Các nghiên cứu trong nước

2.2. Tổng quan các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nước

2.2.2. Các nghiên cứu trong nước

2.2.2.1. Máy đóng gói và cố định bịch phơi nấm linh chi

Hình 2.19: Máy đóng gói và cố định phơi nấm do sinh viên thiết kế

Máy đóng bịch phôi nấm do 3 sinh viên Võ Trung An, Trần Minh Cảnh và Trần Công Khanh thuộc trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, do ThS. Nguyễn Nhựt Phi Long hướng dẫn.

Năng suất máy: 1440 Túi/Ca/8h Tuổi thọ: 5 năm

Định lượng: Nhiệm vụ chủ yếu của máy này là đóng gói và cố định. Nên phần định lượng được xem là có sẵn và khơng được thiết kế, tính tốn trong đồ án này.

Nhược điểm: Kích thước máy khá lớn, cồng kềnh và tốn chi phí cho việc chế tạo. Năng suất thấp, khả năng thực tiễn chưa cao.

2.2.2.2. Máy đóng bịch ni nấm linh chi

Hình 2.20: Máy đóng bịch phơi nấm do sinh viên thiết kế

Máy đóng bịch phơi nấm linh chi do 3 sinh viên Ngơ Đại Quyền, Hồng Phi Long và Nguyễn Minh Đức thiết kế, thuộc trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM do TS. Văn Hữu Thịnh hướng dẫn.

Yêu cầu và năng suất của máy: Năng suất: 720 bịch/h

An toàn: Bộ phận ngắt điện tự động khi quá tải động cơ Nguồn điện: 220V/380V

Nguyên liệu đầu vào: Nguyên liệu đã được sàn lọc kĩ tạp chất, xơ chỉ (đối với mụn dừa), gỗ vụn (đối với mùn cưa), hoặc các tạp chất, vật thể có thể làm rách bịch, có hại cho cây trồng, vv..

Số người vận hành: 1 người

Điều kiện làm việc: 2 ca 1 ngày. Thời hạn sử dụng 5 năm dưới điều kiện bảo quản, vận hành đúng chỉ dẫn.

Nguyên lý hoạt động: Động cơ điện truyền chuyển động qua bộ truyền đai làm quay vít tải định lượng sau đó sang bộ truyền xích, trục trên đĩa xích đồng thời truyền chuyển động cho bánh trụ thẳng quay, làm cho cần nén vật liệu di chuyền tịnh tiến, đồng thời cũng truyền chuyển động quay cho cam làm cho bộ kẹp phơi có thể đóng mở, truyền động trên trục cam cũng cùng lúc truyền chuyển động cho cặp bánh răng trụ răng nón, bánh răng trụ răng nón truyền chuyển động cho cơ cấu culit làm quay đĩa.

Định lượng: Sau khi cốt liệu được xử lí, sẽ theo băng tải đến máy đóng bịch, vít tải có nhiệm vụ trộn đất và định lượng đất vào lỗ ở cuối thùng để đất rơi vào nòng trên mâm (đã tròng bịch sẵn) đổ đầy nguyên liệu vào bịch.

Ưu điểm: Sử dụng chủ yếu truyền động cơ khí, máy hoạt động đơn giản, dễ sử dụng thích hợp với điều kiện kinh tế và người nông dân nước ta.

Nhược điểm: Năng suất chưa tối ưu (720 bịch/giờ).

2.2.2.3. Máy đóng bịch phơi 1 nịng [14]

Hình 2.21: Máy đóng bịch phơi 1 nịng

Do Công ty Cổ phần Công nghệ và Thiết bị Việt Đức chế tạo và phân phôi trên thị trường.

