Thiết kế chế tạo máy tuốt, phân loại và đóng gói tiêu

Đặc biệt, sản phẩm hồ tiêu chất lượng cao của Việt Nam xuất khẩu vào Mỹ và các nước EU ngày càng tăng.. Hiện nay, dù sản lượng từ các doanh nghiệp có nhà máy chế biến công nghệ cao theo

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY TÁCH, PHÂN

LOẠI VÀ ĐÓNG GÓI TIÊU

Người hướng dẫn: TS LƯU ĐỨC BÌNH

Sinh viên thực hiện: LẠI VĂN HÀO

NGUYỄN VĂN LIỆU

\

Đà Nẵng, 2017

Vào những năm 1970, diện tích hồ tiêu tại Việt Nam vẫn còn ít, mới có khoảng 400 ha

và đạt sản lượng khoảng 500 tấn Đến cuối năm 2011, tổng diện tích hồ tiêu cả nước đạt 52.171ha, với 21 tỉnh trồng tiêu có qui mô diện tích trên 100ha Diện tích hồ tiêu tập trung chủ yếu ở Đông Nam Bộ (23.526ha, 45,1%), Tây Nguyên (18.645ha, 35,7%)

và Duyên Hải miền Trung (6.410ha, 13%) So với năm 2008, diện tích hồ tiêu tăng 1.820ha (10,6%), chủ yếu do diện tích được trồng mới chuyển từ các cây trồng khác kém hiệu quả Trên 95% lượng hồ tiêu sản xuất hàng năm dùng cho xuất khẩu, và hồ tiêu Việt Nam được xuất khẩu sang hơn 80 nước và lãnh thổ Việt Nam vẫn còn xuất khẩu một lượng lớn hồ tiêu theo tiêu chuẩn FAQ (Fair Average Quality) Tuy nhiên, điểm đáng lưu ý là tỉ lệ xuất khẩu tiêu trắng và tiêu đen theo tiêu chuẩn ASTA ngày một tăng, trong năm 2011 tiêu trắng chiếm tỉ lệ 16 % (14.488 tấn) và tiêu xay 11% (13.420 tấn) trong tổng lượng tiêu xuất khẩu Lượng hồ tiêu xuất khẩu của Việt Nam trong năm 2011 là 118.416 tấn, cao hơn so với dự kiến ban đầu (105.000 tấn) và cao hơn so với năm 2010 là 1.575 tấn (6,9%), đạt kim ngạch xuất khẩu 693 triệu USD Trong đó xuất sang thị trường chính là châu Âu (39,7%), châu Á (33,5%), châu Mỹ và châu Đại Dương (16,0%), và châu Phi (10,8%), phần còn lại xuất đi nơi khác Cơ cấu thị trường có thay đổi so với năm 2010, tỉ lệ xuất khẩu sang Bắc Mỹ, châu Âu và châu Phi tăng, trong khi lượng xuất sang châu Á giảm Giá xuất khẩu hồ tiêu Việt Nam biến động khá nhiều trong năm 2011, tiêu đen 4.340- 7122 USD/tấn và tiêu trắng 6.936-9.226 USD/tấn, vẫn còn thấp hơn tiêu cùng tiêu chuẩn của Malaysia, Indonesia và Ấn

Độ khoảng 200-250 USD/tấn.PC dự báo sản lượng Hồ tiêu thế giới vụ 2015 khoảng 374.500 tấn, tăng 38.300 tấn (tăng chủ yếu tăng từ Ấn Độ, Indonesia và Sri Lanka) cộng tồn kho cuối năm 2014 chuyển sang 2015 khoảng 59.000 tấn Như vậy tổng nguồn cung Hồ tiêu thế giới năm 2015 là 433.536 tấn, tăng 12.630 tấn so với năm

2014 Nhu cầu tiêu thụ khoảng 4 6.000 tấn Do đó cân đối cung cầu Hồ tiêu năm 2015

có thể hài hòa hơn so với năm 2014 Lũy tiến từ 1/1 đến 30/6/2016, Việt Nam xuất khẩu được 107.293 tấn Hồ tiêu các loại, bao gồm 95.290 tấn tiêu đen và 12.003 tấn tiêu trắng Tổng kim ngạch xuất khẩu đạt 866,13 triệu USD, tiêu đen đạt 729,93 triệu USD, tiêu trắng đạt 136,2 triệu USD So với cùng kỳ 2015, lượng xuất khẩu tăng

