắt
* Máy thái băm đa năng: (hình 1-8). Thái củ quả, thái rau, thái sợi Máy thái rau đa chức năng-YQC-QJ660
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 25 Cấu hình máy: Model: YQC-QJ660 Điện áp: 380V/50hz Công suất: 1KW Năng suất: 130-660Kg/h Trọng l−ợng: 140Kg Công dụng:
Dùng để thái các loại củ, rau, quả theo các khuôn mẫu đ−ợc tạo bởi dao thái đi kèm.
Khả năng của máy
+ Thái con chỉ + Thái sợi
+ Thái định hình. + Thái lát mỏng
Ph−ơng pháp vận hành:
- Sau khi xác định đ−ợc loại hình sản phẩm muốn thái ng−ời công nhân cần một số thao tác nh− sau:
+ Chọn loại dao (trong bộ dao đi kèm)
+ Điều chỉnh tốc độ băng tải và tốc độ của dao chém bằng những thao tác đơn giản(sẽ đ−ợc h−ớng dẫn cụ thể trong thực tế).
* Máy thái lát đa năng trong nhà bếp (hình 1.10)
Model MFC23 MFC30 ðiện áp (V) 220 220 Công suất (Kw) 0.25 0.55 ðường kính dao (mm) 204 300 Năng suất (Kg/h) 120 150 Kích thước (mm) 275x580x455 350x760x610 Trọng lượng (Kg) 30 50
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 26
Hình 1.10
Công dụng: Dùng để thái các loại củ quả, các khuôn đ−ợc tạo bởi dao định hình đi kèm khả năng thái đ−ợc
- Thái con chì
- Thái sợi
- Thái định hình
- Thái lát mỏng
1.4. Tình hình sử dụng các máy chế biến ở Việt Nam và Thái Bình
Hiện nay tại Việt Nam và tại Thái Bình đ2 sử dụng một số máy chế biến thức ăn gia súc. Các máy đ−ợc sản xuất đơn chiếc và theo một số mẫu của n−ớc ngoài.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 27
Đặc tr−ng kỹ thuật máy cắt có: MTC-2
Tại Thái Bình, có một số cơ sở và doanh nghiệp nhỏ đ2 sản xuất máy phục vụ cho nông nghiệp. Trong đó có một số dạng máy thái cắt của Công ty Thiên Thuận và một số x−ởng cơ khí nhỏ, đ2 đáp ứng phần nào việc chế biến các sản phẩn Nông nghiệp của bà con nông dân.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 28
Kết luận ch−ơng 1
Thiết kế máy nói chung đang đứng tr−ớc một thử thách mới là phải rút ngắn thời gian thiết kế, giảm giá thành chế thử nhanh chóng cung cấp sản phẩm ra thị tr−ờng với giá thành hợp lý. Công nghệ CAD/CAE có thể đáp ứng đ−ợc các yêu cầu thiết kế hiện đại. Việc thiết kế đ−ợc tiến hành theo một số b−ớc, các b−ớc này chủ yếu sử dụng máy tính điện tử và phần mềm công nghiệp. Đây là một h−ớng hiện đại cần đ−ợc nghiên cứu và phát triển.
Máy thái cắt đ−ợc sử dụng rộng r2i trong chăn nuôi và sinh hoạt, máy có kết cấu đơn giản, nh−ng có đủ các bộ phân đặc tr−ng của một máy.
Máy thái cắt đ−ợc chọn để chứng minh một ph−ơng pháp thiết kế hiện đại, ph−ơng pháp cần đ−ợc áp dụng rộng r2i trong thời gian t−ơng lai.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 29
Ch−ơng 2
Tính toán thiết kế sơ bộ máy thái cắt 2.1. Thiết kế sơ bộ động học và động lực học
2.1.1. Chọn ph−ơng án thiết kế 2.1.1.1. ý t−ởng thiết kế 2.1.1.1. ý t−ởng thiết kế
- Thiết kế 1 kiểu máy thái cắt đa năng - Đối t−ợng: Máy thái cắt rau – củ – quả
- Quy mô: Thiết kế cho một seri máy cùng một kiểu, nh−ng xây dựng ph−ơng pháp tính toán thiết kế cho cả chủng loại máy; tr−ớc mắt thiết kế 1 máy loại nhỏ làm điển hình, sau này làm cơ sở tính toán thiết kế cho một loạt máy cỡ lớn hơn, sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau;
- Làm nền móng cho chế tạo hệ máy chế biến kiểu thái cắt tại Thái Bình.
