1. Phân bón viên nén
2.3. Đặc điểm của phân viên nén
Phân viên nén hiện nay đang sử dụng phổ biến ở Việt Nam được sản xuất trên dây chuyền máy ép phân dạng quả lô. Máy có nguồn gốc từ mẫu máy của Tổ chức phân bón quốc tế IFDC được sản xuất tại Bangladesh.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
25
Hình 2.3. Máy ép phân viên nén sản xuất từ Bangladesh
Hình 2.4. Quả lô ép phân viên nén
Nguyên lý làm việc của máy như sau: Bộ phận chính của máy gồm có 2 bộ quả lô ép, khi máy làm việc hai trục quả lô ép quay đồng tốc nhưng ngược chiều nhau. Hỗn hợp phân dạng bột được đưa vào thùng chứa và cấp phân đều cho hai trục, khi phân ở phía trên đường tâm trục nó được dồn vào lỗ khoan nhờ trọng lực và chiều quay các trục ngược chiều nhau ép phân lại trong các lỗ, khi phân ở vị trí ngang tâm trục, lực ép lớn nhất tạo ra liên kết giữa các hỗn hợp phân và hình thành viên phân. Khi phân qua tâm trục viên phân chỉ nằm ở một trục chủ động quay xuống và sau đó rơi xuống sàng.
Khảo sát viên phân nén FDP đang sử dụng ở Việt Nam phổ biến hiện nay thường có dạng “quả bàng” với kích thước như sau: đường kính lớn nhất 20±1mm, độ dày 15±1mm. Sở dĩ viên phân có dạng quả bàng là do tính thuận tiện của hình dạng này cho kết cấu khuôn ép viên. Các kích thước sai số nhiều do tư duy chỉ cần vê tròn tương đối phân để dúi xuống ruộng là được.
Do hình dáng hình học đặc biệt này của viên phân nén nên ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động cũng như kết cấu của mà máy bón phân viên nén, đặc biệt là hai bộ phận chính: cơ cấu cấp phân và cơ cấu “dúi phân”. Nhiều máy thử nghiệm vấp phải vấn đề tách đều từng viên ra khỏi đống và kẹt phân khi vận hành nên đã có một số
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
26
đề xuất là phải sản xuất riêng loại viên nén dùng cho máy bón phân.
Đề tài này tiếp cận theo hướng: Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm cơ cấu tách và
dẫn viên phân nén hiện có đạt yêu cầu tách đều và không kẹt; nhằm sử dụng được
nhiều loại viên phân nén khác nhau đang có trên thị trường. Trước hết, một số đặc điểm của viên phân nén thực tế đang có trên thị trường được xác định và dùng làm cơ sở cho các thiết kế máy.
Đặc điểm về hình học, vật liệu của viên phân nén sẽ quyết định nguyên lý hoạt động cũng như kết cấu của cơ cấu cấp phân. Các thông số cơ bản của viên phân nén cần xác định là: Hình dáng hình học, góc tự chảy và hệ số ma sát của viên phân với vật liệu thùng chứa.
- Hình dáng hình học: viên phân nén hiện có thường có dạng “quả bàng” (xem
hình 2.2), có kích thước nằm trong khoảng 20±1mm với kích thước đường kính, kích thước chiều cao khoảng 15±1mm.
- Góc tự chảy: khi các viên phân nén được đổ lên một tấm phẳng qua một phễu
bằng nhựa, quá trình đổ từ từ cho đến khi tạo thành hình nón. Góc tự chảy là góc đổ tự nhiên của viên phân nén FDP. Công thức xác định góc tự chảy có thể viết:
d h 2 arctan (2.1)
Trong đó: h là chiều cao từ tấm phẳng đến đỉnh nón (mm) d là đường kính chân nón (mm).