Thông tin sản phẩm:

Model: VD - DBN01 Sản xuất: Việt Nam

Đóng khoảng 300 - 400 bịch/ giờ Động cơ: 2,2kw, 1 pha

Nguyên lý hoạt động: Máy được định lượng bằng ống trụ rỗng. Sau đó máy ép nén bằng ống trụ trịn đặc và sau đó đẩy sản phẩm đã nén định dạng vào túi, bao hứng sẳn bên dưới. Ứng dụng dùng để ép vào túi các sản phẩm như: mùn cưa, vỏ trấu, dăm bào, vỏ trấu, bã mía.

Ưu điểm: Sử dụng chủ yếu truyền động cơ khí, máy hoạt động đơn giản, dễ sử dụng thích hợp với điều kiện kinh tế và người nông dân nước ta.

Nhược điểm: Năng suất thấp (300 - 400 bịch/ giờ).

2.3. Phương án thiết kế 2.3.1. Phương án 1 2.3.1. Phương án 1

Hình 2.23: Sơ đồ động học của phương án 1

1: Piston 1 2: Piston 2 3: Thanh tạo lỗ 4: Thùng phôi nấm

5:Tấm chăn liên kết với Loadcell

6. Ống côn 7: Vị trí đặt khay 8: Khay

9: Xích tải 10: Bộ truyền xích 11: Hộp giảm tốc 12: Động cơ

Phương án định lượng và đóng bịch bằng phương pháp định lượng theo khối lượng. Sử dụng cân định lượng loadcell.

Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu (mùn cưa) sẽ được cấp vào thùng chứa nguyên liệu , trong thùng chứa nguyên liệu có 4 ống trụ trịn sẽ được điền đầy ngun liệu, phía

1 2 3 5 6 8 9 7 10 11 12 4

dưới 4 ống trụ trịn này có một thanh đỡ được kết nối với loadcell, khi loadcell đạt về khối lượng theo cài đặt thì 2 piston 2 bên sẽ đẩy thanh đỡ bên dưới 4 ống trụ tròn theo hướng song song với băng tải, lúc này lượng nguyên liệu sẽ được rót xuống khay đựng phía dưới, sau một khoảng thời gian thì 2 piston sẽ kéo về để tiếp tục công đoạn cân khối lượng nguyên liệu, băng tải di chuyển và đưa khay nguyên liệu ra ngoài.

Ưu điểm: Ứng dụng chủ yếu về tự động hóa, thiết kế nhỏ gọn.

Nhược điểm: Khối lượng không được đồng đều do khơng có cơ cấu thêm bớt lượng nguyên liệu, năng suất không tối ưu, khả năng thực tiễn khơng cao.

2.3.2. Phương án 2

Hình 2.25: Sơ đồ động học của phương án 2

1: Piston 1 2: Piston 2 3: Thanh tạo lỗ 4: Thùng phôi nấm 5: Piston 3

6: Bộ phận định lượng 7: Ống côn 8: Tấm chặn 9: Vị trí đặt khay 10: Khay

11: Xích tải 12: Bộ truyền xích 13: Hộp giảm tốc 14: Động cơ Phương án định lượng và đóng bịch bằng phương pháp định lượng theo thể tích.

Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ hoạt động, xích tải 11 sẽ mang 8 lọ được đặt sẵn trong khay 10 (khay được đặt vào vị trí 9: nơi định vị khay trên xích tải) tới vị trí cấp

phơi nấm, chạm cơng tắc hành trình và dừng lại. Piston 1 kéo bộ phận định lượng 6 về đúng vị trí của khay, piston 5 kéo tấm chặn 8 sang bên phải làm phôi nấm đã được định lượng thể tích trong các ống côn 7 cấp phôi vào các lọ trên khay. Piston 2 đẩy xuống mang theo 8 thanh tạo lỗ 3 để tạo lỗ trong 8 lọ phôi nấm (8 thanh tạo lỗ đi xuyên qua 8 ống cơn). Piston 2 kéo về vị trí ban đầu. Piston 5 đẩy tấm chặn 8 về vị trí ban đầu. Piston 1 đẩy bộ phận định lượng 6 về vị trí dưới thùng đựng phơi nấm 4 để lấy phơi nấm. Đồng thời động cơ tiếp tục dẫn động xích tải hoạt động, mang khay đựng lọ đã có phơi nấm tới vị trí lấy khay và chạm vào cơng tắc hành trình, động cơ dừng lại để lấy khay, đồng thời sẽ cấp khay mới vào vị trí 9 trên xích tải để bắt đầu chu trình đóng bịch tiếp theo.

