Thiết kế chế tạo thiết bị rải thức ăn tôm tự động phục vụ mô hình nuôi tôm thâm canh quy mô trang trại

Nắm bắt yêu cầu cấp thiết này và được sự phân công của Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy Sản, tôi xin thực hiện đề tài : “ Thiết kế chế tạo thiết bị rải thức ăn tôm tự động phục vụ mô hìn

Lời Nói Đầu

Nghề nuôi tôm trên thế giới đã xuất hiện cách đây hàng thế kỷ nhưng nghề nuôi tôm hiện đại mới bắt đầu từ những năm 30 của thế kỷ XX Năm 1964 khi quy trình sản xuất tôm giống nhân tạo được hoàn chỉnh thì đến những năm 80, nghề nuôi tôm trên thế giới mới thực sự phát triển mạnh

Do nhu cấu thị trường của mặt hàng thủy sản ngày càng cao cho nên nghề nuôi tôm ngày càng được cải tiến Các hình thức nuôi tôm hiện đại, tiến tiến không ngừng được áp dụng Gần đây, nuôi tôm công nghiệp còn được sự hổ trợ của công nghệ sinh học, nên sản lượng tăng đáng kể qua các năm

Tuy sản lượng tăng mạnh với những kết quả đạt được rất ấn tượng nhưng vấn

đề về dịch bệnh nổi lên ngày càng gay gắt, ảnh hưởng đến sản lượng của hầu hết các nước Một trong những nguyên nhân chủ yếu có thể kể đến đó là chế độ, phương thức cho ăn không hợp lý dẫn đến suy thoái môi trường, ô nhiễm nguồn nước Nếu việc cho ăn có thể tiến hành một cách bán tự động, tự động thay thế phương pháp rải bằng tay như hiện nay thì những khó khăn trên có thể giải quyết một cách triệt để với hiệu quả đem lại rất cao Nắm bắt yêu cầu cấp thiết này và được sự phân công của Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy Sản, tôi xin thực hiện

đề tài : “ Thiết kế chế tạo thiết bị rải thức ăn tôm tự động phục vụ mô hình nuôi tôm thâm canh quy mô trang trại “

Vì bước đầu làm quen giải quyết một vấn đề cụ thể từ thực tiễn sản xuất, thời gian thực hiện đề tài không nhiều, và trình độ có hạn cho nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Tôi mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy cô cũng như các bạn để đề tài hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn !

SVTH

Chương I TỔNG QUAN VỀ THỨC ĂN TÔM VÀ PHƯƠNG THỨC CHO ĂN

I.1/ Thức ăn tôm

Theo [22], Thức ăn là nguồn chi phí chính trong hoạt động nuôi trồng thủy sản, chiếm khoảng 60% tổng chi phí nuôi Nó ảnh hưởng đến năng suất và sản lượng tôm nuôi Cho ăn đầy đủ số lượng và chất lượng, tôm khỏe mạnh, lớn nhanh, không gây ô nhiễm môi trường, hiệu quả kinh tế cao Thiếu thức ăn, tôm chậm phát triển, còi cọc, kích cỡ không đều dễ cảm nhiễm bệnh Thừa thức ăn, ao nuôi mau dơ bẩn gây ô nhiễm, tảo và một số vi sinh vật phát triển quá mức làm ảnh hưởng tới môi trường ao nuôi, dễ gây ra hiện tượng nở hoa, thiếu ôxy cục bộ về ban đêm dẫn đến tôm chết hàng loạt

Các loại thức ăn dùng cho nuôi tôm hiện nay rất đa dạng và phong phú, bao

gồm thức ăn xay trực tiếp từ các loài động, thực vật (cá vụn, cua nhỏ, vẹm …) và thức ăn tổng hợp được chế biến từ các nhà máy chế biến thức ăn Nuôi tôm thâm canh hoàn toàn dựa vào thức ăn chế biến và tùy theo quy trình nuôi mà ta sử dụng loại thức ăn hợp lý Dưới đây, ta có một số loại thức ăn cơ bản được dùng trong

nuôi tôm:

