CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.4. THIẾT KẾHỆ THỐNG SẤY
4.4.2. Chế tạo hệ thống sấy bánh tráng sử dụng NLMT năng suất 25kg/mẻ
Theo sơ đồ nguyên lý được chọn ở trên, thiết bị sấy có hai bộ phận hấp thụ nhiệt BXMT: Hấp thụ trực tiếp là buồng sấy (collector 2), buồng sấy vừa làm nhiệm vụ chứa vật sấy vừa là một collector hấp thụ BXMT; và 1 collector Hấp thụ gián tiếp BXMT (collector 1).
Theo tính toán ở trên, chọn diện tích collector 1 là: 1,3 m2 Diện tích buồng sấy (collector 2): 12,3m2
Hiệu suất chung của 2 collector chọn: = 0,30
*Với Collector 1:
- Vật liệu trong suốt là kính trắng xây dựng dày 5mm;
- Tấm hấp thụ là tôn ziczắc mạ kẽm sơn đen dày 0,8mm;
- Luồng khí đi qua phía trên và dưới của tấm hấp thụ.
- Dài x rộng x cao: 3 x 1,3 x 0,1 m
* Với Collector 2:
- Tấm đậy trong suốt là nilong trong suốt dày 0.2mm;
- Phía dưới buồng sấy là tấm hấp thụ bằng nilong màu đen dày 0,5mm, mục đích vừa hấp thụ nhiệt và ngăn ngừa ký sinh trùng, hơi ẩm từ mặt đất xâm nhập lên vật sấy.
* Giàn sấy cũng có thể sử dựng như một giàn phơi thông minh.
Hình 4.7.Hình 3D Cấu tạo của giàn sấy a. Cấu tạo:
1- Khung (giá đỡ) được chế tạo bằng thép ống ϕ34x1, thép 030x30x, thép là 20x2 và thanh giằn 014x14x1.
2- Động cơ một chiều: Gồm 4 động cơ, động cơ liên kết với khay sấy bằng bộ truyền xích và bánh răng.
3- Tủ điện 400x300x200, trên tủ điện có gắng cảm ứng nhiệt và cẩm ứng quang 4- Khay sấy được chế tạo bởi thép 025x25x1 mạ kẽm và lưới thép trắng chống rĩ.
5- Mái che được gia cố bởi thép 014 và phủ nilong trong.
6- Cảm biến nhiệt và cảm biến quang truyền tín hiệu.
7- Cần gạt gia công bằng thép 014x14x1
8- Bánh xe được liên kết với khung giàn bởi bảng mã và bulong đai ốc.
b. Nguyên lý hoạt động
- Khi phơi hoặc sấy thì động cơ 2 sẽ điều khiển các khay sấy 4 trãi ra giàn 1 theo hình bậc thang để tiếp xúc với bức xạ mặt trời qua bộ truyền xích.
- Ngược lại khi ánh không có ánh sáng, trời mưa hoặc độ ẩm thấp thì cảm biến nhiệt và cẩm biến quang 6 đặt trên tủ điện 3 nhận tín hiệu, điều khiển động cơ điện 2 quay đưa các khay sấy xếp lại nhờ bộ truyền xích và tác động nhờ cần gạt 7 .Khi các khay sấy xếp vào trong giàn 1và được che bởi mái che 5 thì công tắc hành trình ngắt điện động cơ.
Chú ý: Giàn sấy có thể gấp xếp gọn nhờ các bản lề và đi chuyển thuận tiện nhờ4 bánh xe đỡ.
Hình 4.8.Giàn sấy gấp xếp đưa vào kho khi không sấy hoặc phơi.
4.4.2.1. Lựa chọn hệ thống truyền động cho khay sấy.
Chuyển đổi hệ thống quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của các khay sấy: Có nhiều cơ cấu cơ khí biến đổi chuyển động quay thành tịnh tiến hoặc ngược lại. Ví dụ như bánh răng thanh răng, trục với vít me dẫn, puli và hệ thống cáp, xích.v..v.[4]
a. Bộ truyền đai
Hình 4.9. Bộ truyền đai
Bộ truyền đai thường dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song và quay cùng chiều.
Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng: Sử dụng bộ truyền động đai có những ưu điểm đó là nó có khả năng truyền chuyển động và cơ năng giữa các trục ở khá xa nhau.
Làm việc êm dịu và không gây tiếng ồn. Giữ được an toàn cho các chi tiết máy khác khi bị quá tải (đai sẽ trượt trơn trên bánh). Ngoài ra giá thành khá rẻ và kết cấu đơn giản.
Truyền động đai cũng có những nhược điểm nhất định đó là khuôn khổ và kích thước khá lớn (khi cùng một điều kiện làm việc, thường riêng đường kính bánh đai đã lớn hơn đường kính bánh răng khoảng 5 lần). Tỷ số truyền không ổn định vì có trượt đàn hồi của đai trên bánh. Lực tác dụng lên trục và ổ lớn do phải căng đai (Lực tác dụng lên trục và ổ tăng thêm 2 – 3 lần so với trong truyền động bánh răng) và tuổi thọ thấp khi làm việc ở vận tốc cao.
Về phạm vi hoạt động thì bộ truyền động đai thường được dùng để truyền công suất không quá 40- 50 KW, vận tốc thông thường khoảng 5- 30 m/s. Bộ truyền đai thường được bố trí ở cấp tốc độ nhanh, bánh dẫn lắp vào trục động cơ.
b. Bộ truyền xích
Hình 4.10. Bộ truyền xích
Xích là một chuỗi các mắt xích nối với nhau bằng bản lề. Xích truyền chuyển động và tải trọng từ trục dẫn (trục chủ động), sang trục bị dẫn (trục bị động) nhờ sự ăn khớp của các mắt xích với các răng đĩa xích [18]
Sử dụng truyền động xích có những ưu điểm là có thể truyền chuyển động giữa các trục cách nhau tương đối xa. So với truyền động đai, kích thước bộ truyền xích nhỏ gọn hơn, làm việc không có trượt, hiệu suất khá cao ( = 0,96 0,98) và lực tác dụng lên trục tương đối nhỏ. Không đòi hỏi nhiều phải căng xích nên lực tác dụng lên
trục và ổ nhỏ hơn và thích hợp cho việc giảm tốc. Ngoài ra, có thể cùng một lúc truyền động và công suất cho nhiều trục. Giá thành thấp, thông dụng.
Nhược điểm của truyền động xích là có nhiều tiếng ồn khi làm việc, vận tốc tức thời của xích và đĩa bị dẫn lại không ổn định và nhanh chóng bị mài mòn nếu không thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng.
Phạm vi sử dụng truyền động xích thường cho các trục có khoảng cách trung bình, yêu cầu kích thước nhỏ gọn và làm việc không trượt. Truyền động xích được dùng để giảm tốc độ quay giữa các trục song song. Công suất truyền không quá 100 KW. Hiện nay, truyền động xích được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy vận chuyển ( mô tô, xe đạp, xích tải…), máy nông nghiệp, máy công cụ cỡ nhỏ.
c. Bộ truyền trục vít
Hình 4.11. Bộ truyền trục vít
Bộ truyền trục vít – bánh vít, gọi tắt là bộ truyền trục vít, được xếp vào loại truyền động răng vít. Kết hợp giữa bộ truyền bánh răng và trục vít. Bộ truyền trục vít dùng để truyền chuyển động và công suất cho hai trục chéo nhau. Thông thường góc giữa hai trục là 90˚.
