Đề Cương Thiết Bị Bảo Quản Và Chế Biến Nông Sản

Câu1. Cấu tạo và hoạt động của kho cơ giới và kho siloCâu 2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của máy làm sạch hạtCâu 3. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của máy làm sạch củ quảCâu 4. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của thiết bị láng, lọc; ly tâmCâu 5. Tính toán thiết bị làm sạch và phân loại.Câu 6: Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của máy cắt thái rau cỏ và củ quảCâu 7: Xác dịnhđiều kiện trượt của lưỡi dao lên vật tháiCâu 8: Xác dịnh điều kiện kẹp của vật thái giữa lưỡi dao và tấm kêCâu 9: Xác dịnh năng lượng cắt tháiCâu 10: Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của máy nghiền kiểu trốngCâu 11: Phát biểu và chứng minh các thuyết nghiền ( diện tích và thể tích)Câu 12: Xác định vận tốc cần thiết để phá vở vật thểCâu 13: Phân tích hiện tượng va đập lệch tâm và xác định tâm va đậpCâu 14: Cấu tạo và hoạt động máy trà kiểu cánh đậpCâu 15: Cấu tạo và hoạt động máy ép rau quả kiểu trục vít.Câu 16: Tính toán máy ép kiểu pittong ( kiểu khuôn kín và kiểu khuôn hở)Câu 17: Cấu tạo và hoạt động của máy định lượng theo thể tích và khối lượng.Câu 18: Độ trộn đều và cách xác định độ trộn đềuCâu 19: Xác định các thông số cơ bản của thiết bị sấy.Câu 20: Cấu tạo và hoạt động của thiết bị tuần hoàn tự nhiên.Câu 21: Cấu tạo và hoạt động của thiết bị cô đặc một nồi.Câu 22: Cấu tạo và hoạt động của thiết bị cô đặc nhiều nồi.Câu 23: Xác định hơi đốt tiêu hao để làm bay hơi dung dịch trong quá trình cô đặc.Câu 24: Thiết bị thanh trùng Laguilharre.Câu 25: Cấu tạo và hoạt động thiết bị thanh trùng Carvallo.Câu 26: Tính toán thiết bị thanh trùng không bao gói (máy thanh trùng kiểu trống OPDIM).

Câu1 Cấu tạo và hoạt động của kho cơ giới và kho silo

a) Kho cơ giới không có thiết bị sơ chế

Loại kho này được sử dụng để bảo quản hạt (hình 2.7) Trong kho có trang bị một gầu tải và hai băng tải để cơkhí hóa việc xuất nhập kho, một quạt cao áp để thông gió cưỡng bức khi khối hạt trong kho bị bốc nóng

Hạt được gầu tải đưa từ dưới lên rót vào băng tải 4 đặt trên nóc, chạy suốt chiều dài kho Trên từng đoạn băngtải có thiết bị gạt hạt xuống từng ô kho một Hạt được lấy ra dưới đáy nghiêng cũng bằng băng tải 1 chạy dọc kho

Khối hạt trong kho được thông gió cưỡng bức khi cần thiết bằng một hệ thống ống thổi không khí 2 đặt trên mặtnền, theo chiều ngang ống phân phối làm bằng thép, có lỗ về phía trên Trên miệng lỗ đặt tấm chắn 5 để không khí đi rahai bên và hạt không rơi vào ống Không khí được nén và thổi vào hệ thống đường ống bằng quạt cao áp 3

Hình 2.7 Kho cơ giới không có thiết bị sơ chế

1- băng tải xuất; 2- ống thổi không khí; 3- quạt; 4- băng tải nhập; 5- tấm chắn.

b) Kho cơ giới có thiết bị sơ chế

Về kết cấu xây dựng loại kho này cũng tương tự như kho không có thiết bị sơ chế Thiết bị sơ chế được trang bịtrong kho gồm có lò sấy, sàng tách tạp chất và một số thiết bị khác để thực hiện việc bốc dỡ, vận chuyển, xuất nhập khohoặc xử lý những sự cố bất lợi như bốc nóng, côn trùng phát triển nhanh khi thực hiện bảo quản hạt (hình 2.8) Loại khonày có thể hoàn thành tất cả các quá trình cần thiết trong quá trình bảo quản

Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo kho cơ giới có thiết bị sơ chế.

1- xe vận chuyển; 2- thùng tiếp nhận hạt; 3,8- băng tải nhập; 4- gầu tải; 5- thùng phân phối; 6- sàng làm sạch tạp

chất; 7- thiết bị sấy; 9- bộ phận tháo liệu; 10- băng tải xuất

Trường hợp nhập hạt khô, sạch vào kho theo thứ tự như sau :

1 - 2 - 3 - 4 - 8 - 9 - kho

Trường hợp nhập hạt vào kho có nhiều tạp chất :

1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 4' - 5' - 8 - 9 - kho

Trường hợp hạt ẩm và nhiều tạp chất :

Kho silô thường được dùng để bảo quản hạt hoặc bột chế biến ở dạng đổ rời (hình 2.9) Hệ thống kho silô gồm

có các thiết bị như sau :

Silô là nơi chứa đựng nguyên liệu cần bảo quản Silô được cấu tạo là một ống hình trụ, đáy có dạng hình chóp, caokhoảng 30  35m, có nắp đậy kín để có thể bảo quản ở trạng thái kín hoặc lạnh khi cần thiết Vật liệu làm xilô thường làbêtông, kim loại hoặc kim loại tráng men Mỗi kho có thể có nhiều silô, trong đó có một xilô bỏ trống, nhờ đó có thểthường xuyên đảo trộn nguyên liệu bằng cách chuyển nguyên liệu từ xilô này sang xilô khác

Thiết bị bốc dỡ vận chuyển gồm có hệ thống băng tải, gầu tải để vận chuyển nguyên liệu từ ô tô, tầu hỏa, tầuthủy hay từ các phân xưởng chế biến đến các silô khi nhập kho và vận chuyển hạt từ xilô sang cân tự động, cân kiểm tra,cân đóng bao khi xuất kho

Thiết bị sơ chế gồm có hệ thống thiết bị làm sạch và phân loại, thiết bị sấy, để gia công trước khi nhập khonếu nguyên liệu thu nhận không đảm bảo tiêu chuẩn qui định hoặc để xử lý khi độ ẩm nguyên liệu vượt quá giới hạn haysâu mọt phát triển

Thiết bị kiểm tra, xử lý nguyên liệu trong quá trình bảo quản gồm có : các nhiệt kế, ẩm kế cắm vào giữa các xilô

ở nhiều độ cao khác nhau, thường 5  7m đặt một chiếc; hệ thống ống dẫn không khí gắn với quạt cao áp để thổi khôngkhí nóng hoặc lạnh vào khối hạt nhằm điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm,

Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo kho silô.

1- gầu tải; 2, 5- băng tải; 3- bộ phận tháo liệu; 4- ống dẫn không khí; 6- xilôCác thiết bị trên có quan mật thiết với các dữ kiện và các thông số đã được lập trình trên máy vi tính như : nhiệt

độ và độ ẩm hạt, nhiệt độ và độ ẩm không khí môi trường xung quanh Nhờ thiết bị điện tử và hệ thống máy tính, chươngtrình làm việc của kho được tự động hóa hoàn toàn Với dung lượng kho là 20.000 tấn chỉ cần 1  2 người làm việc vàbảo vệ kho

Kho silô có ưu điểm : có thể bảo quản được khối lượng sản phẩm lớn và nhiều loại sản phẩm khác nhau trongcùng một lúc; cho phép cơ khí hóa và tự động hóa việc xuất nhập kho; có thể làm tăng độ đồng nhất của sản phẩm nhờ

sự đảo trộn và thuyên chuyển xilô; vi sinh vật và côn trùng khó xâm nhập vào trong kho để phá hoại Mặc dù vốn đầu tưxây dựng cao nhưng hiệu quả kinh tế lại rất lớn do giảm được hư hỏng sản phẩm và giảm chi phí lao động Vì vậy, hiệnnay kho xilô được áp dụng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là ở những nước phát triển