I.1.1/ Thức ăn tổng hợp khô (độ ẩm ≤ 10%)

Thức ăn này thường được chế biến từ các quy trình công nghệ hiện đại Nó có dạng hình trụ hoặc viên ứng với các giai đoạn nuôi khác nhau Thức ăn khô được chế biến có thể ở dạng chìm, lơ lửng hay nổi tùy theo tập tính ăn mồi của từng loại

Ưu thế của thức ăn tổng hợp khô:

· Cân bằng, bổ sung các chất nhằm thõa mãn nhu cầu dinh dưỡng theo từng giai đoạn phát triển, đảm bảo khả năng tiêu hóa và nâng cao khả năng hấp thụ của tôm nuôi

· Nâng cao giá trị từ những nguyên liệu làm thức ăn có giá trị thấp

· Chủ động cung cấp thức ăn cho đối tượng nuôi do có khả năng dự trữ lâu

· Dễ dàng trong việc sử dụng, bảo quản, vận chuyển

Bảng 1 : Kích thước của một số loại thức ăn tổng hợp dạng khơ

I.1.2/ Thức ăn ẩm (độ ẩm từ 30% - 40%)

Thức ăn loại này thường được làm ở dạng hình trịn hay dạng bánh, thức ăn cĩ

độ ẩm tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu, phương pháp chế biến và chất kết dính

I.1.3/ Thức ăn ướt (độ ẩm 50%)

Thường là thức ăn tươi sống hay qua sơ chế

I.2/ Phương thức cho ăn I.2.1 / Tập tính ăn mồi của một số lồi tơm 1/ Tơm Sú

Tơm sú sống ở đáy ao, nơi cĩ bùn cát, ban ngày thường nghỉ, ban đêm hoạt động mạnh Tơm sú là lồi ăn tạp, đặc biệt ưa ăn giáp xác, thực vật dưới nước, mảnh vụn hữu cơ, giun nhiều tơ, loại hai mảnh vỏ, cơn trùng Khi kiểm tra trong dạ dày của tơm sú sống ngồi tự nhiên thấy 85% gồm giáp xác, cua nhỏ, động vật, nhuyễn thể hai mảnh vỏ, cịn lại 15% là cá, giun nhiều tơ, thủy sinh vật, mảnh vụn hữu cơ và cát bùn Tơm sú thích ăn các động vật sống và di chuyển chậm hơn là xác thối rữa hay mảnh vụn hữu cơ

Trong tự nhiên, tơm sú bắt mồi nhiều hơn khi thủy triều rút Khi nuơi tơm sú trong ao, hoạt động bắt mồi nhiều vào sáng sớm và chiều tối Động tác bắt mồi của tơm sú bằng càng, đẩy thức ăn vào miệng để gặm thức ăn, thời gian tiêu hĩa 4 ÷ 5 giờ trong dạ dày

2/ Tôm càng xanh Tôm càng xanh là loại ăn tạp nhưng chủ yếu là động vật Khi kiểm tra dạ dày,

thức ăn gồm có: nguyên sinh vật, giun nhiều tơ, giáp xác, côn trùng, nhuyễn thể, các

mảnh cá vụn, các loài tảo và mùn bã hữu cơ, cá mịn Tôm càng xanh thường bắt

mồi vào chiều tối và sáng sớm Tôm thường bò trên mặt đáy ao, dùng càng nhỏ đưa

mồi vào miệng Đặc tính của tôm càng xanh là nếu không đủ thức ăn, chúng hay ăn

thịt lẫn nhau khi lột xác Do đó trong nuôi tôm thương phẩm, phải dùng các biện pháp kỹ thuật để hạn chế sự ăn thịt lẫn nhau của tôm