21,2% tương đương 18.770 tấn, giá trị xuất khẩu tăng 5,25% tương đương 43,2 triệu USD Giá xuất khẩu bình quân tiêu đen 6 tháng đạt 7.660 USD/tấn, tiêu trắng đạt 11.347 USD/tấn So với cùng kỳ, giá xuất khẩu tiêu đen giảm 1.200 USD, tiêu trắng giảm 1.335 USD.Mỹ vẫn giữ vững là thị trường nhập khẩu Hồ tiêu lớn nhất từ Việt Nam, 6 tháng Mỹ nhập 23.649 tấn, chiếm 22,04% tổng lượng xuất khẩu Hồ tiêu của Việt Nam, tăng 5.451 tấn Trung Quốc cũng là thị trường có mức tăng trưởng ấn tượng, tăng 4.007 tấn đạt 5.855 tấn Các thị trường khác cũng có mức tăng trưởng khá như Ấn Độ tăng 1.303 tấn, Đức, tăng 1.033 tấn, Nga tăng 996 tấn, Ai Cập tăng 898

tấn Ở Việt Nam có 6 tỉnh trọng điểm sản xuất hồ tiêu gồm: Bình Phước 12.148 ha, Đắk Nông 11.154 ha, Đắk Lắk 12.082 ha, Bà Rịa – Vũng Tàu 9.074, Đồng Nai 9.010, Gia Lai 11.245 Trong đó, khu vực Tây Nguyên và miền Đông Nam Bộ đứng đầu về diện tích, năng suất và sản lượng Ngoài ra, còn có các vùng trồng tiêu khác như Phú Quốc (Kiên Giang) đã có thương hiệu lâu nay và vùng trồng hồ tiêu ở Quảng Trị … Hiện nay, hồ tiêu Việt Nam được xuất khẩu đến 97 quốc gia và vùng lãnh thổ thuộc châu Á, châu Âu, châu Mỹ, châu Phi Đặc biệt, sản phẩm hồ tiêu chất lượng cao của Việt Nam xuất khẩu vào Mỹ và các nước EU ngày càng tăng Các nước châu Âu chiếm thị phần 40%, đã chấp nhận công nghệ sản xuất hồ tiêu Việt Nam và các mặt hàng gia vị chế biến từ hồ tiêu Việt Nam.Năm 2005, Việt Nam gia nhập Cộng đồng

Hồ tiêu Quốc tế (IPC) Từ khi Việt Nam gia nhập WTO, ngành hồ tiêu Việt Nam tham gia sâu hơn vào thị trường quốc tế, đã vào được các nước có hàng rào kỹ thuật rất ngặt nghèo như Nhật Bản, Hà Lan, Mỹ, Đức, Pháp Việt Nam hiện có khoảng 200 doanh nghiệp chế biến, kinh doanh hồ tiêu, trong đó có 15 doanh nghiệp hàng đầu, chiếm 70% lượng xuất khẩu cả nước Đặc biệt, có 5 doanh nghiệp đầu tư nước ngoài, chiếm gần 30% thị phần xuất khẩu.Hiện nay, 95% tổng lượng sản xuất để phục vụ xuất khẩu Công nghệ chế biến hồ tiêu Việt Nam đã đạt được mặt bằng phổ thông chung, đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng khắp thế giới Hiện nay, dù sản lượng từ các doanh nghiệp có nhà máy chế biến công nghệ cao theo tiêu chuẩn ASTA, ESA, JSSA và xu hướng tạo sản phẩm đa dạng: tiêu đen, trắng nguyên hạt, tiêu nghiền bột, đóng gói nhỏ … tăng lên nhưng hồ tiêu Việt Nam chủ yếu vẫn xuất thô, đạt mức giá xuất khẩu 7.738 USD/1 tấn, thấp hơn giá bán của nhiều nước Nếu ngành hàng hồ tiêu Việt Nam được tổ chức chế biến tốt hơn sẽ gia tăng giá trị sản phẩm xuất khẩu, giá hồ tiêu Việt Nam sẽ tương đương và có thể cao hơn giá của một số nước trên thế giới.Vì vậy, Hiệp Hội hồ tiêu Việt Nam khuyến khích nâng cao chất lượng sản phẩm từ khâu trồng, các doanh nghiệp đầu tư chế biến sâu, chế biến sạch, đa dạng hóa sản phẩm, đa dạng hóa thị trường nhằm thâm nhập sâu vào chuỗi cung ứng hạt tiêu tòan cầu Trong định hướng

vệ thực vật đúng cách để tránh được rủi ro do dịch bệnh, duy trì sức khỏe, tuổi thọ của vườn cây và bảo vệ năng suất, chất lượng sản phẩm Các doanh nghiệp cần đầu tư công nghệ cao, nâng cao giá trị sản phẩm.Các bộ ngành cần chung tay để hồ tiêu Việt Nam giữ vững thị trường truyền thống và phát triển thị trường mới.Ở miền trung chế