Câu 2 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của máy làm sạch hạt

Máy làm sạch và phân loại hạt

a) Làm sạch và phân loại theo kích thước

Phần lớn các tạp chất hữu cơ như cỏ, rác, mảnh cành, lá cây, thường có kích thước lớn hơn hạt, còn đất, cát, bụi,rác vụn, thường bé hơn hạt Lợi dụng sự khác nhau về kích thước này, người ta dùng máy sàng có kích thước lỗ thíchhợp để tách các tạp chất đó ra khỏi hạt Khi chỉ có tạp chất lớn hơn hạt thì tạp chất sẽ ở lại trên sàng, hạt lọt qua lỗ sàng.Khi chỉ có tạp chất bé hơn hạt thì ngược lại Nếu trong khối hạt có cả tạp chất lớn hơn hoặc bé hơn hạt thì sử dụng sàngnhiều tầng có kích thước lỗ khác nhau, lỗ to ở trên, lỗ nhỏ ở dưới hoặc dùng một tầng sàng nhưng phần sàng ở phíanguyên liệu vào có lỗ nhỏ, phần sàng ở phía sau có lỗ to dần Đối với việc phân loại hạt theo kích thước, quá trình cũngxảy ra tương tự Như vậy, trong quá trình sàng người ta nhận được sản phẩm hoặc nằm trên sàng hoặc lọt qua sàng, cònphần kia bị loại bỏ đối với trường hợp làm sạch hoặc thu được sản phẩm cả ở phần trên và dưới sàng nhưng có độ lớnkhác nhau trong trường hợp phân loại

Hiện nay, có nhiều loại sàng được dùng để phân loại hạt như: sàng phẳng, sàng lượn sóng, sàng trụ, sàng đa giác.Phổ biến nhất trong các nhà máy chế biến lương thực- thực phẩm là sàng phẳng, sàng trụ và trống chọn hạt

- Sàng phẳng được lắp trên một khung gọi là thân sàng Mỗi thân sàng được treo vào khung máy nhờ 4 thanh teo đànhồi và thực hiện dao động qua lại nhờ cơ cấu lệch tâm (hình 3.1) Phương dao động của sàng có thể ngang hoặc nghiêng

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy sàng phẳng

Những máy có hai thân sàng thì chiều chuyển động luôn ngược nhau nhằm triệt tiêu một phần lực quán tính sinh ratrong quá trình chuyển động

Khi bán kính tay quay nhỏ, biên và thanh treo có chiều dài lớn ta có thể coi chuyển động của thân sàng là chuyểnđộng tịnh tiến qua lại dịch chuyển của thân sàng S= 2R ( R bán kính tay quay)

Sàng được lắp ở đáy thân sàng và thường đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc  4 90 Đây là bộ phận chính

để phân loại các hạt vật liệu rời Người ta thường dùng hai loại sàng có kết cấu khác nhau là: sàng lưới đan và sàng tấmđục lỗ

Mặt sàng lưới đan: có các lỗ dạng hình vuông, hình bầu dục, hình 6 cạnh (hình 3.2) Loại này được dùng để các vậtliệu khô, xốp Loại lưới đan có diện tích rơi lớn hơn so với các loại sàng khác

Hình 3.2 Mặt sàng lưới đan

Mặt sàng tấm đục lỗ được làm bằng thép tấm, trên mặt có đục các lỗ dạng hình vuông, hình tròn, hình chữ nhật hoặchình bầu dục Các lỗ có thể bố trí thành hàng hoặc xen kẽ nhau (hình 3.3)

Hình 3.3 Mặt sàng tấm đục lỗ

Lỗ ở trên tấm được làm dạng côn, phần có kích thước lớn hướng về phía sản phẩm đi ra Ưu điểm của tấm đục lỗ làhạt dễ dàng di chuyển trên mặt sàng Tuổi thọ của loại sàng này cao hơn loại lưới đan, nhưng nó có nhược điểm là diệntích rơi nhỏ

Tuỳ theo hỗn hợp cần làm sạch và yêu cầu đối với hạt sau khi làm sạch mà chọn sàng có kích thước lỗ và dạng lỗthích hợp

Sàng lỗ hình tròn dùng để phân loại dựa vào sự khác nhau về chiều rộng của hạt Những hạt có tiết diện lớn hơnđường kính của lỗ sàng muốn lọt qua lỗ sàng dạng này hạt phải dựng thẳng đứng lên, trục chính của hạt thẳng góc vớimặt sàng Khi chảy trên mặt sàng hạt ở trạng thái nằm, trục chính của hạt song song với mặt sàng, do đó các hạt dài khólọt qua sàng lỗ tròn hơn so với hạt tròn và hạt ngắn

Sàng lỗ dài dùng để phân loại dựa theo sự khác nhau về chiều dày của hạt Nếu chiều dày của hạt lớn hơn chiều rộngcủa lỗ sàng thì hạt sẽ không lọt qua lỗ sàng, ngược lại nếu nếu chiều dày hạt nhỏ hơn chiều rộng lỗ thì hạt sẽ lọt qua lỗsàng Để tăng độ lọt của sàng bao giờ người ta cũng chế tạo chiều dài lỗ dàng lớn hơn nhiều so với chiều dài hạt cầnphân loại Muốn cho hạt dễ lọt hơn người ta còn chế tạo loại mặt sàng mà lỗ nằm trong các rãnh Sàng lỗ dài có tiết làmviệc lớn hơn lên khả năng phân ly cao hơn Trong quá trình làm việc hạt thường trượt trên mặt sàng, khi đó trục dài củahạt trùng với phương dao động và chiều dài lỗ sàng

Hiệu quả làm sạch của sàng phẳng phụ thuộc vào gia tốc của sàng Đối với hạt lớn hiệu quả làm sạch tốt nhất khi giatốc cực đại Jmax=1822m/s2, đối với hạt nhỏ Jmax= 1214m/s2

Trong khi làm việc, lỗ sàng thường bị kẹt hạt hoặc tạp chất Để làm sạch lỗ sàng người ta thường dùng cơ cấu làmsạch Cơ cấu làm sạch lỗ sàng có thể là loại chổi lông, loại trục cao su, loại gây va đập, rung động,… nhưng phổ biến và

có hiệu quả hơn là cơ cấu làm sạch loại chổi lông Nó được cấu tạo bởi một hàng chổi lông đặt dưới mặt sàng, quét lêntoàn bộ mặt sàng Hệ thống chổi lông chuyển động qua lại nhờ cơ cấu tay quay-thanh truyền với tốc độ chậm và ngượcchiều chuyển động của sàng Tần số dao động của sàng khoảng Để thực hiện chuyển động qua lại, khung của cơ cấu làmsạch được tựa trên hai đường lăn thông qua các con lăn Cũng nhờ kết cấu này mà người ta có thể điều chỉnh độ ngập sâucủa chổi vào mặt sàng để làm tăng độ sạch mặt sàng

Hiện nay, để làm sạch mặt sàng người ta dùng các quả cao su (rubber balls) đặt ở trong các ngăn dưới mặt sàng(hình 3.4).Trong quá trình làm việc, bi nảy lên trên đập vào các phần tử kẹt vào lỗ sàng, đẩy chúng ra ngoài Kết cấu nàyhoàn toàn có thể thay thế cho chổi lông, khi đó cấu tạo máy sàng trở nên đơn giản hơn rất nhiều

Hình 3.4 Sàng tự làm sạch bằng bi cao su

- Sàng trụ là sàng phẳng cuộn tròn và quay xung quanh trục dọc của nó (hình 3.5) Loại sàng này có cấu tạo

đơn giản làm việc ít rung động nhưng năng suất thấp hơn loại sàng phẳng

Hình 3.5 Sàng trụ

- Trống chọn hạt được sử dụng để làm sạch và phân loại hạt theo hình dạng hay chiều dài Người ta thường kết cấu

kiểu trống có các lỗ với hình dạng và kích thước phù hợp với loại hạt cần phân loại, thường là nửa hình cầu (hình 3.6)

Hình 3.6 Máy phân loại hạt kiểu trống

a) Sơ đồ máy; b) Sơ đồ nguyên lý cấu tạo

1- trống phân loại; 2- lỗ tổ ong; 3- vít tải; 4- máng hứng; 5- cánh gạt

Ví dụ, khi phân loại hạt cỏ dại trong khối hạt ngũ cốc, hỗn hợp hạt được cho vào trong trống, khi trống quay, chúngchuyển động trong trống, hạt cỏ hoặc những hạt ngắn sẽ lọt vào các lỗ và được nâng lên một độ cao nhất định Trong khi

đó hạt ngũ cốc được giữ lại bởi cánh gạt 5 và rơi xuống đáy thùng và thoát ra ngoài qua hộp tháo liệu, còn hạt cỏ dại thìđược đưa lên cao hơn, rơi từ các lỗ vào máng 4 và chuyển ra khỏi máy nhờ vít tải 3

