6.1. Xây dựng cơ sở thiết kế.
6.1.1. Các dữ liệu về đối tượng gia công.
Nguyên liệu gia công nghiền là gạo ngâm phục vụ công nghệ sản xuất bún hoặc các loại bánh tráng. Theo yêu cầu công nghệ, thì thời gian ngâm gạo từ 2 + 3 ngày. Vì vậy, các tính chất cơ lý giữa hạt gạo ngâm và hạt gạo nguyên có sự khác biệt nhau, Đó là độ bền cơ học, khối lượng riêng và khối lượng thé tích giảm, còn kích thước hình học, độ am, hệ số
ma sát, lại tăng lên.
Các tính chất cơ lý của gạo nguyên và gạo ngâm dùng làm nguyên liệu nghiền ướt được trình bày như bảng 4.1.
Nhận xét: Quá trình ngâm gạo làm cho hạt gạo trương nở, nên kích thước hình học của hạt gạo tăng. Trong quá trình ngâm, nước tự do sẽ đi
vào các lỗ mao quản, bề mặt các tế bào của hạt gạo thực hiện các phản ứng sinh hoá giữa nước và tế bào gạo tạo nên sự giãn nở thé tích của gạo. Sự giãn nở này làm giảm nội lực liên kết giữa các phân tử, nên độ bền. Nước tự do xâm chiếm các lỗ khí của hạt gạo làm khối lượng riêng, độ am của hạt gạo và khối lượng thé tích lại tăng lên. Sự xuất hiện nước trên bề mặt ngoài của hạt gạo làm hệ số ma sát của gạo tăng theo. Sau quá trình ngâm, nếu để ráo nước và làm khô tự nhiên, lúc này một phần nước sẽ bốc hơi, làm khối lượng riêng, khối lượng thể tích của gạo giảm nhanh chóng. Tuy nhiên quá trình nghiền gạo kết thúc ngay sau khí ngâm, nên các biến đổi này không liên quan đến quá trình nghiên cứu.
=a oe
6.1.2. Cac dữ liệu về nguồn động lực.
Động lực để truyền động cho máy nghiền thiết kế là động cơ điện 3 pha có công suất 7,5 kW, số vòng quay động cơ nạc = 1.450 vg/ph.
Các kích thước về động cơ như đường kính đầu trục, rãnh then, chân đế, khoảng cách giữa tâm trục với mặt đế là các thông số phục vụ cho tính toán thiết kế bộ truyền động sau này.
6.1.3. Các dữ liệu về vật liệu chế tạo máy và máy gia công cơ khí.
6.1.3.1. Các dữ liệu về vật liệu chế tạo máy.
Vật liệu tham gia chế tạo máy dựa trên nguồn cung ứng của thị trường. Bao gồm các loại vật tư cơ bản sau:
+ Thép không gỉ (inox) SS — 304 ở dang tam, định hình dạng thép góc đều cạnh, trục đặc.
+ Các bulông — đai ốc bằng Inox với kích thước chuẩn theo hệ mét.
+ Bánh đai theo kích thước tiêu chuẩn hoặc phi tiêu chuẩn thông
qua đặt hàng hợp tác.
+ Dây đai theo tiêu chuẩn.
+ Cụm gối đỡ - 6 bi theo tiêu chuẩn.
6.1.3.2. Các máy gia công cơ khí tham gia chế tạo máy.
Máy nghiền được chế tạo đơn chiếc mang tính chất thử nghiệm theo các thiết bị gia công cơ khí bao gồm: Máy hàn điện 1 chiều; Thiết bị cắt bằng Plasma; Máy khoan bàn; Máy tiện; Máy phay; Máy mài cầm tay.
6.1.4. Yêu cầu kỹ thuật.
Sản phẩm nghiền thoả mãn yêu cầu công nghệ sản xuất bún, bánh phở, bánh tráng, ... Đồng thời máy phải làm việc có hiệu quả kinh tế cao.
Để thoả mãn, máy nghiền thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Độ nhỏ bột nghiền: Kích thước hạt bột <0,5 mm.
+ Nhiệt độ quá trình nghiền < 400C.
-33-
+ Hiệu suất thu hồi sản phẩm cao.
+ Không gây ô nhiễm môi trường,
+ Mức tiêu thụ nước và chi phí năng lượng cho 1 đơn vị sản phẩm phải thấp,
+ Chi phí lao động và cường độ lao động của công nhân tháp,
+ Vận hành, bảo dưỡng thuận tiện.
6.2. Lựa chọn mô hình máy thiết kế.
Mô hình máy nghiền thiết kế được trình bầy như hình 6.1.