Bộ truyền trục vít có ưu điểm là tỷ số truyền lớn, làm việc êm không gây tiếng ồn và có khả năng tự hãm, độ chính xác động học cao. Nhưng nó có nhược điểm là hiệu suất lại thấp, trong quá trình hoạt động nhiệt lượng sinh ra nhiều nên phải thường xuyên dùng các biện pháp làm nguội. Vật liệu chế tạo bánh vít phải dùng kim loại màu (đồng thanh) để giảm ma sát nên giá thành tương đối đắt, không thông dụng.
Vì có hiệu suất thấp nên truyền động trục vít thường chỉ dùng trong trường hợp công suất nhỏ hoặc trung bình (không quá 50-60KW). Người ta thường sử dụng truyền động trục vít với trục vít dẫn động và bánh vít bị dẫn. Tỷ số truyền trong khoảng 20- 60 đôi khi lên đến 100 nên bộ truyền thường được dùng trong các máy nâng chuyển, máy cắt kim loại, ô tô v.v….
*. Lựa chọn hệ thống truyền động cho khay sấy
Qua nghiên cứu ưu nhược điểm của từng phương án truyền động trên, lựa chon hệ thống dẫn động bằng truyền động xích bởi nó có những ưu điểm như sau:
- Có thể truyền chuyển động giữa vĩ và động cơ cách nhau tương đối xa.
- So với truyền động đai, kích thước bộ truyền xích nhỏ gọn hơn, làm việc không có trượt, hiệu suất khá cao ( = 0,96 0,98) và lực tác dụng lên bánh răng tương đối nhỏ.
- Không đòi hỏi nhiều phải căng xích nên lực tác dụng lên động cơ và bánh răng nhỏ hơn.
- Thích hợp cho việc giảm tốc.
- Có thể cùng một lúc truyền động và công suất cho nhiều trục.
- Giá thành thấp, thông dụng.
4.4.2.2. Tính toán lựa chọn công suất động cơ Fms = P x à (N)[7]
P: Trong lượng vật kéo (khay + bánh tráng)
à: Hệ số ma sỏt (cụ thể ma sỏt 2 bề mặt thộp), với ổ bi tra bảng à = 0,2
→ Fms = 300 x 0,2 = 60 (N) Chú ý 1kg ≈ 10N → 30kg ≈ 300N Vậy Fms = 60 (N)
Pct = Pt/ , trong đó Pct: Công suất cần thiết trên trục động cơ (kw) Pt: Công suất tính toán trên trục máy công tác (kw)
: Hiệu suất truyền động = 0,95
Mà 1000
.v
Pt F (kw) , F: Lực kéo xích tải N
v: Vận tốc xích tải m/s
→ 18.10 18( )
1000 3 , 0 .
60 3
W KW
Pt
→ 19( )
95 , 0
18 W
Pct
Chon động cơ:U= 12V, I= 10÷15A, P = 110÷150W, n=60÷90 vòng/phút 4.4.2.3. Liệt kê thiết bị điện:
- MCB: Áp tô mát
- AC/DC: Bộ chuyển đổi xoay chiều sang một chiều - RL1: Rơ le điều khiển động cơ chuyển động chiều ra - RL2: Rơ le điều khiển động cơ chuyển động chiều vào
- RL3: Rơ le thời gian - STOP: Nút nhấn dừng
- PB1: Nút nhấn động cơ chuyển động chiều ra - PB2: Nút nhấn động cơ chuyển động chiều vào - SW: Công tắc chuyển đổi tự động hoặc dùng tay - CB1: Cảm biến ánh sáng
- CB2: Cảm biến độ ẩm
- HT1: Công tắc hành trình chiều ra - HT2: Công tắc hành trình chiều vào
Hình 4.12. Thiết bị tủ điều khiển
Áp tô mát 1pha điện áp 220V để cấp điện cho mạch, dòng điện đi qua rơ le thời gian (timer). Sử dung Rơ le thời gian để cài đặt thời gian để hệ thống hoạt động theo yêu cầu. Dòng điện qua biến áp, chuyển dòng 220V thành dòng 12V. Dòng điện xoay chiều 12V (AC) qua bộ chỉnh lưu trở thành dòng điện 1 chiều 12V (DC) . Dòng điện 12V (DC) đi qua Rơ le trung gian. Các chân tiếp điểm Rơ le trung gian mở chuyển dòng điện đến động cơ.