Loại máy này còn có thể dùng để phân loại theo chiều dài của hạt và được sử dụng phổ biến trong các nhà máy sảnxuất gạo

b) Phân loại theo tính chất khí động

Giữa hạt và tạp chất có trong khối hạt luôn khác nhau về tính chất khí động Sự khác nhau này được đặc trưng bằngtrị số của tốc độ tới hạn (tốc độ không khí bắt đầu thổi bay vật thể) Trị số của tốc độ tới hạn khác nhau đối với mỗi vậtthể, nó phụ thuộc vào trạng thái và hình dạng của vật thể, trọng lượng và vị trí của vật thể trong dòng khí, tính chất củadòng khí,

Lợi dụng tính chất này người ta cho hạt rơi vào trong dòng không khí, thường thổi theo phương ngang hay phươngxiên, chúng lần lượt rơi xuống mặt phẳng nằm ngang ở những vị trí khác nhau Hạt hay tạp chất có tốc độ tới hạn càng

bé (hạt nhẹ), càng rơi ở khoảng cách xa so với điểm cấp liệu và hạt có tốc độ tới hạn lớn (hạt nặng) thì ngược lại Nhờquá trình này, ta có thể tách các tạp chất ra khỏi khối hạt một cách dễ dàng

Trên hình 3.7 là sơ đồ nguyên lý máy làm sạch và phân loại hạt bằng quạt

Hình 3.7 Máy quạt

Hỗn hợp hạt đi qua phễu cấp liệu 1 gặp luồng không khí do quạt 2 thổi vào Hạt nặng lắng xuống máng gần cửa nạpliệu, hạt nhẹ hơn lắng lại ở các máng tiếp theo cách phễu nạp liệu những đoạn xa hơn, còn vỏ tạp chất nhẹ hay bụi sẽlắng đọng xuống đáy và được định kỳ tháo ra Như vậy, ta sẽ thu được ở mỗi máng một loại sản phẩm có khối lượngriêng nhất định Khi hạt có kích thước và khối lượng đồng nhất, nhưng có khối lượng riêng khác nhau thì trong luồngkhông khí những hạt chắc hơn sẽ rơi nhanh hơn những hạt nhẹ và tập trung lại ở các ô gần phễu cấp liệu

c) Phân loại theo trọng lượng riêng

Khi đưa nguyên liệu hạt vào chế biến cần phải chú ý đến việc làm sạch các tạp chất nặng đá sỏi, đất viên , mảnhthuỷ tinh,… Đây là những tạp chất rất khó tách bằng sàng vì kích thước của chúng rất gần với kích thước của hạt, do đóphải phân loại bằng sự khác nhau về tỷ trọng Nếu các cấu tử trong hỗn hợp cần phân loại có sự khác nhau rõ rệt về tỷtrọng thì càng dễ phân chia Trên hình 3.8 là sơ đồ máy phân loại theo trọng lượng riêng

Đặc điểm của sự chuyển động tương đối của sản phẩm trên mặt sàng là hệ số động học K, góc nghiêng của mặt sàng

so với phương nằm ngang a, hệ số ma sát f của vật liệu với mặt sàng và áp lực của dòng khí Pe thổi từ dưới lên Hệ sốđộng học K được xác định theo công thức:

g

R

K 2

- vận tốc góc của tay quay, s-1,

R- bán kính của cơ cấu lệch tâm, m;

g- gia tốc trọng trường, m/s2

Hệ số ma sát f = tgf với f là góc ma sát của vật liệu với mặt sàng

Hình 3.8 Sơ đồ máy phân loại theo trọng lượng

1- phễu nạp liệu; 2- bộ phận lắng; 3- sàng

d) Phân loại hạt theo tính chất bề mặt của nguyên liệu

Các cấu tử khác nhau trong khối hạt có trạng thái bề mặt không giống nhau Bề mặt của chúng có thể xù xì, rỗ, nhẵn,

có vỏ, không vỏ,… Những trạng thái bề mặt khác nhau ấy có thể áp dụng để phân loại trên mặt phẳng nghiêng Khi cácphần tử có trạng thái bề mặt không giống nhau chuyển động trên mặt phẳng nghiêng thì chịu tác dụng của các lực ma sátkhác nhau (hình 3.9)

a) b)

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý phân loại theo trạng thái bề mặt

A- mặt phẳng nghiêng; B- tấm chắn

1, 2, 3- các cấu tử được phân loại

Do đó các phần tử ấy dịch chuyển với các vận tốc khác nhau Vì vận tốc của phần tử ở cuối mặt phẳng nghiêng cógiá trị khác nhau tuỳ theo phần tử ấy nhẵn hay xù xì nên có những phần tử rơi xa lưới hơn, có những phần tử rơi gần lướihơn Nếu đặt trên quỹ đạo rơi những tấm chắn thì có thể phân loại hỗn hợp ra làm nhiều phần khác nhau theo hệ số masát Các thiết bị phân loại cố định đều dựa vào nguyên tắc trên để phân loại, trong đó có cả thiết bị phân loại kiểu xoắn

ốc để phân loại hạt dạng hình cầu và dạng hạt dẹt

Phương pháp phân loại dựa vào sự khác nhau về hệ số ma sát có ý nghĩa rất lớn trong trường hợp phân loại hỗn hợpgồm hai hoặc nhiều dạng hạt có kích thước gần nhau

e) Phân loại theo màu sắc

Trong một số trường hợp có thể dựa vào sự khác nhau về màu sắc để phân loại Trên hình 3.10 là sơ đồ thiết bị phânloại theo màu sắc Sortex Junsơn Nguyên liệu đầu được đưa vào phễu nạp liệu 1 Sau khi qua máng rung 2 và băng tải 3,hạt được rải đều thành lớp rồi đưa vào phòng quang học 4 Do tác dụng của các tế bào quang điện 8 mà hỗn hợp đượcphân chia thành 2 loại: hạt có màu đặc trưng và hạt có màu bình thường Hạt có màu đặc trưng được nạp điện và sau khi

ra khỏi phòng quang học thì được hút lệch về một phía

Mỗi lần lựa chọn chỉ phân loại được 2 màu Muốn phân loại được nhiều màu ta phải dùng nhiều kính chuẩn và làmlại nhiều lần hoặc dùng nhiều máy

Yêu cầu hạt phải được dải thành lớp mỏng, sao cho hạt nọ không che lấp quả kia thì việc phân loại mới không bị bỏsót

Hình 3.10 Sơ đồ thiết bị phân loại theo màu sắc Sortex Junsơn

1- phễu nạp liệu- 2- máng rung; 3- băng tải; 4- buồng quang học; 5– tế bào quang điện; 6- tấm ngăn; 7- bộ phận tích

điện; 8, 9- các điện cực; 10- các tấm ngăn; 11- bộ khuyếch đại

f) Phân loại theo từ tính

Trong khối hạt đưa vào nhà máy thường có lẫn tạp chất sắt Những tạp chất này rơi vào khối hạt trong quá trình tuốtlúa, tẽ ngô,… hoặc trong quá trình làm sạch, vận chuyển Tạp chất sắt có thể làm hỏng bộ phận công tác của máy (máynghiền, máy xay,…) và có thể bật ra tia lửa điện gây ra hoả hoạn Do đó làm sạch tạp chất sắt là một khâu có ý nghĩa rấtquan trọng trong quá trình sản xuất Các tạp chất sắt, gang, niken, coban đều có thể dùng sàng tách ra được Người tathường dùng nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện để tách các tạp chất sắt

Thiết bị phân loại bằng từ tính gồm nhiều thỏi nam châm ghép lại (hình 3.11a,b) Cực nam châm bố trí trên mặtphẳng nghiêng mà sản phẩm chảy qua Sản phẩm chảy qua nam châm thành lớp mỏng với vận tốc không lớn, đủ để chonam châm hút lại các tạp chất sắt

Thiết bị phân ly từ tính kiểu trống (hình 3.11c), được cấu tạo bởi một trống bằng đồng thau, quay bên ngoài mộtnam châm vĩnh cửu có tiết diện là nửa hình vành khuyên Màng hạt được xi lanh quay dẫn xuống và đổ vào vòi xả 1.Dưới tác động của từ trường nam châm, các vụn sắt được giữ lại trên bề mặt xi lanh Phần bề mặt xi lanh quay ra ngoàinam châm thì vụn sắt không bị hút nữa và tự động rơi vào ống xả 2 Trong một số máy xay xát lớn, người ta đặt các máyphân ly từ tính công suất cao để tách các tạp chất sắt một cách liên tục

a) b) c)