Ưu điểm: Định lượng chính xác trọng lượng ngun liệu, có tính khả thi và có thể áp dụng vào thực tiễn, áp dụng tự động hóa vào sản xuất.

Nhược điểm: Bộ phận định lượng trọng lượng nguyên liệu là cố định vì vậy khơng thể sử dụng với nhiều loại bịch (lọ) có những khối lượng khác nhau. Để thay đổi trọng lượng nguyên liệu thì phải thay đổi thiết kế (thể tích) của bộ phận định lượng.

2.3.3. Chọn phương án

Bảng 2.7: Đánh giá chọn phương án Phương Phương án/Tiêu chí Chi phí (Cao/Thấp) Chế tạo (Khó/Dễ) Định lượng Tự động hóa Mức độ hoàn thiện thiết kế (%)

Phương án 1 Cao Khó Khối lượng Bán tự động 80

Phướng án 2 Thấp Dễ Thể tích Bán tự động 100

Chọn phương án 2, đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế và tự động hóa trong q trình sản xuất.

Chương 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM

3.1. Cơ sở lý thuyết

3.1.1. Tính piston, xylanh khi nén [3]

Vận tốc piston: v S (mm s/ ) (dm phut/ ) t   Lực tác động trên xy lanh: F1FR1 FH1 FB1 Trong đó: cos R F mg  - lực ma sát (N) sin H F mg  - lực nâng (N) B F ma- lực gia tốc (N) Với

m (kg) - khối lượng chuyển động

g(m/s2) - gia tốc trọng trường g = 9,81 (m/s2)

 - hệ số ma sát

( )

  - góc nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang

a (m/s2) - gia tốc: Cách tính đơn giản

(2 3)

w a

 (m/s2)

w(m/s) - vận tốc của piston

Áp suất khi đẩy (làm việc): Plv(bar)

Diện tích tính tốn của xylanh là: tt lv F S

P

Đường kính tính tốn của xylanh là: 4 tt tt S D   (m)

 Chọn xylanh theo bảng tiêu chuẩn

Diện tích làm việc của xylanh là: 2 4 lv D S   (m2) Áp suất làm việc: lv lv F P S  (N/m2)

Vậy lưu lượng qua xy lanh : Qlv  Slv vlv (l/ph)

Áp suất và lưu lượng yêu cầu trong khi đẩy: Plv(bar), Qlv(l/ph)

Kiểm tra tải trọng cho phép của cần piston

2 2 4 k EJ F h   Trong đó: k F - lực uốn 5 2, 05 10

E  MPa- modun đàn hồi của thép

J- moment quán tính, 2( 2) 12 ml J  kgm (m) h - hành trình piston Lực uốn cho phépFKzul:

( ) k Kzul F F N S 

3.1.2. Tính bộ truyền xích, xích tải băng tải xích ([1], [10]) B1: Chọn loại xích B1: Chọn loại xích B2: Chọn số răng đĩa xích B3: Xác định bước xích Cơng suất tính tốn: Pt = P.k.kz.kn Trong đó: kz = 25/z1 - hệ số số răng. kn = 50 / n1 - hệ số số vịng quay.

Theo cơng thức (5.4) và bảng 5.6, tài liệu [1]: k = k0.ka.kđc.kđ.kc.kbt

Với:

k0 - hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền. ka - hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích.

kđc - hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích. kbt - hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn.

kđ - hệ số tải trọng động,kể đến tính chất của tải trọng. kc - hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền.