4.4.2.4. Nguyên lý làm việc : Đóng Áp tô mát MCB và CB
Chế độ dùng tay: Chuyển công tắc SW sang chế độ MANU.
+ Động cơ kéo chuyển động kéo khay sấy ra: Nhấn PB1, RL1 có điện đóng tiếp điểm RL1 mạch động lực, động cơ ĐC1 và động cơ ĐC2 có điện kéo vĩ phơi chuyển động chiều ra tác động công tắc hành trình HT1 động cơ ĐC1 và động cơ ĐC2 mất điện vĩ phơi dừng chuyển động.
+ Động cơ kéo chuyển động kéo khay sấy vào: Nhấn PB2, RL2 có điện đóng tiếp điểm RL2 mạch động lực, động cơ ĐC3 và động cơ ĐC4 có điện kéo vĩ phơi chuyển động chiều vào tác động công tắc hành trình HT2 động cơ ĐC3 và động cơ ĐC4 mất điện vĩ phơi dừng chuyển động.
a) Động cơ điện; b) Rơle thời gian; c) Cảm biến nhiệt; d) Cảm biến quang Hình 4.13. Một số hành ảnh thiết bị điện
Chế độ tự động: Chuyển công tắc SW sang chế độ AUTO (chuyển động vào) Khi dàn phơi đang ở vị trí ra, động cơ ĐC3 và động cơ ĐC4 có điện kéo vĩ phơi chuyển động chiều vào nếu:
+ Cảm biến CB1 tác động khi ánh sáng không đạt theo yêu cầu cài đặt.
+ Cảm biến CB2 tác động khi độ ẩm không đạt theo yêu cầu cài đặt.
+ Cảm biến CB3 tác động theo chế độ cài đặt thời gian.
Chế độ dừng:
Các động cơ đang hoạt động nhấn STOP rơ le RL1 hoặc rơ le RL2 mất điện các tiếp điểm mạch động lực mở động cơ mất điện.
Hình 4.14. Sơ đồ mạnh điện động lực và sơ đồ mạch nguyên lý
Sau khi tính chọn được các kích thước, chúng tôi chế tạo mô hình thiết bị tại xưởng Khoa Cơ khí Chế tạo – trường Cao đẳng kỹ nghệ Dung Quất, dưới đây là một số hình ảnh thiết bị sau khi chế tạo.
a) b)
c) d)
Hình 4.15. Một số hành ảnh chế tạo và khảo nghiệm của hệ thống sấy
a, Mô hình tổng thể ; b, Hình bên trong buồng sấy ; c, Bố trí các vĩ khi sấy theo bậc thang; d, Các khay sấy được gấp xếp gọn khi không sấy
Để bề mặt vật sấy được tiếp xúc mới ánh bức xạ mặt trời làm cho bánh tráng nhanh khô nên các khay sấy được bố trí hình bậc thang.
Các khay sấy có thể gấp xếp tựu động nhờ cảm biến độ ẩm(mưa) và cảm biến quang (ánh sáng tối) khi cần thiết hoặc duy chuyển đến nơi khác.
Để tạo sự cứng vững cho giàn sấy chúng tôi chọn thép ϕ34 để gia công khung, khay sấy được gia công bằng thép vuông mạ kẻm 025x25x1 và lưới thép không rỉ nhằm mục đích hấp thụ nhiệt, làm tăng nhiệt khi tiếp xúc vật sấy, dễ lấy bánh tráng ra khỏi vĩ, vấn đề an toàn thực phẩm khi tiếp xúc với vật sấyđược đảm bảo...
4.5. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM SẤY BÁNH TRÁNG TRÊN HỆ THỐNG SẤY