Hình 3.11 Sơ đồ thiết bị phân loại theo từ tính

g) Phân loại theo phương pháp phối hợp

Để nâng cao hiệu suất phân loại và giảm số lần nguyên liệu qua nhiều thiết bị khác nhau, người ta thường sử dụngmáy phân loại kết hợp nhiều nguyên tắc phân loại khác nhau Loại thiết bị phân loại phức hợp thường gồm sàng và quạt.Sàng sẽ phân chia khối hạt theo kích thước lớn, nhỏ, quạt sẽ làm sạch khỏi khối hạt các tạp chất nhẹ

Câu 3 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của máy làm sạch củ quả

a) Máy làm sạch

Đối với rau, củ quả thường làm sạch bằng nước, nghĩa là dùng nước để loại bỏ bùn, đất, cát, rác bẩn Vì vậy, cácmáy làm sạch này còn được gọi là máy rửa Nguyên tắc chung của máy rửa là xáo trộn rau củ trong nước (hoặc dùng vòixối), nhờ đó rau củ cọ sát lẫn nhau, cọ sát với các bộ phận làm việc của máy làm tách các tạp chất bẩn bám trên rau củ.Rau củ được làm sạch, các tạp chất bẩn theo nước thoát ra ngoài

Máy rửa củ quả kiểu trống (hình 3.12), có cấu tạo gồm một hoặc hai trống rửa 2 được tạo nên bởi các thanh thép chữ

U gắn trên tang trống dọc theo đường sinh, giữa các thanh thép có khe hở nhỏ để lọt đất cát bẩn

Hình 3.12 Máy rửa kiểu trống

1- phễu cấp liệu; 2 trống rửa; 3- gáo múc; 4- máng thu củ quả sạch; 5- máng đựng nước rửa; 6- cửa thoát nước bẩn

Ở phía cuối trống, có lắp gáo 3 để múc nâng và đổ củ quả sạch ra ngoài Trống rửa quay trong thùng đựng nước rửa

5, đáy nghiêng và có cửa 6 để xả nước bẩn Trong quá trình làm việc, củ quả di chuyển dọc trống nhờ góc thoải tự nhiêncủa khối củ quả khi chất đống và do quá trình chất liên tục và múc liên tục

Loại máy này có ưu điểm là khả năng xáo trộn tốt, năng suất cao, tốn ít nước rửa, nhưng có nhược điểm là rửa củ tohoặc dài chất lượng rửa kém, củ quả thường bị vướng dắt, xơ xước, gãy, với củ quả bẩn rửa một lần không sạch

Máy rửa củ quả kiểu tay gạt (hình 3.13) được cấu tạo bởi trục 3 đặt nằm ngang, trên đó có lắp các tay gạt 2 Tay gạtlắp nghiêng một góc nào đó so với mặt phẳng vuông góc với trục có tác dụng đẩy củ di chuyển theo chiều dọc trục Vị trílắp tay gạt trên trục được bố trí theo đường gen vít để các tay gạt tác động vào khối củ quả một cách liên tục và đều đặn.Máng đựng củ quả 7 thường làm bằng lưới sàng có dạng nửa hình trụ, máng đựng nước rửa 8 thường làm bằng tôn tấmcuộn lại hoặc xây bằng xi măng, được chia làm nhiều ngăn, mỗi ngăn có cửa 9 để thoát nước bẩn

à

Hình 3.13 Máy rửa kiểu tay gạt

1- máng đựng nước và củ quả; 2- các tay gạt; 3- trục lắp tay gạt; 4- gáo múc; 5- dây chuyền thu củ quả;

6-tấm chắn; 7- nắp thoát nước và rác bẩn; 8- cửa thoát sỏi đá; 9- 6-tấm lưới lọc

Củ quả bẩn được cung cấp vào máy qua phễu cấp liệu 1, khi trục lắp tay gạt quay củ sẽ di chuyển cùng với nước vàđược rửa sạch Củ sạch sẽ được các gáo múc 4 hất đổ sang gầu chuyền 5 và đưa ra ngoài Loại máy này có ưu điểm làkhả năng xáo trộn tốt, nước rửa dùng nhiều lần nên tiết kiệm được nước rửa nhưng có nhược điểm là củ quả dễ bị tróc

vỏ hoặc gãy do các tay gạt tác động mạnh vào khối củ quả

Máy rửa củ quả kiểu ly tâm (hình 3.14) gồm đĩa 3 đặt nằm ngang, vành ngoài đĩa có gắn các tấm gạt 4 Phía trên đĩađặt ống nước 2, phía dưới đặt máng hứng nước bẩn 7 có cửa thoát nước 6

Hình 3 14 Máy rửa kiểu ly tâm Hình 3.15 Máy rửa kiểu vít chuyền

1- thùng đựng củ quả; 2- ống dẫn nước; 1- phễu cáp liệu; 2- vít chuyền; 3- ống bao;

3- đĩa; 4- tấm gạt; 5- cửa thoát củ quả; 4- ống dẫn nước; 5- cửa thoát củ quả sạch;

6- cửa thoát nước bẩn; 7- máng hứng nước 6- bể chứa nước bẩn; 7- lưới sàng

Củ được cung cấp liên tục lên đĩa Khi đĩa quay củ sẽ quay theo Do lực ly tâm củ sẽ văng ra xung quanh xáo trộn cọsát vào thành thùng đựng củ và cọ sát vào nhau, gặp dòng nước xối mạnh từ trên xuống sẽ được rửa sạch và thoát rangoài qua cửa 5 Tấm gạt có tác dụng làm tăng cường sự xáo trộn và nâng đẩy củ quả để củ thoát ra ngoài một cách dễdàng Loại máy này khả năng xáo trộn kém và tốn nhiều nước rửa hơn so với các loại máy khác

Máy rửa củ quả kiểu vít (hình 3.15) gồm vít chuyền 2 đặt trong ống bao 3, nghiêng góc  so với đường nằm ngang( = 30o 40o) Phía trên đặt ống dẫn nước 4 và cửa thoát củ quả 5 Phía dưới có phễu cấp liệu 1 và lưới sàng 7 để thoátđất cát bẩn

Củ bẩn nạp vào máy qua phễu cấp liệu, được các cánh vít đưa lên phía trên Dòng nước có áp suất cao phun ngượcdòng chuyển động của củ quả Khi di chuyển lên phía trên củ được rửa sạch và thoát ra ngoài qua cửa thoát Nước cặnbẩn lọt qua lưới chảy vào bể chứa nước bẩn và theo hệ thống rãnh chảy đi Loại máy rửa kiểu vít có ưu điểm độ sạch caonhưng tốn nhiều nước rửa

Trên hình 3.16 là sơ đồ máy rửa rau kiểu khí thổi Tác dụng cọ rửa là không khí được quạt thổi vào làm cho nước vànguyên liệu bị đảo trộn Bộ phận xối nước là hệ thống hoa sen Máy này được sử dụng phổ biến để rửa hầu hết các loạirau quả, nhất là rau quả mềm

Hình 3.16 Máy rửa rau quả kiểu khí thổi

1- thùng ngâm; 2- băng tải; 3- quạt gió; 4- ống thổi khí

Câu 4 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của thiết bị láng, lọc; ly tâm

Máy lắng

Máy lắng được sử dụng chủ yếu để làm sạch các tạp chất rắn và phân ly các pha lỏng có khối lượng riêng khác nhau.Nguyên lý làm việc của máy lắng là dựa vào trọng lực, nghĩa là dựa vào sự khác nhau về khối lượng riêng của các thànhphần chất lỏng hay tạp chất có trong chất lỏng Sau một thời gian để yên tĩnh những thành phần hay tạp chất có tỷ trọnglớn hơn dưới tác dụng của trọng lực sẽ lắng xuống Do sự chênh lệch khối lượng riêng giữa các thành phần chất lỏngkhông lớn lắm nên quá trình lắng tự nhiên tương đối chậm, cần phải có thời gian thích hợp Muốn tăng tốc độ lắng người

ta có thể cho thêm chất phụ gia dưới dạng bột mịn, khuấy đều sau đó để yên tĩnh

Về nguyên tắc cấu tạo bộ phận làm việc chủ yếu của bộ phận lắng là các bể lắng được làm bằng thép tấm hoặc xâybằng gạch có lót đá hoặc bằng bê tông đúc Bể lắng thường có dạng hình hộp hoặc hình trụ có đáy là hình nón Sau khilắng phần chất lỏng ở phía trên được lấy ra bằng các vòi chảy ở độ cao thích hợp hoặc hút bằng bơm Phần nước đục cónhiều cặn được tháo ra ở cửa phía dưới Tuỳ theo quá trình làm việc mà thiết bị lắng được phân làm 3 loại: gián đoạn,bán liên tục và liên tục