độ canh tác còn tương đối lạc hậu, chủ yếu là thủ công và dụng cụ thô sơ Hiện nay kỹ thuật nông học đang phát triển nên đã lai tạo nhiều giống tiêu cho năng suất cao Vì vậy cần cơ giới hóa để nâng cao năng suất và chất lượng của hạt tiêu giúp tăng giá trị

và chất lượng cho cây tiêu,giảm sức lao động cho bà con nông dân

1.2 YÊU C U NÔNG HỌC VỚI VIỆ ỚI HÓA NÔNG NGHIỆP

Lịch sử phát triển xã hội đã khẳng định, nông nghiệp là một trong hai ngành sản xuất vật chất chủ yếu của xã hội Xã hội loài người muốn tồn tại và phát triển được thì có những nhu cầu cần thiết không thể thiếu và nông nghiệp chính là ngành cung cấp Hiện nay và trong tương lai, nông nghiệp vẫn đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống nhân dân và trong sự phát triển kinh tế nông thôn Ngành nông nghiệp có vai trò và vị trí hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, là nền tảng góp phần ổn định và phát triển xã hội Muốn tiến hành thành công sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước thì việc tiến hành công nghiệp hóa – hiện đại hóa trong lĩnh vực nông nghiệp nông thôn giữ vai trò quan trọng hàng đầu Nhận thức được tầm quan trọng đó, Đảng và Nhà nước ta đã có nhiều chính sách để hỗ trợ tiến hành công nghiệp hóa phát triển kinh tế - xã hội khu vực nông nghiệp, nông thôn Trong đó đáng chú ý là vấn đề cơ giới hóa nông nghiệp, đây là yếu tố tác động trực tiếp đến việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Trong xu thế hội nhập kinh tế của nước ta vào khu vực và thế giới đặt ra là phải làm thế nào để nâng cao được chất lượng, hạ giá thành sản phẩm trong đó có nông sản xuất khẩu là rất có ý nghĩa cạnh tranh trên thị trường nông sản Hầu hết các sản phẩm nông sản của nước ta có chất lượng chưa tốt, giá thành lại cao nên không cạnh tranh được với các đối tác Do vậy, cần phải nhanh chóng đẩy nhanh việc nâng cao năng suất và chất lượng Để có thể làm được điều này thì Nhà nước cần phải giải quyết hàng loạt các vấn đề có liên quan trực tiếp hoặc gián

tiếp đến lĩnh vực sản xuất nông nghiệp như đầu tư vốn, xây dựng cơ sở hạ tầng, công nghệ chế biến, cơ giới hóa, tiêu thụ sản phẩm Trên thực tế việc thực hiện cơ giới hóa nông nghiệp, nông thôn ở nước ta hiện nay còn nhiều vướng mắc từ cơ sở lý luận đến việc thực hiện.Theo tình hình tăng của diện tích troomg tiêu cũng như sản lượng ngày càng tăng.Yêu cầu phải thực hiện cơ giới hóa trong ngành sản xuất tiêu từ thu hoạch cho tới đóng gói.Thu hoạch tiêu ở miền trung tập trung vào tháng 3 khu vực tây

nguyên và tháng 6 khu vực bắc trung bộ, đây là gia đoạn có lượng mưa ít, thời tiết khô hanh hoàn toàn, ruộng tiêu khô, hạt ít bị ẩm ướt nên thuận lợi cho việc thu hoạch bằng

cơ giới hóa.Cũng như cơ giới hóa các khâu sản xuất khác, cơ giới hóa sau thu hoạch cũng có những yêu cầu và phương pháp riêng và mỗi phương pháp có một số yêu cầu

cụ thể

Để đảm bảo năng suất có một số yêu cầu chung sau:

+Máy tuốt phải thích hợp với điều kiện tiêu có năng suất cao

+Do kỹ thuật canh tác, kỹ thuật chọn tạo giống, kỹ thuật phân bón càng phát triển, việc tưới tiêu chủ động, việc phòng trừ sâu bệnh có hiệu quả nên

+Năng suất tiêu ngày càng cao Vì vậy máy tuốt phải đảm bảo được khả năng vượt tải hoặc có thể thay thế các bộ phận d dàng để phù hợp với năng suất cao

+Phải đảm bảo chất lượng làm việc tốt, tổng hao hụt không quá 3%, tổng hư hại không quá 2%

+Máy tuốt phải đảm bao năng suất cao, tỉ lệ trộn lẫn thấp, tỉ lệ tiêu sạch cao, tỉ lệ v hạt thấp

+Kết cấu gọn nh , d vận chuyển, sử dụng linh hoạt

+Vì địa hình vùng núi khá khó khan trong việc di chuyển nên máy cần có kết cấu gọn

nh , có thể vận hành với một người để tận dụng lao động

+Tạo dáng mỹ thuật công nghiệp hài hòa, đ p mắt

+Song song với việc đảm bảo năng suất lao động thì máy cần đảm bảo hài hòa, các linh kiện, bộ phân nhỏ gọn, bố trí hợp lý

*Chỉ tiêu quan trọng khi tuốt tiêu:

Độ hạt theo cuống tiêu khi tuốt không quá 0.5 %

Độ v hạt khi tuốt nên giảm tối thiểu càng nhiều càng nhiều càng tốt

Độ sạch của sản phẩm sau quá trình tuốt được đánh giá bởi tỉ lệ các các tạp chất còn lẫn

hương 2 ỚI THIỆU VỀ TIÊU, QUÁ TRÌNH THU

HO CH, TÁCH H T VÀ CHẾ BIẾN

2.1 GIỚI THIỆU ĐĂ Đ ỂM CỦA CÂY HỒ TIÊU

Cây hồ tiêu có tên khoa học là Piper nigrum, thuộc họ Piperaceae vàlà một loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào các cây khác bằng r Thân mọc cuốn, mang lá mọc cách Lá như lá trầu không, nhưng dài và thuôn hơn Có hai loại nhánh: một loại nhánh mang quả, và một loại nhánh dinh dư ng, cả hai loại nhánh đều xuất phát từ kẽ lá Đối chiếu với lá là một cụm hoa hình đuôi sóc Khi chín, rụng cả chùm Quả hình cầu nhỏ, chừng 20 – 30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau

có màu vàng, khi chín có màu.Tiêu cũng bao gồm nhiều loai với năng suất chất lượng khác nhau sau đây là hình ảnh của một số giống hồ tiêu Cây hồ tiêu có nguồn gốc từ

Ấn Độ, được người Pháp trồng ở Việt Nam từ thế kỷ XVII Đến cuối thế kỷ XIX, hồ tiêu đã trở thành sản phẩm hàng hóa được trồng ở Phú Quốc, Hòn Chồng và Hà Tiên (Kiên Giang) Đầu thế kỷ XX, hồ tiêu được phát triển lên vùng đất đỏ bazan ở miền Đông Nam Bộ và miền Trung …

Hình 2.1a Cây hồ tiêu

Ở miền trung chế độ canh tác còn tương đối lạc hậu, chủ yếu là thủ công và dụng cụ thô sơ Hiện nay kỹ thuật nông học đang phát triển nên đã lai tạo nhiều giống tiêu cho năng suất cao Vì vậy cần cơ giới hóa để nâng cao năng suất Thu hoạch tiêu ở

miền trung tập trung vào tháng 3 khu vực tây nguyên và tháng 6 khu vực bắc trung bộ, đây là gia đoạn có lượng mưa ít, thời tiết khô hanh hoàn toàn, ruộng tiêu khô, hạt ít bị

ẩm ướt nên thuận lợi cho việc thu hoạch bằng cơ giới hóa

Hình 2 1b Vườn tiêu giống Vĩnh linh mới trồng hơn 1 năm

Tiêu cũng bao gồm nhiều loai với năng suất chất lượng khác nhau sau đây là hình ảnh của một số giống hồ tiêu

Hình 2.1c Giống tiêu chum Ấn Đô

b.Giống tiêu Vĩnh Linh

Tiêu Vĩnh Linh có nguồn gốc từ tỉnh Quảng Trị Lá có kích thước trung bình, thon, dài, xanh đậm Cây sinh trưởng khỏe, cành quả vươn rộng, gié hoa trung bình,

Hình 2.1.e: Giống tiêu Phú Quốc

f.Giống tiêu Trâu: Giống địa phương ở nhiều vùng trồng tiêu nước ta Lá to xanh đậm,

bầu tròn ở cuống lá như lá trầu Dây, cành phát triển rất khỏe, chùm quả dài nhưng đóng

hạt thưa Giống có ưu điểm là chống chịu sâu bệnh khỏe, ít nhi m bệnh chết héo nhưng nhược điểm là năng suất không cao, ít ổn định không phù hợp với điều kiện thâm canh tăng năng suất…v.v

Hình 2.1f Giống tiêu Trâu 2.2 QUÁ TR T U O

Sau khi thu hoạch về tiêu còn tươi d bị hỏng hạt ta cần tiến hành tuốt tiêu ngay Sau đó đem ra phơi hoặc sấy khô cho đến khi đạt độ ẩm theo yêu cầu thì tiên hành đóng bao đem vào kho lưu giữ

Tiêu sau khi đã già đạt đủ độ cứng của hạt thì sẽ được hái về, công việc này ở nước ta chủ yếu thực hiện thủ công

Hiện nay chưa có một loại máy thu hoạch tiêu nào nên việc thu hoạch sử dụng phương pháp vòi phun nước và thu hoạch thủ công là chính

Hình 2.2a: Qúa trình thu hoạch tiêu bằng thủ công

mà năng suất lại không cao tiêu bị lẫn lá không sạch và lượng tiêu v , nát nhiều

Hình 2.3.1: Qúa trình tách hạt tiêu bằng thủ công

Hình 2.3.2a: Một số loại máy tuốt tiêu

Hình 2.3.2b: Một số loại máy tuốt tiêu

2.4 Quá trình tách Phơi khô tiêu

Do ciệc thu hoach tiêu vào mà hè nên bà con nông dân làm khô tiêu bằng cách phơi tiêu giữa trời nắng vừa tiết kiệm chi phí,vừa bảo quản tiêu được lâu

Hình 2.4a: Quá trình phơi tiêu

Hình 2.4b:Tiêu sau khi được phơi khô

Hình 2.4c:Tiêu sau khi được đóng gói

*Chỉ tiêu quan trọng khi tuốt tiêu:

Độ hạt theo cuống tiêu khi tuốt không quá 0.5 %

Độ v hạt khi tuốt nên giảm tối thiểu càng nhiều càng nhiều càng tốt

Độ sạch của sản phẩm sau quá trình tuốt được đánh giá bởi tỉ lệ các các tạp chất còn lẫn.Từ yêu cầu trên ta đưa ra các phương án bóc tách tiêu sau