I.2.2/ Phương thức cho ăn

Công việc cho tôm ăn là rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến năng suất, lợi nhuận

và chi phí sản phẩm Cách cho ăn lý tưởng là làm sao thức ăn đến được khu vực tôm đang ăn càng nhanh càng tốt Tôm có khuynh hướng ăn ở những nơi được làm sạch bằng máy sục khí Trong hầu hết các trường hợp phải cận thận tránh rải thức

ăn vào những nơi dơ bẩn, tôm sẽ dễ bị nhiễm bệnh Tránh rải thức ăn ở giữa ao vì

đó là khu vực thu gom chất thải Trong hai tháng đầu, thức ăn nên rải dọc ao cách

bờ 2 – 4 m, ta có thể rải thức ăn xa hơn nếu diện tích nước được làm sạch rộng hơn Khi tôm không ăn do sức khỏe yếu hay do điều kiện môi trường xấu, ta phải giảm hay ngừng cho ăn Thức ăn dư thừa không chỉ gây lãng phí mà còn làm ô nhiễm nước ao, gây bệnh cho tôm

Theo kết quả nghiên cứu của GS-TS Nguyễn Trọng Nho [11], lượng thức ăn

dư thừa tồn tại trong ao nuôi hiện nay có thể chiếm đến 30% - 40% Do chúng có thành phần dinh dưỡng cao nên gây ô nhiễm rất khốc liệt Theo công nghệ nuôi tôm hiện tại, hàng ngày sẽ cho tôm ăn 4 lần với tổng khối lượng tương đương 1,5 % khối lượng tôm nuôi dự kiến Do lượng thức ăn trong một lần rải lớn và khoảng thời gian giữa các lần rải khá nhiều (5-6 giờ), nên ban đầu tôm sẽ ăn không hết, gây dư thừa và sau đó thức ăn sẽ tan rã phân hủy gây ô nhiễm nước nuôi (các loại thức ăn thông dụng hiện nay, khi ngâm trong nước thường phân rã sau 2 - 2,5 giờ) Các chuyên gia nuôi tôm đã nhận thấy vấn đề bất hợp lý trên và đề nghị cho ăn nhiều lần (8-10 lần/ngày) với lượng thức ăn trong một lần ít hơn tương ứng

Việc dùng tay để phân phối thức ăn như hiện nay tốn rất nhiều công sức, thức

ăn rải không đều, gây quá tải cho công nhân, nhất là đối với những ao nuôi có diện tích lớn Vấn đề bất hợp lý trên đến nay vẫn chưa có lời giải Nếu cho tôm ăn bán tự động và tự động, những khó khăn nêu trên sẽ được giải quyết triệt để với hiệu quả đem lại rất cao Nó sẽ góp phần giải quyết một nguyên nhân cơ bản nhất gây ô nhiễm nguồn nước và chi phí thức ăn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh sẽ giảm đáng kể Do đó việc chế tạo ra thiết bị rải thức ăn tôm tự động là rất cấp thiết và những yêu cầu kỹ thuật thiết bị phải phù hợp với tập tính ăn của tôm cũng như phương thức cho ăn nhiều lần mà các chuyên gia nuôi tôm đề ra

I.3/ Yêu cầu kỹ thuật thiết bị rải thức ăn tôm tự động:

· Ví tập tính ăn của tôm tương đối rộng, nên thiết bị phải rải thức ăn trên diện tích rộng, phân bố đều, tránh tập trung, sai số mật độ rải thức ăn không quá 8%

· Năng suất của thiết bị rải : N = 60 ¸ 90 (kg/h)

· Số lần cho ăn trong một ngày từ 8 - 10 lần, nhằm tạo điều kiện cho tôm

ăn hết thức ăn, tránh dư thừa dẫn đến ô nhiễm nguồn nước

· Thiết bị làm việc hiệu quả, năng suất cao, giảm nhẹ sức lao động công nhân

· Thiết bị chế tạo đơn giản, dễ sử dụng, giá thành thấp

· Quá trình hoạt động của thiết bị rải thức ăn tự động được tính toán sao cho phù hợp với cách cho ăn, đúng liều lượng đúng thời gian tránh dư thừa gây lãng phí, gây ô nhiễm, tôm chết