B4: Xác định khoảng cách trục và số mắt xích Chọn sơ bộ: a = 80.p (mm) Theo cơng thức (5.12), số mắt xích: 2 1 2 2 1 2 ( ) 2 2 4 z z z z p a x p  a      Chọn số mắt xích chẵn xc (mắt) Chiều dài xích: L = x.p (mm)

* 2 2

2 1 2 1 2 1

0, 25 { c 0,5( ) [ c 0,5( )] 2[( ) / ] }

a  p x  z z  x  z z  z z  (mm)

Để xích khơng chịu lực căng quá lớn, khoảng cách a cần giảm bớt một lượng:

(0,002...0,004)

a a

  (mm)

 a a * a(mm)

Số lần va đập i của bản lề xích trong 1 giây:

1 15 c z n i x  (lần)  i i B5: Kiểm nghiệm độ bền xích

Kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn

 

0

/ ( d t v)

s Q k F F F  s

Trong đó: Q- tải trọng phá huỷ, N, tra theo bảng 5.2

d k - hệ số tải trọng động; t F- lực vòng, N ; Ft 1000 /P v(N) Với 60000 z p n v   (m/s) v

F - lực căng do li tâm sinh ra, N ; tính theo cơng thức 2

v

F qv , với q là khối lượng một mét xích, cho trong bảng 5.2

0

F - lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra, N, tính theo cơng thức

0 9, 81 f F  k qa Với ( ) a m - khoảng cách trục f

 s - hệ số an toàn cho phép, trị số trong bảng 5.10

B6: Xác định thơng số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục

Đường kính vịng chia của đĩa xích được xác định theo cơng thức (5.17) và bảng 13.4: 1 1 ( ) sin( / ) p d mm z   2 2 ( ) sin( / ) p d mm z  

Đường kính vịng đỉnh của đĩa xích:

1 [0, 5 cotg( / )](1 ) a d  p   z mm 2 [0,5 cotg( / )](2 ) a d  p   z mm Bán kính đáy: r0,5025 d10, 05(mm)

Đường kính chân răng:

1 1 2 ( ) f d d  r mm 2 2 2 ( ) f d d  r mm

Kiểm nghiệm điều kiện bền trên mặt răng đĩa xích:

 

0, 4 7 ( ) / ( )

H k F Kr t d Fvd E A kd H

    

Trong đó:

 H (500...600)MPa- ứng suất tiếp xúc cho phép, MPa, tra bảng 5.11

t

F- lực vịng

vd

F - lực va đập trên m dãy xích, N, được tính theo cơng thức: 7 3 1 13 10 ( ) vd F    n p m N d K - hệ số tải trọng động, tra bảng 5.6

d

k - hệ số phân bố khơng đều tải trọng cho các dãy (xích 1 dãy)

r

k - hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích

1 2 1 2

2 / ( )( )

E E E E E MPa - modun đàn hồi 2

( )

A mm - diện tích chiếu bản lề, tra bảng 5.12 Lực tác dụng lên trục:

Fr = kx.Ft (N) Trong đó:

kx - Hệ số kể đến trọng lượng của xích, bộ truyền nằm ngang

B7: Kiểm nghiệm về kích thước và cơng suất của xích băng tải xích [10] Kiểm nghiệm về kích thước:

Tải trọng*hệ số điều khiển làm việc*hệ số tốc độ  tải trọng lớn nhất cho phép Trong đó:

Bảng 3.1: Hệ số tải trọng làm việc

Loại tác động Máy Động cơ điện hoặc tuabin

Động cơ đốt trong

Có ổ thủy lực Khơng có ổ thủy lực Nhẵn (trơn) Băng tải, dây

chuyền băng tải, vv… 1.0 1.0 1.2 Bảng 3.2: Hệ số tốc độ Tốc độ xích hệ số 0-15 m/phút 15-30 m/phút 30-50 m/ phút 50-70 m/ phút 1.0 1.2 1.4 1.6