+Máy tuốt tiêu 1 trục

+ Máy tuốt tiêu 2 trục

+Máy tuốt tiêu 1 trục kết hợp quạt thổi

+Máy tuốt tiêu 1 trục kết hợp sàng

3.1 MÁ TU T TRỤ

Yêu cầu cua

- Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý máy tuốt tiêu 1 trục

- u điểm: Giá thành máy rẽ khoảng 4 triệu đồng, năng suất tuốt khá cao khoảng

1 tấn/ giờ, kết cấy máy gọn nh , d vận chuyển và sử dụng

-Nhược điểm: Tỉ lệ hạt v còn lớn, tiêu tuốt xong còn pha lẫn cuống tiêu, lá độ sạch không cao

3.2 MÁ TU T 2 TRỤ

- Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý máy tuốt tiêu 2 trục

- u điểm: Sử dụng 2 trục tuốt nên máy tuốt sạch hơn, tiêu ít bị lẫn với cuống, lá, năng suất máy cao 1-1,5 tấn/ giờ

-Nhược điểm: Máy có kết cấu cồng kềnh hơn, tiêu bị nát nhiều, sử dụng nhiều điện hơn

3.3 MÁ TU T TRỤ ẾT ỢP VỚ QU T T Ổ

- Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý máy tuốt tiêu 1 trục kết hợp quạt thổi

- u điểm: Máy cho năng suất 1 tấn/giờ, tiêu tuốt khá sạch, kết cấu gọn nh , d

Máy có kết cấu nhỏ gọn, d vận chuyển, sử dụng và có giá thành hợp lý

Máy tuốt cho năng suất cao, sản phẩm tuốt không bị trộn lẫn cũng như là ít bị v nát Máy tuốt phải phân loại được hạt tiêu theo chất lượng

Dựa theo các yêu cầu trên chúng em lựa chọn máy tuốt một trục và thiết kế thêm

hệ thống sàng tiêu để phân loại tiêu

3.5.Lựa chọn phương án óng gói hạt tiêu

Phương án :

Ta sử dụng hệ thống truyền ộng bằng thủy lực:

+ môt xi lanh dung để đóng mở cơ cấu cấp hạt tiêu

+ một xi lanh dùng để đẩy hộp chứa tiêu đi

+ một xi lanh để cấp hộp

+ cơ cấu cấn định lượng điện tử

* Ưu và nhược điểm của phương án 1:

- Ưu điểm:

+ truyền được công suất và tải trọng lớn

+ dầu có tính đàn hồi nên truyền động êm, không ồn ào

+ điều chỉnh được vô cấp của cơ cấu chấp hành

- Nhược điểm:

+ do dùng hệ thống thủy lực nên cần cung cấp dầu và bơm dầu cho hệ thống nên chi

phí tốn kém, không phù hợp với việc làm mô hình của sinh viên

+ xi lanh và các phần tử điều khiển có giá thành cao nên không hiệu quả về tính kinh

+ môt xi lanh dung để đóng mở cơ cấu cấp hạt tiêu

+ một xi lanh dùng để đẩy hộp chứa tiêu đi

+ một xi lanh để cấp hộp

+ cơ cấu cấn định lượng điện tử

* Ưu và nhược điểm của phương án 2:

- Ưu điểm: độ nhớt của động học của khí nén nhỏ

Hệ thống cung cấp khí nén đơn giản rẻ tiền, d chế tạo không cần bơm dầu nên chi phí giá thành thấp hơn so với thủy lực

Các phần tử trong hệ thống khí nén có cấu tạo đơn giản và giá thành rẻ

Lực để truyền tải trọng đến cơ câu chấp hành thấp nên phù hợp với việc làm mô hình của sinh viên

Hệ thống khí nén thấp không gây ôi nhi m môi trường

- Nhược điểm: Lực để truyền tải trọng đến cơ cấu chấp hành thấp

Dòng khí thoát ra ở đường dẫn gây nên tiếng ồn lớn

Phương án 3

Ta sử dụng hệ thống truyền động bằng động cơ

+ một động cơ để cung cấp chuyển động quay cho hộp đựng tiêu quay tròn

+ một động cơ để dùng để cấp lại tiêu rơi vải ra cho xích tải cào cấp tiêu lại cho hộp đưng tiêu

+ một xi lanh dung để đóng mở cơ cấu cấp hạt tiêu

+ cơ cấu cấn định lượng điện tử

-Ưu điểm: truyền động chính xác

Hiệu suất truyền động tốt

-Nhược điểm: truyền động bằng động cơ thì phải dùng các bộ truyền (bộ truyền đai, bộ

truyền xích nên làm hệ thống phức tạp, không hiệu quả về kinh tế

Không đồng bộ trong quá trình điều khiển hệ thống

Dựa vào các phân tích ở trên nhóm đồ án chọn phương án 2 để thiết kế hệ thống , các thiết bị dùn gtrong hệ thống sẽ được phân tích ở các chương sau