Nguyên lý làm việc của máy nghiền thiết kế như sau:
Nguyên liệu nghiền là gạo dạng hạt được ngâm ủ trong thời gian 3 ngày. Nhờ quá trình ủ ma độ bền gạo giảm nhanh, tuy nhiên độ 4m của gạo tăng nhanh. Nếu sau khi ngâm, đưa gạo vào nghiền ngay bằng máy nghiền búa thông thường thi sẽ xay ra hiện tượng tắc nghẽn lỗ sàng. Dé khắc phục hiện tượng này, nước được đưa vào buồng nghiền làm sản phẩm nghiền có kích thước đủ nhỏ dễ dàng phân ly qua sàng. Nước còn làm giảm nhiệt độ sản phẩm nghiền, làm sạch búa chà xát dé tăng hiệu quả nghiền.
Hình 6.1. Mô hình máy nghiền bột ướt MNBU — 400 1. Vỏ máy; 2. Tắm nhám; 3. R6 to; 4. Lưới sàng; 5. Bánh đai;
6. Trục rô to; 7. Bua nghiên; 8. Nước vào máy; 9.Máng cap liệu.
-34-
Nguyên liệu nghiền qua cửa cap liệu sẽ rơi vào trong buồng nghiền.
Do chuyển động quay tròn của rô to nghiền, làm cho các phần tử nghiền cùng với nước tạo thành một dòng hỗn hợp chất lỏng — rắn chuyển động tròn xung quanh thành rắn là bề mặt trong của buồng sàng. Các cánh búa nghiền va đập và chà xát lên vật nghiền. Sự phá hủy các phần tử nghiền lúc này do cắt là chủ yếu. Sự chuyển động quay mãnh liệt của lớp chất lỏng — rắn bị bề mặt sàng hãm lại do ma sát sẽ làm cho các phan tử nghiền trượt lên nhau và trượt cả lên bề mặt sàng. Dưới tác động của lực ly tâm sinh ra bởi chuyển động quay làm cho các phan tử nghiền đủ nhỏ lọt qua lỗ sàng dễ dàng bị các phần tử chất lỏng kéo ra khỏi lỗ sàng. Nước và sản phẩm nghiền qua sàng ở dạng dịch sữa. Sản phẩm nghiền được tách nước bằng cách lắng và lọc. Dé tiết kiệm, nước sử dụng trở lại máy nghiền sau khi đã lắng tách tinh bột,
6.3. Tinh toán bộ phận cấp liệu.
330
40
250
Hình 6.2. Máng cấp liệu.
150 400
Nguyên liệu nghiền được đưa tới gần máy. Vì vậy khoảng thời gian giữa hai lần cấp liệu rất ngắn. Với máy nghiền có năng suất 250 + 300
. 5
kg/h, chúng tôi chọn khoảng thời gian nạp liệu là 1 phút. Lượng nguyên
liệu sử dụng trong khoảng thời gian này để nghiền sẽ là:
6.4.
6.4.1.
M= “—1-5 kg. 6.130050 g (6.1)
Dung tích cần thiết của máng cap liệu sé là:
Ve > M/y = 5/500 = 0,01 mì. (6.2) Chọn kích thước máng cấp liệu như hình 6.2.
Kiểm tra dung tích chứa của máng cáp liệu:
0,25.0,04
Vm= 2. [0040125033 + 29] + .0,33.0,15
Vin = 0,0117 mŠ. (6.3)
Tính toán thiết kế bộ phận nghiền và lưới sàng.
Tính toán thiết kế bộ phận nghiền 6.4.1.1. Tính toán thiết kế buồng nghiền a. Các dữ liệu thiết kế liên quan:
Chọn sơ bộ truyền động cho trục rô to là bộ truyền động đai. Với công suất động cơ là 7,5 kW, công suất truyền cho cụm rô to búa nghiền
là:
thức:
Nit = n.Nạc = 0,94 . 7,5 = 7,05 kW. (6.4)
Trong đó: +n - hiệu suất truyền động gồm 1 bộ truyền động dai n;
= 0,95 và 1 cặp ỗ lăn no = 0,99, n = 0,95 . 0,99 = 0,94;
+ Ng. — công suất động cơ dẫn động, Nạc = 7,5 kW.
Năng suất dự kiến của máy nghiền thiết kế được xác định theo công
Q = N/A, = 7,05/14 = 0,504 tan (6.5) Để phục vụ việc khảo nghiệm, chọn năng suất thiết kế:
Q = 0,4 tần = 400 kg. (6.6) Trong đó: A, — chi phí năng lượng riêng để nghiền, A, = 13 + 15 = 14 kWhi/tấn.