Góc tự chảy của viên phân nén là một thông số rất quan trọng khi thiết kế bộ phận chứa viên phân, nhằm đảm bảo khả năng các viên phân luôn chảy liên tục vào cơ cấu cấp phân.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
27
Hình 2.5. Dụng cụ thí nghiệm xác định góc tự chảy
Hình 2.6. Góc tự chảy của viên phân nén
Để xác định góc tự chảy của các viên phân thông dụng hiện thời, tiến hành thí nghiệm đổ từ từ các viên phân thành đống có kích thước đường kính và chiều cao đống khác nhau. Tiến hành đo các kích thước và thống kê các kết quả như minh họa trong bảng 2.1.
Bảng 2.1. Xác định góc tự chảy của viên phân nén
Lần thí
nghiệm Chiều cao h (cm) Đường kính d (cm) Góc (độ)
1 10.5 44.7 25.2 2 9 36.8 26.1 3 7.8 34.8 24.1 4 10.1 41.5 26.0 5 7.5 31.2 25.7 Trung bình 25.4
- Hệ số ma sát: Hệ số ma sát giữa viên phân nén với vật liệu thùng chứa và ống dẫn của máy cần được xác định thực nghiệm nhằm xét đến cả hình dạng, nhẵn bề mặt và độ ẩm thông thường của các viên phân. Giả thiết là các viên phân được bảo quản trong bao gói của nhà sản xuất. Các thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện thông thường về độ ẩm. Sơ đồ thí nghiệm được minh họa trên hình 2.7.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
28
Hình 2.7. Dụng cụ thí nghiệm đo góc ma sát
Góc ma sát được thực hiện bằng cách nâng dần tấm trượt cho đến khi viên phân nén bắt đầu chuyển động đi xuống thì dừng lại. Giá trị góc nghiêng của tấm trượt được xác định nhờ thước chia độ gắn ngay trên giá. Gọi góc nghiêng này là , hệ số ma sát có thể tính theo công thức sau:
tan
f (2.2)
Các thí nghiệm được tiến hành với hai loại vật liệu dự định sẽ dùng chế tạo máy bón phân là thép và mica.
Số liệu thống kê các thí nghiệm xác định hệ số ma sát giữa viên phân nén và tấm thép được trình bày trong bảng 2.2; ma sát giữa viên phân và tấm mica được trình bày trong bảng 2.3.
Bảng 2.2. Kết quả thí nghiệm xác định hệ số ma sát giữa viên phân nén và thép
Thí
nghiệm Alpha (độ) f tan Thí
nghiệm Alpha (độ) f tan
1 29,7 0,569 10 30,0 0,577 2 28,9 0,552 11 30,6 0,591 3 29,9 0,574 12 30,1 0,581 4 29,9 0,574 13 29,3 0,561 5 28,7 0,547 14 29,1 0,556 6 31,2 0,605 15 29,9 0,574 7 28,5 0,542 16 31,8 0,620 8 31,3 0,608 17 31,8 0,620 9 30,0 0,577 18 31,3 0,609
Hệ số ma sát giữa viên phân nén và thép được lấy trung bình f = 0,58 để phục vụ các bước tính toán, thử nghiệm sau này.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
29
Bảng 2.3. Kết quả thí nghiệm xác định hệ số ma sát giữa viên phân nén và tấm mica
Thí
nghiệm Alpha (độ) f tan Thí
nghiệm Alpha (độ) f tan
1 28,6 0,546 11 28,6 0,546 2 29,8 0,572 12 28,6 0,546 3 29,8 0,572 13 29,8 0,572 4 28,6 0,546 14 29,1 0,556 5 30,0 0,577 15 30,0 0,577 6 30,0 0,577 16 29,8 0,572 7 30,0 0,577 17 29,1 0,556 8 28,6 0,546 18 28,9 0,551 9 29,8 0,572 19 28,6 0,546 10 28,6 0,546 20 28,6 0,546
Hệ số ma sát giữa viên phân nén và thép được lấy trung bình f = 0,56 để phục vụ các bước tính toán, thử nghiệm sau này.