2.1.1.2. Đặc điểm vật liệu thái cắt
Vật liệu thái cắt có thể theo tính chất của chúng: - Vật liệu mềm và dễ cắt dạng củ, quả
- Vật liệu mềm dễ cắt dạng rau t−ơi, bèo, thân cây ngô, cỏ voi... - Vật liệu mềm dai nh− rơm, rạ
2.1.1.3. Kiểu máy thái cắt vạn năng
Máy thái cắt. Máy thái đ−ợc dùng để thái các loại vật liệu mềm, cây, củ, quả để sử dụng trong nhiều tr−ờng hợp khác nhau, trong chế biến thức ăn cho ng−ời, cho gia súc.
Kiểu máy: Máy lát đĩa, đĩa đặt đứng và nằm. Cấp vật liệu bằng phễu.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 30
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý
Nguyên lý cơ bản của máy thái cắt là Động cơ chuyển động truyền cho bộ truyền đai để điều chỉnh tốc độ, puli bị động đ−ợc gắn trên trục chính lắp dao kiểu đĩa. Khi dao quay, sẽ cắt vật liệu. Sản phẩm cắt đ−ợc đ−a xuống d−ới và đ−ợc đẩy ra ngoài. Để có thể cắt đ−ợc, vật thái lát đ−ợc giữ nhờ cơ cấu ép từ trên xuống và dao thái lát có cạnh mỏng sắc đi vào vật liệu, tách vật liệu thành nhiều khối hoặc thành các đoạn khác nhau.
Đặt l−ỡi dao trên bề mặt đĩa sao cho cạnh sắc không nằm theo ph−ơng bán kính của đĩa để tăng khả năng kẹp đối với vật thái và tạo độ tr−ợt của l−ỡi dao. Tấm kê là thanh hoặc tấm thép đặt cố định, sử dụng giữ kẹp vật cắt. Có thể thiết kế góc mài của tấm kê 75-850-.
Bộ phận kẹp giữ vật liệu. Đối với vật liệu là thức ăn thân lá mềm, nếu không giữ chặt chúng sẽ bị kéo và không bị cắt đứt khi dao tác động lên vật. Có thể có nhiều các kẹp. Tấm ép kẹp cố định hoặc di động tùy theo vật liệu thái, để đấy vật liệu vào có thể dùng cơ cấu cuốn.
- Bộ phận đẩy vật liệu ra cũng tùy dạng vật liệu cắt: dùng máng ống dẫn hoặc dùng cơ cấu phun thổi
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 31
- Bộ phận đ−a vật liệu vào: Các máy công suất lớn, th−ờng đ−a bằng băng chuyền
2.1.2. Chọn kiểu máy
Đối với máy thái cắt rau củ quả dùng cho nhiều mục tiêu có 2 dạng cơ bản: Máy trục nằm ngang và máy trục đứng
Kiểu máy trục nằm ngang
Nguyên lý hoạt động: Khi nguyên liệu đ−a vào máy đến vị trí tựa vào mặt đĩa, khi dao quay sẽ thái sản phẩm thành miếng có chiều dày nhất định.
Hình 2.2 Máy thái cắt củ quả kiểu trục ngang a. Cấp vật liệu kiểu ngang; b. Cấp vật liệu kiểu máng nghiêng
Máy có dạng trục đặt nằm, đĩa cắt đặt đứng nh− (hình 2.2). Đĩa quay nhờ hệ thống truyền động. Trên đĩa cắt có lắp nhiều dao. Giữa các dao là các r2nh trống để đ−a sản phẩm cắt vào. Sau khi cắt sản phẩm đ−ợc dẫn ra qua máng. Củ quả là vật liệu ít bị biến dạng, không nh− các cây cỏ, nên chỉ cần cơ cấu đẩy vật liệu vào không cần cơ cấu ép đỡ kẹp vật liệu. Do dùng cho thái củ quả nên, không dùng máy thái kiểu trống, kiểu l−ỡi dao cong, không cần bộ phận giữ chặt.