+Năng suất làm việc của máy Q = 1000 (kg/h)

-Theo điều kiện năng suất ta có:

Q = F.v.k (m3/s)

Trong đó:

F: tiết diện cửa thông nguyên liệu

V: vận tốc của tiêu qua cửa thông

k = 0,1: Hệ số nạp đẩy của lỗ

Q = 1000 (kg/h)  1 (m3

/h ) -Với vận tốc rơi tự do:

v = √ = √ = 0,98 (m/s)

Trong đó:

h: khoảng cách tiêu bắt đầu rơi đến cơ cấu nạp, chọn h = 0,05

Vì ta thiết thiết kế cửa nạp nguyên liệu có tiết diện mặt cắt là hình chữ nhật nên F = a.b Với a:là chiều rộng lỗ, b là chiều dài lỗ

Thay vào: b = 1,5a = 1,5.0,05 = 0,075 (m)

Vậy phi u nạp có diện tích: 50 x 75 (mm)

4.1.2 T TOÁ U L S LẮ

a U L S LẮ

Hình 4.1.2a: Cơ cấu hoạt động dựa trên nguyên lý tay quay con trượt

Từ trục động cơ truyền chuyển động quay cho trục sàn lắc có mang bánh lệch tâm 1, qua thanh tryền 2 làm cho con lắc 3 chuyển động tịnh tiến

Hình 4.1.2b: Sơ đồ tính toán cơ cấu tay quay con trượt

-Trong cơ cấu:

+OA quay quanh trục O

+Con chạy B chuyển động tịnh tiến

+AB chuyển động song phẳng

+Cho OA= 20mm, AB= 200mm

-Ta tính vận tốc và gia tốc của con trượt B tại thời điểm OA vuông góc với OB

+Xét OA:

1 2

-Ta có: VA= OA.Ω0

=

==

= 628,3 (mm/s)

B B

4.1.3 T TOÁ ĐỘ Đ Ệ

Vì quá trình tính toán lực tuốt khác phức tạp và chưa có tài liệu hay công thức chuẩn để tính toán nên ta chọn các thông số tham khảo trên các loại máy tuốt tiêu như sau

.V

P

=

=0.93 (Kw)

Trong đó:

P: Lực cắt cần để tuốt (N)

V: vận tốc dài của trục tuốt (m/s)

V= = (m/s) n: Số vòng quay trục tuốt (vg/ph)

R: Bán kính trục tuốt (m)

-Xác định hiệu suất của hệ thống

Thông qua sơ đồ động của máy tuốt ta xác định hiệu suất hệ thống thông qua công thức

89,099,0.95,0

d: Là hiệu suất 1 bộ truyền đai

obi: Là hiệu suất 1 cặp ổ bi

Chọn d=0,95, obi= 0,99

=> Nđ/c≥ 1.1

89,0

93

0  (kw) Chọn động cơ có ký hiệu AO2 có

+Ndc =1,1 kw

Từ sơ đồ động của máy ta xác định tỷ số truyền của hệ thống là tỷ số truyền của

bộ tuyền đai Tỷ số truyền động của bộ truyền đai các định theo công thức

it=id=

= = 2 -Xác định công suất trên các trục

 Công suất trên trục động cơ: N0=Ndc=1,1 (Kw)

 Công suất trên trục tuốt: Ntt=ηd ηobi N0=0,95.0,99.1,1=1,035 (kw)

-Xác định Momem xoắn trên các trục

 Momen xoắn trên trục động cơ

Mx0 = 9,55.106 = 9,55.106. = 7398 (N.mm)

 Momem xoắn trên trục tuốt

Mx1= 9,55.106 = 9,55.106.

= 13921 (N.mm)

4.1.5 CÁC THÔNG S ĐỘNG HỌC CỦA XI LANH

Chuyển động tịnh tiến của xilanh 1 để cho tiêu rơi xuống và chặn lại khi đã

đủ lượng tiêu qua các thông số sau:

Hành trình của piston L=10mm

Vận tốc của xi lanh khi chuyển động tính tiến để tạo chuyển động quay cho cơ cấu là

Trong đó: v- vận tốc dài của cần xi lanh

Q- lưu lượng của xi lanh, chọn Q=10.5

A-Tiết diện của xi lanh

Vậy vận tốc của chuyển động quay do xi lanh tạo ra là:

Chuyển động tịnh tiến của xilanh 2 dung để đẩy hộp đựng tiêu đi sau khi đã đủ lượng tiêu cần thiết

Hành trình của piston L=15mm

Chuyển động tịnh tiến của xilanh 3 dùng để cấp hộp

Hành trình của piston L=15mm

yêu c u khi thi t k

Nhìn chung, khi xây dựng phương án bố trí cho các hệ thống tự động cần phải đảm bảo các điều kiện như sau:

 Hệ thống đơn giản, d điều khiển và đáng tin cậy

 Bố trí các cơ cấu phải nhỏ gọn đảm bảo tính kỹ thuật và thẫm mỹ

 Ngoài ra phải đảm bảo được tính an toàn và tính kinh tế

Q- lưu lượng của xi lanh, chọn Q=10.5

A-Tiết diện của xi lanh

Vậy vận tốc của chuyển động quay do xi lanh tạo ra là:

4.1.5.2 T TOÁ ĐỘNG L C HỌC VÀ MỘT S BỘ PHẬN CHÍNH

a.Tính chọn xi lanh tạo chuyển động quay cho hệ thống

*Cơ cấu sinh lực băng kh nén

Khí nén được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp Khí nén là không khí sạch được không khí được máy nén khí nén đến áp suất 6,7atm để khi đi qua các ống dẫn đến xi lanh có áp suất làm việc 3,4atm

Dùng khí nén có những ưu điểm sau:

Nâng cao năng suất lao động, giảm nh sức lao động của công nhân, điều khiển thống nhất, từ xa để có khả năng tự động hóa

Các nhược điểm của khí nén là: khí nén dùng với áp lực thấp(4-6)atm

Phải có thêm các trang bị phụ: van, bình lọc khí, ổn định tốc độ và áp suất tốn nhiều không gian

Các cơ cấu sinh lực bằng khí nén có thể phân loại như sau:

Theo dạng xi lanh dẫn lực: loại xi lanh piston – xi lanh màng

Theo sơ đồ tác dụng: Loại xi lanh một chiều và loại xi lanh hai chiều

Theo dạng gá đặt: loại cố định và loại quay

*Tính lực ẩy của xi lanh

+Loại xi lanh hai chiều, một piston

Loại này khí nén có thể vào bên trái hoặc bên phải xi lanh, loại này hành trình piston dài chuyển động được cả hai phía

Khi khí nén qua van phân phối đi vào buồng bên trái của xi lanh thì lực tạo ra được tính theo biểu thức sau:

Khi khí nén qua buồng bên phải của xi lanh thì lực tạo ra là:

Trong đó:

p- áp suất khí nén(kG/ )

- hiệu suất, kể đến mất mát vì ma sát giữa piston và xi lanh, cán piston và vỏ

Để có thể tăng lực k p mà không cần tăng đường kính piston có thể sử dụng loại xi lanh hai hay nhiều piston

Xi lanh có thể sinh ra lực k p

Đường kính tiêu chuẩn của piston là: D=50, 75,100…

Cần piston: d=8…80mm

Hành trình làm việc: L 10,15mm

Độ nhám mặt trong của xi lanh cần đạt: Ra=0.63-1.25 để giảm ma sát

Kết cấu của xi lanh có thể tham khảo trong sổ tay kết cấu cơ khí

b Tính chọn công suất động cơ

Yêu cầu hệ thống bang tải:

 Lực kéo băng tải F= 10N

 Bộ truyền xích:

 Hiệu suất ổ:

 Hiệu suất truyền từ động cơ: :

 Công suất yêu cầu từ động cơ:

Loại động cơ Công suất Số vòng Khối lượng Đường kính

4.2.T TOÁ L Ọ Á T S Ủ ẾU ĐỘ L Ọ 4.2.1 T ẾT Ế BỘ TRU Ề Đ

Dựa vào bảng hướng dẫn chọn loại đai trong tài liệu ta chọn loại đai A, có các thông số sau:

-Kích thước và tiết diện đai:

a×h=13×8 (bảng 5_11 tài liệu 1) -Diện tích tiết diện: F=81mm2

a ác nh ường k nh bánh i

-Chọn đường kính bánh đai nhỏ theo bảng tiêu chuẩn, ta chọn:

D1=100 mm (5_14) -Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện:

V=

1000.60

1

D

π.n==

1000.60

100π.1420= 6,81 m/s ≤Vmax ≤30-35 thoả mãn Trong đó:

Trong đó:

δ: là hệ số trượt lấy δ =0,02

-Theo tiêu chuẩn (bảng 5-15 tài liệu 1) chọn D2=200 mm

-Kiểm nghiệm lại tỷ số truyền và vận tốc quay của trục bị dẫn

-Ta công thức kiểm nghiệm: D2= (1- δ)D1

-Số vòng quay thực tế của bánh bị dẫn

n2’=n1.(1- δ) =1420(1-0,02)

=696 (vg/ph)

b ác nh kho ng cách trục

-Chọn khoảng cách trục sơ bộ của bộ truyền chuyển động hình thang, ta chọn

Asb=1,5D2=300 (mm) (bảng 5-16 tài liệu 1) -Xác định chiều dài L và khoảng cách trục A

Tính chiều dài đai sơ bộ, ta có công thức tính sau:

Lsb=2Asb + (D1+D2)+

= 2.200+ 300+

=880 (mm)

= Chọn chiều dai đai theo tiêu chuẩn ta có L=1000 (mm) (bảng 5-12 tài liệu 1)

-Kiểm tra số vòng chạy đai theo điều kiện

U = = ≤ [u] =10 =

= 7,35 ≤ [u]=10 -Từ chiều dài chọn theo tiêu chuẩn ta phải tính lại khoảng cách trục