Máy lọc

Máy lọc được sử dụng để tách các tạp chất ra khỏi hỗn hợp lỏng hoặc tách chất lỏng ra khỏi hỗn hợp rắn - lỏng.Nguyên lý làm việc của máy lọc là nhờ bản lọc hay vật lọc Khi cho khối chất lỏng chảy qua bản lọc thì tạp chất sẽ bámtrên bề mặt bản lọc, còn chất lỏng sẽ đi qua Để thực hiện quá trình lọc điều kiện cần thiết là phải tạo ra sự chênh lệch ápsuất ở hai phía bản lọc, có thể là áp suất dư hoặc áp suất chân không Nếu áp suất ở phía hỗn hợp lỏng đưa vào lớn hơn

áp suất khí quyển được gọi là máy lọc ép, nếu áp suất ở phía chất lỏng sạch chảy ra thấp hơn áp suất khí quyển được gọi

là máy lọc hút

Về nguyên tắc cấu tạo bộ phận lọc thường là một số các bản lọc bằng vải, amiăng, gốm hay các tông có nhiều lỗ nhỏ,được đặt trong các khung lọc Chất lỏng được lưu thông qua các bản lọc nhờ áp lực của bơm đẩy hoặc hút Dưới tác dụng củasức nén chất lỏng sẽ thấm qua bản lọc chảy và tập trung vào bể chứa Các tạp chất sẽ lưu lại trên bản lọc hình thành lớp bã vàđược lấy ra theo chu kỳ hoặc liên tục Thiết bị lọc cũng được chia ra thành 2 loại: thiết bị lọc liên tục và thiết bị lọc gián đoạn

đi hoặc hai pha lỏng có khối lượng riêng khác nhau

Các máy ly tâm thường có cấu tạo chung gồm một hay hai trống (roto) dạng hình trụ hay hình côn, đặt thẳng đứngquay với vận tốc cao, việc cấp liệu vào máy được thực hiện theo các đường ống dẫn kín hoặc hở, việc tháo bã được thựchiện bằng thủ công hay cơ khí, có thể liên tục hoặc gián đoạn

Câu 5 Tính toán thiết bị làm sạch và phân loại.

Lý thuyết tính toán máy làm sạch và phân loại vật liệu rời

Máy làm sạch và phân loại hạt

a) Máy sàng phẳng

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng

Lượng cung cấp riêng q là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình sàng Lượng cung cấp riêng là

lượng sản phẩm đưa vào một đơn vị diện tích lưới sàng trong một đơn vị thời gian Thường tính q theo kg/m2 Tănglượng cung cấp riêng, áp lực trên lưới sàng tăng nhưng đồng thời khả năng tiếp xúc giữa sản phẩm và mặt sàng giảm.Kết quả là tỷ lệ lọt sàng sẽ thấp hơn, hiệu quả phân loại giảm Còn nếu lượng cung cấp riêng quá nhỏ sẽ ảnh hưởng đếnnăng suất máy

Vận tốc tương đối của sản phẩm trên sàng: Sản phẩm chuyển động trên sàng là do chuyển động lắc của sàng gây ra.

Sàng lắc mạnh thì vận tốc tương đối của sản phẩm sẽ lớn, năng suất cao nhưng lượng hạt không lọt sàng nhiều, phân loạikém chính xác Thông thường bán kính lệch tâm của sàng thường lấy r = 45mm, số vòng quay của trục bánh lệch tâmtrong khoảng 180- 240 vòng/phút tuỳ theo từng kiểu sàng

ảnh hưởng của hình dạng và kích thước lỗ lưới: Lỗ lưới có nhiều dạng: tròn, vuông, chữ nhật, sáu cạnh,…Tuỳ thuộc

vào độ lớn của vật liệu và năng suất của máy mà ta chọn hình dạng lỗ lưới So với các dạng lỗ khác nhau thì lỗ tròn thuđược sản phẩm dưới lưới đồng đều hơn Kích thước lớn nhất của cấu tử chui qua lỗ tròn thì bằng 80-85% so với lỗ vuông

có cùng kích thước Để cho vật liệu chui qua lỗ lưới thì lấy kích thước lỗ lưới lớn hơn kích thước cục vật liệu

ảnh hưởng của độ ẩm vật liệu: Độ ẩm vật lý (tức là độ ẩm bao bọc mặt ngoài của vật liệu có ảnh hưởng xấu đến quá

trình sàng) còn lượng ẩm nằm trong các mao quản, ẩm liên kết hoá học của vật liệu thì ít ảnh hưởng đến quá trình sàng.Vật liệu đem sàng càng nhỏ, mịn thì độ ẩm bề mặt càng có ảnh hưởng nhiều đến quá trình sàng ẩm bề mặt làm cho cáchạt vật liệu mịn dính kết lại với nhau thành các cục có kích thước lớn hơn, không những không chui lọt qua được lỗ sàng

mà còn làm bịt kín các lỗ sàng nên hiệu quả sàng giảm đi

- Điều kiện chuyển động của hạt trên sàng

Trong thực tế sàng thường có các dạng chuyển động lắc dọc, lắc ngang, quay tròn lắc tròn và chấn động (rung) hoặc

có sự kết hợp rung với một trong các dạng chuyển động trên

Sàng thường đặt nằm ngang hay nghiêng, chuyển động của sàng tạo nên chuyển động đặc trưng của hạt trên đó.Việc chọn hình thức chuyển động của sàng trước hết cần yêu cầu của sản phẩm sàng Ví dụ khi tạp chất có nhiều cỡkích thước hay cần phải phân loại hạt ra nhiều cỡ thì nên dùng sàng lắc có nhiều tầng có kích thước lỗ khác nhau Khikích thước tạp chất và hạt cách xa nhau thì sàng quay tròn có nhiều ưu điểm

Điều kiện thực hiện quá trình là hạt phải có sự di chuyển tương đối phù hợp với mặt sàng Căn cứ theo phương daođộng của bộ phận dẫn động mà sàng có thể thực hiện dao động theo phương ngang hay phương nghiêng

Hình 3.17 Sơ đồ bộ phận dẫn động thân sàng của các máy sàng

a) Lưới sàng nghiêng lắc dọc theo phương ngang; b) Lưới sàng ngang lắc dọc theo phươngnghiêng; c) Lưới sàng nghiêng lắc dọc theo phương nghiêng

Các kết quả nghiên cứu đã xác định điều kiện chuyển động của hạt trên sàng:

Đối với sàng nghiêng dao động theo phương nghiêng Sơ đồ tính toán trên hình 3.18.

Hình 3.18 Sơ đồ tính toán lực tác động lên hạt

Khi chuyển động theo mặt sàng, trên hạt có 3 thành phần lực tác dụng:

g 900

R

n 2 2

)sin(

Khi sàng đổi chiều chuyển động lực quán tính Pqt hướng lên trên và lực ma sát Fms hướng xuống dưới Điều kiện

để hạt chuyển động trên mặt sàng lên phía trên là:

)sin(

nl- số vòng quay của tay quay ứng với lúc hạt chuyển động lên phía trên, vg/ph

Trong trường hợp này không có hiện tượng hạt nhẩy lên mặt sàng vì thành phần pháp tuyến của lực quán tính bằngkhông

Tuy nhiên mỗi khi đổi chiều chuyển động do các lực Pqtn + P tác dụng ở trọng tâm hạt còn các lực ma sát tác dụng

ở tiếp điểm giữa hạt và mặt sàng nên làm cho hạt quay lên vị trí thẳng đứng (nét chấm trên hình vẽ) Đó là điều kiện cầnthiết để cho hạt lọt qua sàng lỗ tròn

Đối với sàng nghiêng dao động theo phương ngang Bằng cách tính toán tương tự ta xác định được:

Điều kiện để hạt chuyển động xuống phái dưới:

NG

Fms

Đối với sàng nằm ngang dao động dọc theo đường thẳng nằm nghiêng:

Điều kiện để hạt chuyển động xuống phái dưới:

nx 30

)sin

nl, nx, nb- số vòng quay của tay quay ứng với lúc hạt trượt lên, trượt xuống và nhảy trên mặt sàng, vg/ph;

- Năng suất máy sàng phẳng:

Q1- Lượng hạt không lọt qua sàng được xác định theo công thức:

- khối lượng thể tích của lớp hạt trên sàng

h- chiều cao trung bình của lớp hạt trên sàng

v- vận tốc trung bình của hỗn hợp trên mặt sàng

Q2- lượng hạt lọt qua sàng được xác định theo công thức:

(3.16)M- khối lượng của 1000 hạt lọt sàng,tấn

- chiều dày của mặt sàng, m

g- gia tốc trọng trường

- Công suất máy sàng

Công suất cần thiết cho sự chuyển động của sàng bao gồm công suất để khắc phục lực quán tính N1 và lực ma sát N2:

N =

c c

bfQl m R an N N







cos2

2 2





(3.17)n- số vòng quay của trục tay quay hay bánh lệch tâm, v/ph

R- bán kính tay quay hay bánh lệch tâm, m

m- khối lượng phần chuyển động gồm có vật liệu và sàng

f- hệ số ma sát của vật liệu khi chuyển liệu trên lưới sàng

Q- năng suất máy

l- chiều dài sàng, m

- góc nghiêng của sàng, độ

a,b- các hệ số; a = 4,47.10-7, b = 3,71.10-3

 - hiệu suất truyền động

b) Máy sàng trụ

- Chuyển động của hạt trên sàng

Chuyển động của hạt trên các sàng khá phức tạp, ở đây chúng ta xét hạt chuyển động trên sàng lục lăng (hình 3.19)

Hình 3.19 Sơ đồ tính toán sàng quay

Khi sàng quay quanh trục tâm O với tốc độ quay n trên hạt phát sinh ra lực ly tâm Flt theo phương pháp tuyến cóchiều hướng ra ngoài:

Flt = a g

G

(3.18)Trọng lực G được phân ra hai thành phần: N = Gcos theo phương vuông góc với mặt sàng và P = G sin theophương song song với mặt sàng, đông thời tại vị trí tiếp xúc giữa hạt với mặt sàng xuất hiện lực ma sát Fms có chiềungược với lực P:

a- gia tốc ly tâm:

a = 900

(3.21)Hay:

Fms

N

Để thoả mãn điều kiện làm việc của sàng, thường xác định hiệu số - = 10oC

Khi đó:

n = 30

sin

173,0

- Công suất sàng quay

Công suất cần thiết N của sàng quay

N1- công suất để nâng vật liệu lên một góc 

N1 =

1000.30

Nếu trong dòng không khí thẳng đứng có một số hạt cần phân loại thì trên mỗi hạt sẽ chịu tác dụng của trọng lực G

và lực cản của môi trường R (hình 3.20)

Hình 3.20 Sơ đồ tác dụng của dòng khí lên hạt

Trong những điều kiện đã cho thì các lực đó có phương thẳng đứng và chiều ngược nhau Mỗi một hạt sẽ chuyểnđộng theo chiều khác nhau tuỳ thuộc vào trị số của lực cản R và trọng lực G

Nếu R > G thì hạt chuyển động xuống dưới, nếu R < G hạt chuyển động lên phía trên và R = G hạt ở trạng thái lơlửng

Như vậy sẽ xảy ra sự phân riêng của hỗn hợp hạt, tức là quá trình phân loại được thực hiên

Để xác định khả năng phân loại sản phẩm theo tính chất khí động ta cần phải xác định được các trị số của các lựctác dụng lên hạt trong dòng khí

vh- tốc độ chuyển động của hạt vật liệu, m/s

Fm- diện tích mặt cắt ngang của hạt, tức là hình chiếu của hạt trên mặt phẳng vuông góc với với véc tơ vậntốc tương đối của dòng không khí vk -vh

k- hệ số sức cản khí động, phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng hạt, trạng thái bề mặt của hạt (độ nhẵn và độlồi lõm), vị trí của vật thể đối với hướng của dòng không khí và tính chất của dòng khí Trị số k được xác định bằng thựcnghiệm nếu biết tiết diện ngang của hạt Fm.

Nếu hạt lơ lửng trong dòng khí thì tốc độ của nó bằng 0 và trọng lực G được cân bằng với lực cản của môi trường,khi đó:

G

Như vậy, mỗi loại hạt hay tạp chất đều có thể có tốc độ tới hạn khác nhau khi ở trong dòng khí Khi dòng khí có tốc

độ vk thổi từ dưới lên sẽ sảy ra 3 trường hợp:

- Nếu hạt hay tạp chất có vth< vk sẽ bay theo không khí;

- Nếu hạt hay tạp chất có vth = vk sẽ ở trạng thái lơ lửng;

- Nếu hạt hay tạp chất có vth> vk sẽ rơi xuống dưới

Như vậy, bằng cách điều chỉnh tốc độ dòng khí thích hợp có thể phân chia và tách ra thành phần tạp chất và loại hạtkhác nhau

Máy làm sạch và phân loại củ quả

a) Máy rửa kiểu trống

- Chuyển động của củ quả trong trống rửa

Khi trống quay, do ma sát của củ quả vào bề mặt trống và lực ly tâm ép củ quả vào thành trống củ quả được nânglên tới độ cao ở điểm A Dưới tác dụng của trọng lực, củ quả rời ra và rơi xuống điểm B (hình 3.21) Ngoài ra khi trốngquay, củ quả còn di chuyển dọc trống từ máng chất tới máng thu do chất liên tục và múc liên tục Quá trình chuyển độngcủa củ quả trong trống là chuyển động phức tạp Dưới tác dụng của lực ly tâm và lực ma sát, củ quả chuyển động theocác đường 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, Dưới tác dụng của sự trượt do góc thoải tự nhiên của khối củ quả khi chất đống, củ quảchuyển động dọc theo trống theo các đoạn đường 2-3, 4-5, 6-7, Nhờ tác dụng của quá trình chuyển động trên mà củquả được xáo trộn và rửa sạch

Hình 3.21 Sơ đồ chuyển động của củ quả trong trống rửa

- Số vòng quay giới hạn của trống rửa

Số vòng quay giới hạn của trống được tính toán sao cho đảm bảo được điều kiện là : khi củ quả được nâng lên theothành trống vẫn kịp tách rời khỏi thành trống mà rơi xuống, cùng lắm thì cũng cho phép lên tới điểm C là phải rơi xuống.Nếu gọi F là lực ly tâm của củ quả khi trống quay, G là trọng lực của củ quả Số vòng quay giới hạn của trống đượcxác định bằng điều kiện cân bằng giữa hai lực trên :

ma = mg

a = g

g 900

R

n 2 2

Số vòng quay tính toán của trống nt = (0,5  0,7) ngh

- Vận tốc di chuyển của củ quả dọc trống

h

- vận tốc góc của trống, 1/s;

h- bề dày trung bình của lớp củ quả trong trống, m;

- góc nghiêng tự nhiên của khối củ quả,  = 28  35o

- Năng suất máy rửa kiểu trống

Q = 60qnt (3.35)

nt- số vòng quay tính toán của trống, v/ph;

q - khối lượng củ quả do gáo múc ra trong mỗi vòng quay của trống, tấn;

q = Vgz

Vg - thể tích củ quả do một gáo múc ra, m3;

 - hệ số chứa của gáo;

c - hiệu suất truyền động

b) Máy rửa kiểu vít chuyền

- Năng suất máy rửa kiểu vít:

  S nC

4

d D 60 Q

2 2

- khối lượng thể tích của củ quả, tấn/m3;

 - hệ số chứa của củ quả ở mỗi vòng xoắn;

a) Máy thái rau cỏ

Máy thái rau cỏ thướng có nguyên lý làm việc của “dao cầu thái thuốc”, nghĩa là quá trình cắt tháI được thực hiệnbằng một lưỡi dao chuyển động quay và một lưỡi dao cố định (tấm kê) đồng thời vật thái được đưa vào cho dao thái(hình 5.1a) Như vậy, về nguyên lý cấu tạo, máy thái rau cỏ gồm:

- Bộ phận cung cấp gồm cặp trục cuốn 4 kết hợp với băng chuyền 5 để nén và đưa rau cỏ vào bộ phận thái