Đĩa dao là tấm thép dạng tròn, trên đ−ợc lắp 2 hoặc 4 dao. L−ỡi dao có thể dạng thẳng. Phễu nạp liệu bằng thép dạng ống để dễ giữ củ quả. Đặt nằm ngang hay đặt nghiêng để vật liệu dễ trôi vào.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 32
Kiểu máy trục đứng
Hình 2.3Nguyên lý máy trục đứng
Máy trục đứng có kết cầu chung nh− máy trục nằm, có động cơ tạo nguồn lực, qua bộ phận truyền động để điều khiển tốc độ cắt, trục gá dao cắt đ−ợc đặt đứng, có nghĩa đĩa cắt sẽ nằm ngang.
Hình 2.4. Sơ đồ phân bố lực khi cắt kẹp
1-Tấm kê, 2-l−ỡi dao, 3- Vật thái
Kết cấu máy có một số đặc điểm: - Góc kẹp giữa l−ỡi dao và tấm kê
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 33
Để có thể thái đ−ợc vật liệu phải đ−ợc giữ hoặc kẹp, nh− (hình 2-4)
Tổng hợp lực Nb là lực tác động của dao vào vật liệu bị cắt và phản lực của tấm kẹp lên vật liệu. Lực này phải nhỏ hơn hoặc bằng tổng hợp lực ma sát giữa l−ỡi dao, tấm kê với vật liệu TA và TB.
Đối với máy thái kiểu đĩa: χ = 40-500, Máy kiểu trống: : χ = 24-300.
Khi cắt không tr−ợt, l−ỡi dao chỉ tác động lực và đi sâu vào vật, cắt không tr−ợt sảy ra khi cắt vật liệu nh− thân cây cỏ voi hoặc thân cây ngô, cắt củ sắn mang đặc tr−ng chặt;
Khi cắt có tr−ợt, là trong quá trình cắt l−ỡi dao vừa đi sâu vào vật liệu vừa tr−ợt trên mặt cắt, th−ờng sảy ra đối với vật liệu mềm, còn gọi là thái, nh− cắt khoai, cắt bèo.
Nh− vật, việc chọn kiểu máy trục đứng hay nằm ngang không ảnh h−ởng lớn đến thiết kế. Những yếu tố chính ảnh h−ởng đến quá trình cắt thái bằng l−ỡi dao.
Để cắt thái vật liệu đ−ợc thành đoạn (hay lát) bảo đảm chất l−ợng, giảm đ−ợc năng l−ợng cắt thái, ta cần xét đến một số yếu tố chính thức thuộc phạm vi dao thái và vật thái ảnh h−ởng đến quá trình cắt thái:
- áp suất riêng q (N/cm) của cạnh sắc l−ỡi dao trên vật thái, đây là yếu tố chủ yếu trực tiếp bảo đảm quá trình cắt đứt vật thái, ta cần xét đến một số yếu tố chính thuộc phạm vi dao thái và vật thái. Nếu gọi lực cắt cần thiết là Q(N) và độ dài đoạn l−ỡi dao là S(cm) thì: N cm
S Q q / ∆ = a) b)
Hình 2-5. Sơ đồ quá trình cắt thái bằng l−ỡi dao
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 34
Nếu cắt thái, chặt bổ (không tr−ợt) :
+ Đối với rơm q = 50 - 120 N/cm + Đối với cỏ q = 40 - 80 N/cm
+ Đối với củ quả q = 20 - 40 N/cm
Khi cắt thái các vật đàn hồi, áp suất riêng gây ra hai giai đoạn : đầu tiên là l−ỡi dao nên ép vật thái một đoạn, rồi đến cắt đứt vật thái (hình 2-5).
Trong quá trình l−ỡi dao đi vào vật thái còn phải khắc phục các lực ma sát T1 , do áp lực cản của vật thái tác động vào mặt bên của dao và T2 do vật thái dịch chuyển bị ép tác động vào mặt vát của cạnh sắc l−ỡi dao.
Nếu gọi Pt là lực cần thái thì: Q= Pt + T1 + T2cos σ. (σ- góc mái của l−ỡi dao)
- Các yếu tố chính thuộc về dao thái
Độ sắc s (mm) của cạnh sắc l−ỡi dao: chính là chiều dày s của nó (hình 2-6).
Hình 2-6. Cạnh sắc của l−ỡi