-36-
b. Tính toán các kích thước của buồng nghiền
Kích thước buồng nghiền được xác định theo công thức:
Six = b.d = Q/ q;= 0,4/ 6,6 = 0,06 m?. (6.7) Trong dé: Six - diện tích hướng kính của buồng nghiền, mí;
b - bề rộng buồng nghiền, m;
d - đường kính buồng nghiền, m;
Q - Năng suất máy nghiền tấn;
q, - Năng suất riêng của máy nghiền, q, = 6,0 +7,2 tan/m?.
Chon buồng nghiền loại hep, b = 0,27.d. Đường kính buồng nghiền
d xác định theo công thức:
b.d= S„¿. Hay 0,27 d? = Spx. Nên:
d= j°e = óc = 9.474 m.S 027 \0,27
Chon d = 470 mm. (6.8)
Bề rộng buồng nghiền d là:
b=0,27d=0,27. 470 = 127 mm. Chọn b = 128 mm. (6.9)
c. Tính toán thiết kế vỏ máy nghiền:
Kích thước buồng nghiền chính là khoảng không gian giới hạn bởi lưới sàng và hai thành bên của máy nghiền. Khoảng không gian giữa buồng nghiền và vỏ máy là thể tích thu hồi sản phẩm nghiền sau khi lọt qua lỗ sàng. Nếu kích thước quá lớn, làm kết cấu máy cồng kềnh và sự làm sạch bề mặt ngoài của sàng ở phần trên cùng kém. Tuy nhiên nếu kích thước quá nhỏ thì lại gây hiện tượng nghẹt sản phẩm vì lưu lượng gió chuyển động xoáy do rôto búa nghiền tao ra thấp. Đường kính vỏ máy nghiền được tính theo công thức:
D=d+2h = 470 + 2.65 = 600 mm. (6.10) Trong đó: d - đường kính rô to, mm;
h - khoảng cách từ lưới sàng đến vỏ máy nghiền, mm.
=a
6.4.1.2. Tính toán vận tốc búa nghiền
Vận tốc làm việc búa nghiền được tính theo công thức vật liệu nghiền bị phá huỷ do va đập nhiều lần [ công thức 5 — 42, TL8 ]:
Wa = ak (0.81+ 2,312 Aq,
Trong do:
+ ky - đặc trưng cơ ly tính của hat, kạ = (Kg .on)/p. Với hệ số k g = 1,6 + 2 = 1,8, ứng suất phá vỡ hạt gạo ngâm opy = 1,4 MN/m? = 1.400.000 N/m?, khối lượng riêng của hat p = 1.250 kg/m’, ta có ka = 2.016;
+ Mức độ nghiền qui ước 2. được tinh từ công thức:
Aqu = Z. 0,445/ (z- 1)
Với z là số lần va đập cần thiết dé hạt đạt độ nhỏ dạ, z= 2 - 4 = 3.
Aqu = 0,668;
Vụa = /2016.(0,81+ 2,3.1¢0,668) = 28,6 , mís ; (6.11) Vận tốc búa nghiền được tính khi có sự lưu chuyển của lớp phan tử nghiền trong buồng nghiền theo công thức [ công thức 5 — 41, TL 8]
Vp > Vue! (1-Bạ). Với Ba là hệ số lưu chuyển, By = 0,4 + 0,5 = 0,45, thì:
Vp > 28,6/(1-0,45)=52 , mis ; (6.12)
6.4.1.3. Tinh toan thiét ké bua nghién
Bua nghiền được thiết kế là một tam phẳng, nhằm đảm bảo chức năng chà xát lên các phần tử nghiền khi làm việc. Bề rộng của búa nghiền đảm bảo quét hết bề rộng buồng nghiền. Tuy nhiên do quá trình máy hoạt động có hiện tường dao động và độ chính xác khi chế tạo, nên bề rộng búa nghiền được thiết kế nhỏ hơn bề rộng buồng nghiền. Khe hở giữa búa với thành bên buồng nghiền được thiết kế đảm bảo khi búa quay không va chạm với thành bên. Để đảm bảo được điều kiện này, chúng tôi chọn khe hở là 5; = 5 mm. Vì vậy, bề rộng búa nghiền sé là:
bp=b_— 2.ð;= 128—-2.5= 118 ; mm; (6.13)
-38-
Búa được lắp vào rô to nhờ 2 mối ghép bu lông. Chiều dầy búa được chọn là 12 mm, nhằm đảm bảo thời gia làm việc đủ lớn không phải thay hay đảo đầu búa. Chiều dài búa là 95 mm. Búa nghiền có cấu tạo
như hình 6.3.