- Bộ phận thái gồm một số dao thái 1 (thường chuyển động quay) và một tấm kê 2 Dao thái được lắp vào đĩa haycánh lắp dao 3 đối với dao thẳng và dao cong (hình 5.1b) hoặc lắp vào trống lắp dao 6 với dao dạng xoắn (hình 5.1c)

Hình 5.1 Sơ đồ các bộ phận thái rau cỏa) sơ đồ máy; b) bộ phận thái kiểu đĩa, c) bộ phận thái kiểu trống1- băng chuyền; 2- trục cuốn; 3- tấm kê; 4- dao tháiNgoài ra máy có trang bị dây chuyền thu sản phẩm thái, bộ phận động lực, bộ phận truyền động và khung Việc điềuchỉnh độ dài đoạn thái được thực hiện bằng hai cách: hoặc thay đổi số dao lắp trên đĩa hay trống hoặc thay đổi vận tốcđưa rau cỏ vào bộ phận thái Muốn có độ dài đoạn thái ngắn ta có thể giảm vận tốc đưa rau hoặc lắp tăng thêm số dao,muốn có độ dài đoạn thái dài hơn thì làm ngược lại Ngoài ra cần phải giải quyết vấn đề điều chỉnh khe hở giữa lưỡi dao

và tấm kê khoảng 0,51mm để thái được gọn và dễ Dao tháI rau cỏ có cạnh sắc dạng lưỡi thẳng, lưỡi cong

b) máy thái củ quả

Các máy thái củ quả thường theo nguyên lý làm việc của dao “bào gỗ” nghĩa là lưỡi dao được lắp ở khe thủng củathân đĩa hay trống lắp dao sẽ cắt nạo vật tháI đang tự vào mặt thân đĩa hay trống lắp dao đó thành những lát thái (dàymỏng tuỳ theo độ nhô của lưỡi dao so với mặt đĩa hay trống lắp dao) Lát thái sẽ trượt trên mặt dao chui qua khe thủng

mà thoát ra phía mặt kia của thân đĩa hay trống lắp dao (hình 5.2) Như vậy, về nguên lý cấu tạo, máy tháI củ quả thường

có các bộ phận chính như sau:

Bộ phận thái gồm một số lưỡi dao 1 được lắp trên đĩa 2 hay trống 4 ở những khe thủng (để lát thái chui qua) Muốn

có lát thái có độ dày mỏng khác nhau người ta có thể điều chỉnh độ nhô của dao so với mặt điã hay trống Để thái thànhnhững lát rộng bản dao tháI có dạng lưỡi thẳng liền Để thái thành những lát thái hẹp dao thái có dạng lưỡi răng lược.Hai lưỡi dao răng lược liên tiếp nhau được bố trí xen kẽ nhau sao cho phần có cạnh sắc của lưỡi dao này trùng với phầnkhông có cạnh sắc của lưỡi dao kia Như vậy, sau một vòng quay của đĩa cứ hai dao mới cắt hết một lớp vật thái, do đó

số dao lắp trên điã phải chẵn

Bộ phận cấp liệu là một thùng đựng củ quả 3, thành thùng có độ nghiêng nhất định để củ quả tự cung cấp vào bộphận thái nhờ trọng lượng bản thân Thành tiếp giáp với đĩa hay trống có một khoảng diện tích hở để củ quả tiếp xúc vớimặt đĩa và được lưỡi dao nạo thành lát

Bộ phận động lực có thể là động cơ hoặc quay tay, đạp chân, bộ phận truyền động có thể là truyền động đai hoặcbánh răng

bị xoay trượt đi Trường hợp dao lưỡi răng lược thì thái ra nhiều mảnh vụn gây tăng chi phí năng lượng giảm năng xuất

so với thái bằng lưỡi dao thẳng liền

Máy thái củ quả kiểu li tâm theo nguyên lý là củ quả xoay theo mâm 1, do lực ly tâm văng ra tựa sát vào thành thùngchứa củ quả 3 gặp lưỡi dao 2 lắp ở khe thủng của thành thùng sẽ được nạo thành lát lọt ra ngoài thành thùng (hình 5.3).Kiểu ly tâm này nói chung có nhược điểm lát thái kém đều, mức tiêu thụ năng lượng riêng cao

Hình 5.3 Sơ đồ bộ phận thái củ quả kiểu ly tâm

Câu 7: Xác dịnhđiều kiện trượt của lưỡi dao lên vật thái

e) Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật liệu

Khi đường trượt của lưỡi dao trên vật thái hay của vật thái trên lưỡi dao càng dài thì lực cản cắt càng giảm Để thểhiện hiện tượng trượt nói chung của lưỡi dao trên lớp vật thái, ta hãy vẽ và phân tích vận tốc v của một điểm M ở trêncạnh sắc lưỡi dao cong AB khi tác động vào lớp vật thái (hình 5.17)

Hình 5.17 Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao

Vận tốc v có thể phân tích làm 2 thành phần: thành phần vận tốc pháp tuyến vn (vuông góc với lưỡi dao) và thànhphần vận tốc tiếp tuyến vt (theo cạnh sắc lưỡi dao) Vận tốc pháp tuyến vn chính là vận tốc của dao thái gập sâu vào vậtthái gây nên tác động cắt thái Vận tốc tiếp tuyến vt gây nên chuyển động trượt tương đối của lưỡi dao trên vật thái Theo định nghĩa của Gơriatskin, góc hợp bởi vận tốc v với thành phần pháp tuyến vn gọi là góc trượt , tỷ số giữatrị số vận tốc tiếp tuyến vt và vận tốc pháp tuyến vn gọi là hệ số trượt :

Theo thực nghiệm, Gơriatskin đã chứng minh rằng lực cắt thái bắt đầu giảm nhiều ứng với trị số góc trượt nhất địnhcủa dao Theo thí nghiệm của Viện sĩ Ziablov V.A, lực cắt thái sẽ giảm nhiều với góc trượt   300 Như vậy có nghĩa làhiện cắt của dao đối với vật thái sẽ có một điều kiện chung để phát huy thật sự mạnh mẽ tác dụng cắt trượt, để giảm lựccắt thái được nhiều hơn

Phát triển các lý luận nghiên cứu về cắt thái của Gơriatskin V.P, viện sĩ Giưligốpski V.A đã phân tích bản chất vật lý

và đi đến xác định điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái như sau:

Xét các lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái (hình 5.18)

Hình 5.18 Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái

a) các lực do rau tác động vào dao; b) các lực do dao tác động vào rau với góc   ’; c) các lực do dao tác động vào rau

Trước hết, khi lưỡi dao tác động vào cuộng rau thì ở chỗ tiếp xúc M sẽ sinh ra lực pháp tuyến chống đỡ ngược chiềutheo nguyên lý “lực và phản lực” Ở hình 5.18a, cuộng rau tác động vào lưỡi dao ở điểm Md với lực pháp tuyến N, còn ởhình 5.18b,c thì lưỡi dao tác động vào cuộng rau ở điểm Mr với lực pháp tuyến N = N’ nhưng ngược chiều Vì phươngchuyển động của điểm Md ở lưỡi dao (theo véc tơ vận tốc v) không trùng với phương pháp tuyến (vì   0), cho nên lựcpháp tuyến N’ có thể phân tích thành hai thành phần: lực P’ theo phương vận tốc chuyển động v, và T’ theo phương của

lưỡi dao AB Ở đây, ta thấy rằng lực T’ này có xu hướng làm cho điểm Mdcủa lưỡi dao trượt trên cuộng rau xuống phíadưới, khi đó sẽ xuất hiện lực ma sát F’ giữa lưỡi dao và cuộng rau hướng lên phía trên cản lại hiện tương đó, với trị số F’

= T’ Cũng xét như vậy theo hình 3b và 3c thì lực pháp tuyến N do lưỡi dao tác động vào điểm Mr của cuộng rau cũng

có thể phân tích thành hai thành phần: lực P theo phương vận tốc v và lực T theo phương của lưỡi dao AB Ở đây, đốivới cuộng rau, lực T có xu hướng làm cho điểm Mr của cuộng rau trượt theo lưỡi dao lên phía trên và cũng xuất hiện lực

ma sát F giữa lưỡi dao và cuộng rau hướng xuống phía dưới, cản lại hiện tượng trượt đó với trị số F = T