A= √ Thay số ta có

A= √

=419 (mm)

c iểm nghiệm góc ôm củ bánh i (α 1 )

-Ta có điều kiện: α1=1800 - 570 ≥ 1200

=180 - 57= 1660 ≥ 1200 thỏa mãn điều kiện

N=1,1 (kw): Là công suất bánh dẫn

V: Là vận tốc đai V= =

= 7,5 (m/s) F: Là tiết diện đai, F= 81(mm2)

: Ứng suất cho phép của đai thang có giá trị là = 1,45 (N/mm2) Ct: Hệ số ảnh hưởng của tải trọng Ct=0,6

Cv: Hệ số ảnh hưởng của vận tốc Cv=1,04

Cα: Hệ số ảnh hưởng của góc ôm Cα=0,95

Z≥

= 0,02 Chọn số đai Z=1

-Chiều rộng bánh đai

B= (Z-1).t+2S= (1-1).16 +2.10 =20 Chọn B=40

-Ứng suất căng ban đầu o  1 , 2 (bảng 5-17 tài liệu 1)

Dt = Dn - 2e e= 12,5 (bảng 10-3 tài liệu 1)

Theo công thức năng suất ta có:

Q = 47.D2.S.n.k (Công thức XVII-16, Tài liệu [12]) Trong đó:

D: đường kính ngoài của đoạn vít chuyển

-Khi trục xoắn làm việc do độ nghiêng của vành nên nó có khả năng đẩy vật liệu dọc trục, tạo ra áp suất trên vật liệu

Ta có công thức: = k1.k2…….kz

: là áp suất ra sau bước vít thứ i

: là áp suất vào của bước vít thứ i

-Ki được xác định bằng công thức

Ki= e 



] Trong đó:

e= 2.72 là cơ số tự nhiên

φ = =0.95-0.98 là hệ số áp suất biên với Pb là áp suất bên ngoài cánh, Pc là áp suất bên trong cánh f1 là hệ số ma sát của vật liệu với cánh trục xoắn

f2 là hệ số ma sát của vật liệu với guồng tuốt

C, ξ: là các đặc trưng hình học của trục xoắn C= ; ξ=

r: là bán kính trong trục xoắn R: bán kính ngoài trục xoắn S: bước vít của trục xoắn

i: là hệ số cung cấp thể tích ở cánh vít thứ i Khi hệ số tăng áp suất mà bằng nhau thì ta có áp suất cuối của bước vít thứ z là: = Kz (kg/cm2)

Với z là số bước vít -Trong thực tế người ta đã xác định được k phụ thuộc và hệ số cung cấp thể tích như sau

 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5

k 1,5 1,7 2,2 2,35 2,46

-Vậy để có được áp suất Pmax=8kg/cm2 ở đầu phểu liệu, thì chọn các hệ số giảm

áp

k1=2.35; k2=2,2; k3=1,7; k4=1.5 Vậy ta có năng suất thể tích được xác định bởi công thức

V= = =7.5 Trong đó:

n=1500 kg/h là số vòng quay trên một vòng năng suất

=200 kg/m3 là khối lượng riêng của hạt tiêu

-Mặt khác thể tích mỗi bước vít được xác định thông qua công thức

Vi=π.(Rn-Rt)2.Si (m3) Trong đó:

Rn-Rt là diện tích vành khuyên mang liệu cho bước vít thứ i

(Rn- Rt )2=(8-4)2=16 (cm2) Rn: bán kính ngoài vành trục vít

Rt: bán kính trong trục vít

Si : là bước vít thứ i

Si=  

-Vậy ta có bước vít của trục lần lượt từ cửa nạp đến đầu ra

h =

= 30-18=12 mm -Khe hở giữa trục và lồng :

 = ( 0,0002÷ 0,005)D = 0,002D = 0,002.60 =0,12 mm -Góc nâng của đường xoắn vít

Tgβ=

=

=1,72 = β=600

Pmax là áp suất pháp tuyến lớn nhất tác dụng lên bề mặt vít

PN là áp suất pháp tuyến thay đổi theo chiều dài guồng xoắn

Px là áp suất chiều trục

Pr là áp suất vuông góc với bán kính, ngược chiều quay

Py là áp suất thành phần theo trục y

Pz là áp suất thành phần theo trục z

Q là cường độ tải liên tục

β góc nâng của đường vít

mx cường độ xoắn liên tục

my cường độ xoắn liên tục y

mz cường độ xoắn liên tục z

Mu mômen uốn

Hình 4.2.2b: Biểu đồ nguyên lý máy tuốt tiêu 1 trục

-Áp suất PN tác dụng vuông góc bề mặt vít ép có thể cũng như đối với đường vít

PN = PX + Pr (6-1)

px: Áp suất chiều trục: PX = PNcosβ (6-2)

pr: Áp suất vòng: Pr = PNsinβ (6-3) -Cường độ của tải trọng chiều trục liên tục được xác địh theo công thức sau:

PN =

(6-4) Trong đó:

Lv=∑ti + (m+1): chiều dài làm việc của trục vít