Tải trọng - khối lượng của vật cần di chuyển trên băng tải Tải trọng lớn nhất cho phép, theo tài liệu [10]

Kiểm nghiệm về công suất: Xích tải nằm ngang:

Lực căng xích tải: T (W 2 1m C f ) (kgf)

Công suất cần thiết:

5565 T V kW    (kW) Trong đó: (m/ phut) V - vận tốc xích tải (m) C - khoảng cách trục

m (kgf) - trọng lượng của các bộ hận di chuyển

W(kgf) - tổng trọng lượng của vật vận chuyển trên băng tải

W= (C/khoảng tải)*(trọng lượng khay phôi)

 - hiệu suất của bộ truyền xích

f - hệ số ma sát (Theo bảng 3.3)

Bảng 3.3: Hệ số ma sát

Con lăn thép

Chuỗi con lăn thép Không bôi trơn Với dầu bôi trơn

0,3 0,2 0,25

3.2. Cơ sở thực nghiệm

3.2.1. Thí nghiệm xác định mối liên hệ giữa độ ẩm mùn cưa và góc nghiêng thùng chứa phơi chứa phơi

3.2.1.1. Mục đích thí nghiệm

Dùng kết quả thí nghiệm để xác định chính xác góc nghiêng thùng chứa phơi khi tiến hành chế tạo mơ hình máy.

Sử dụng kết quả này để đưa ra độ ẩm mùn cưa thích hợp nhất khi tiến hành các thí nghiệm khác và đạt hiệu quả cao nhất về chất lượng và năng suất trong quá trình định lượng và vơ bịch máy đóng bịch nấm linh chi.

3.2.1.2. Mẫu thí nghiệm

Sử dụng mẫu thí nghiệm mùn cưa với 3 loại độ ẩm khác nhau (55%, 60%, 65%).

Tính tốn góc nghiêng:

Theo lý thuyết:

Hình 3.1: Biểu diễn lực ma sát trượt

Ta có: Fuuurmst urPsin  Fmst  m asin

Trong đó:

( )

m kg - khối lượng mùn cưa (cố định) 2

10( / )

a m s - gia tốc trọng trường (cố định)

Để uuurFmstnhỏ nhất thì góc  90và Fuuurmst lớn nhất khi góc  0

Hình 3.2: Kích thước thùng chứa phơi theo thiết kế

Dựa theo kích thước thiết kế của thùng chứa phơi. Ta được:

Góc nghiêng 1 50là lớn nhất

Hình 3.3: Thùng chứa phơi với góc nghiêng 50 độ

Góc nghiêng trung bình 2 45

Hình 3.4: Thùng chứa phơi với góc nghiêng 45 độ

Hình 3.5: Thùng chứa phơi với góc nghiêng 40 độ

 Chọn góc nghiêng thùng chứa phơi với 3 góc khác nhau (500, 450, 400).

3.2.1.3. Số lần thí nghiệm

Số lần thí nghiệm: 10 lần Số mẫu thí nghiệm: 9 mẫu

3.2.1.4. Thiết bị thí nghiệm

Để tiến hành đo chiều cao nguyên liệu chứa trong lọ phôi, tác giả đã chuẩn bị những thiết bị sau:

- Thùng đựng nguyên liệu - Bộ phận lấy phôi

- Piston đẩy bộ phận lấy phôi - Lọ đựng phôi

- Cân để đo khối lượng mùn cưa - Ca nhựa đo thể tích nước - Thước dây đo kích thước

3.2.1.5. Tiến hành thí nghiệm

Các bước tiến hành thí nghiệm:

- B1: Chuẩn bị mùn cưa với độ ẩm 55%, 60%, 65% và thiết bị thí nghiệm. - B2: Đổ 1kg mùn cưa vào thùng đựng phơi với 3 góc khác nhau (50, 45, 40).