Trên hình vẽ chúng ta thấy rằng góc trượt  càng lớn thì lực T (hay T’) càng tăng, đồng thời lực ma sát F (hay F’)cũng vẫn có khả năng tăng theo, bằng T, khiến cho điểm Mr của cuộng rau không thể trượt theo lưỡi dao được Nghĩa là,mặc dù cắt thái với góc trượt   0, nhưng hai điểm Mr của rau và Md của dao vẫn không tách rời nhau Trái lại, trongquá trình thái, điểm Md của dao vẫn cứ bám chặt lấy điểm Mrcủa rau mà nén xuống với lực tác động P cho đến khi cắtđứt (tuy lúc nàyở Mr của rau có ba lực tác động P, T và F, nhưng F = T và hợp lực của chúng là lực P)

Khi T tăng thì F sẽ tăng theo nhưng F chỉ tăng tới trị số lực ma sát cực đại Fmax (theo khái niệm về lực ma sát vàgóc ma sát) Trị số Fmax = Ntg’ = N.f’, trong đó ’ là góc ma sát giữa lưỡi dao và vật thái, f’ = tg’ là hệ số ma sát.Điều đặc biệt chú ý là trong trường hợp ma sát giữa lưỡi dao và vật thái này (coi như ma sát giữa đường thẳng và bề mặt)thì ’ (hay f’) không cố định như các trường hợp ma sát thông thường giữa bề mặt với bề mặt mà có thay đổi trị số ítnhiều Vì vậy, để phân biệt hiện tượng ma sát của lưỡi dao với vật thái, Gơriatskin gọi góc ’ là góc cắt trượt và f’ là hệ

số cắt trượt

Vậy khi  tăng thì T và F tăng lên trong giới hạn T = F < Fmax nghĩa là khi  < ’ thì quá trình cắt thái chưa có hiệntượng “trượt tương đối” giữa các điểm của lưỡi dao tiếp xúc với các của cuộng rau (vì bị hiện tượng ma sát chống lại).Nhưng khi  tăng lên nữa (hình 4c) thì T tiếp tục tăng, trong lúc đó lực ma sát chỉ tăng tới trị số Fmax là không tăngđược nữa, nghĩa là T> Fmax (hay  > ’), thì hiệu số lực T - Fmax sẽ có xu hướng làm cho Mr của rau trượt đi, rời điểm

Md của dao lên phía trên, ngược lại, điểm Md của dao trượt đi, rời điểm Mr của rau xuống phía dưới, bây giờ mới bắtđầu có hiện tượng “trượt tương đối” giữa dao và rau Khi đó quá trình cắt thái mới thực sự có trượt, dao mới phát huyđược khả năng “cưa” cuộng rau bằng những lưỡi răng cưa rất nhỏ và lực cắt thái mới giảm được nhiều Lúc này hợp lựccủa ba lực P, T và Fmax do dao tác động vào rau, không phải là lực P mà luôn luôn là lực R, nghĩa là dù  lớn bao nhiêu

đi nữa, dao cũng tác động vào rau bằng lực tổng hợp R mà thôi

Tóm lại, qua việc phân tích trên, Giưligốpski đã đề xuất ra ba trường hợp của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao nhưsau:

- Trường hợp góc trượt  = 0, quá trình cắt thái chặt bổ, chỉ có lực pháp tuyến và không có lực tiếp tuyến

- Trường hợp góc trượt  < ’ quá trình cắt thái vẫn chưa có trượt, tuy nhiên có cả lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến(nhưng lực tiếp tuyến này chưa gây được hiện tượng trượt vì ma sát)

- Trường hợp góc trượt  > ’ quá trình cắt thái có trượt tương đối giữa dao và vật thái, do tác dụng của lực tiếptuyến đủ lớn thắng được hiện tượng ma sát

Câu 8: Xác dịnh điều kiện kẹp của vật thái giữa lưỡi dao và tấm kê

f) Quan hệ giữa dao thái tấm kê thái

- Khe hở  giữa cạnh sắc của lưỡi dao và cạnh sắc của tấm kê

Thực nghiệm đã cho ta thấy ảnh hưởng thể hiện bằng sự phụ thuộc của công suất cắt N với khe hở  (hình 5.19) Trị

số  có một giới hạn thích hợp để đảm bảo cho N tương đối nhỏ

Hình 5.19 Đồ thị phụ thuộc của  với N

Vật thái càng mảnh thì khe hở  càng nhỏ, vì nếu không, lưỡi dao có thể bẻ gập thân vật thái xuống lọt vào khe hở vàkéo đứt nó, giảm chất lượng cắt Nhưng  cũng không thể nhỏ quá được, vì đĩa lắp dao và gối đỡ đều có độ dịch chuyểndọc trục cho phép, nếu độ dịch chuyển vượt quá giới hạn lưỡi dao có thể va vào tấm kê gây hư hỏng máy

Ngoài ra, ở trống lắp dao quay với số vòng lớn, do lực ly tâm, dao cũng có độ võng ra phia ngoài Đối với máy tháirau cỏ,  không quá 0,5 mm thì thái mới tốt Trường hợp dao kiểu trống quay với vận tốc lớn thì  = 14 mm

- Góc kẹp  và điều kiện kẹp vật thái giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê

Đây là một yếu tố ảnh hưởng trong trường hợp cắt thái kiểu “kéo cắt”, có một cạnh sắc lưỡi dao nữa (ở đây là cạnhsắc tấm kê) cùng phối hợp kẹp và cắt vật thái Góc BAC hợp bởi cạnh sắc lưỡi dao AC và cạnh sắc tấm kê AB nói chung

là góc mở 

Khi góc mở lớn hai cạnh sắc không kẹp giữ yên được vật thái mà có tác động đẩy nó ra, khó cắt thái được Với mộttrị số góc mở nhỏ hơn đủ để hai cạnh sắc kẹp giỡ yên được vật thái để cắt được nó thì góc mở đó được gọi là góc kẹp .Giá trị góc kẹp  phải được bảo đảm khi thiết kế bộ phận dao thái có tấm kê và là điều kiện để dao và tấm kê kẹp đượcvật thái

Ta có thể xác định được điều kiện kẹp như sau: Xét vị trí cạnh sắc AC của lưỡi dao và cạnh sắc AB của tấm kê đangkẹp vật thái với giả thiết vật thái là hình tròn tâm O (hình 5.20)

Hình 5.20 Góc kẹp và điều kiện kẹp

Góc BAC là góc kẹp, ký hiệu là  Lực N được phân tích thành hai thành phần: S theo hướng vuông góc với đườngphân giác AO của góc kẹp  và T theo hướng cạnh sắc AC Lực N’ cũng được phân tích tương tự thành S’ theo hướngvuông góc với phân giác AO và T’ theo hướng cạnh sắc AB Các thành phần S, S’ không làm cho vật thái chuyển độngnhưng T và T’ thì có xu hướng đẩy vật thái ra ngoài Đồng thời các lực N và N’ gây ra các lực ma sát F và F’ tại các tiếpđiểm M và M’ để chống lại các thành phần lực T và T’ Lực tổng hợp, do lưỡi dao tác động vào vật thái là R, do tấm kêtác động vào vật thái là R’ Theo sơ đồ ta có:

Góc NMR = 1’ và góc N’M’R’ = 2’

1’ và 2’ là góc ma sát giữa vật thái với cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê

T = Ntg

2



25

Tóm lại điều kiện kẹp vật thái giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê là góc kẹp  < 1’ + 2’ Đối với kiểu daođĩa  = 4050, dao trống  = 20300

Nếu một trong hai góc cắt trượt 1’ và 2’có trị số nhỏ nhất, gọi là ’min thì theo Viện sĩ Xablikôv, điều kiện kẹphoàn toàn là <2’min., nếu 1’=2’=’ thì điều kiện kẹp là <2’, nếu 1’<2

Câu 9: Xác dịnh năng lượng cắt thái

a) Năng lượng cắt thái

Để xác định năng lượng cắt thái trước hết ta cần giả thiết rằng nhờ có các trục cuốn ép vật thái trước(ở các máy tháirau cỏ rơm đều có các cặp trục cuốn) nên có thể bỏ qua phần năng lượng nén ép do lưỡi dao tác động vào vật thái trướckhi cắt đứt Ngoài ra, ta cũng chỉ xét và tính toán trường hợp cắt thái có trượt ( > ’)

Để tính toán trong điều kiện đơn giản nhất, ta xét dao AB cách tâm 0 một đoạn p (hình 5.22) Mô men cắt thái đượctính theo công thức:

 - góc trượt hợp bởi hai vận tốc v và vn, đồng thời  cũng bằng góc 0CA;

rcos và rsin - hai cánh đòn của hai lực N và F’

30