· Thiết bị làm việc ổn định, độ bền cao

· Vật liệu dùng để chế tạo các thiết bị tiếp xúc với thức ăn phải thích hợp tránh gây độc cho thức ăn, cho tôm, và chịu được điều kiện khắc nghiệt của môi truờng nuôi

· Phải có các bộ phận che chắn thích hợp

· Trong quá trình nuôi sử dụng chủ yếu 6 loại thức ăn dạng khô: Fry1;

Fry2; Starter1; Starter2; Grower; Adult

· Máy đặt ở giữa ao (ao có dạng hình vuông), thức ăn được rải cách bờ từ 3¸4m và khuyết ở giữa, diện tích rải có dạng hình vành khăn Diện tích cho

ăn lớn hay nhỏ phụ thuộc vào diện tích được làm sạch bằng máy quạt, khu vực thu gom chất thải và độ tuổi của tôm (tôm càng lớn thì chúng ăn càng

cách xa bờ)

Trong đó

Þ1 : Đường kính rải thức ăn gần nhất, chọn Þ1= 8m

Þ2 : Đường kính rải thức ăn xa nhất, chọn Þ2 = 40m

Hình 1: Sơ đồ phân bố thức ăn khi rải

Bảng 2 : Lượng thức ăn, loại thức ăn và số lần cho ăn trong mỗi ngày

(100.000 con tôm sú)

Tuổi tôm (Ngày)

Trọng lượng tôm (g)

% thức ăn/

trọng lượng tôm (kg)

Khối lượng thức ăn/ngày

Số lần cho ăn/ ngày

Mã số thức ăn

(Tiếp theo bảng 2)

Tuổi tôm (Ngày)

Trọng lượng tôm (g)

% thức ăn/

trọng lượng tôm (kg)

Khối lượng thức ăn/ngày cho ăn/ Số lần

ngày

Mã số thức ăn

(Tiếp theo bảng 2) Tuổi tôm

(Ngày) Trọng lượng

tôm (g)

% thức ăn/

trọng lượng tôm (kg)

Khối lượng thức ăn/ngày

Số lần cho ăn/ ngày thức ăn Mã số

(Tiếp theo bảng 2) Tuổi tôm

(Ngày) Trọng lượng

tôm (g)

% thứcăn/

trọng lượng tôm (kg)

Khối lượng thức ăn/ngày

Số lần cho ăn/ ngày thức ăn Mã số

Chương II THIẾT KẾ KỸ THUẬT THIẾT BỊ

II.1 / Một số phương án phân phối thức ăn hiện hành II.1.1/ Theo nguyên lý phun

1/ Phương án dùng dòng khí a/ Hình dạng bên ngoài

Đây là máy cho tôm ăn tự động dùng khí nén của Đài Loan sản xuất Trên thị

trường có bán loại máy này nhưng giá rất cao (khoảng 14 triệu VND)

Hình 2 : Hình dáng bên ngoài máy FJ – 515

Bảng 3 : Các thông số kỹ thuât của máy FJ – 515

Mác máy

Động cơ Số vòng quay

(vg/ph)

Tầm văng xa (m)

Kích thước bao (mm)

FJ - 515 120 x4,0 3000¸ 6000 8 ¸ 12 1000x671x 720

b/ Sơ đồ cấu tạo

Trong đó :

1 Quạt ly tâm 4 Miệng phun

2 Vỏ quạt ly tâm 5 Phểu chứa

xa của hạt thức ăn ta điều chỉnh tốc độ quay của quạt li tâm (1)

d/ Ưu và nhược điểm của phương án

Ưu điểm :

- Thiết bị làm việc êm, không gây ồn

- Thức ăn không bị vỡ vụn

- Tầm văng xa của hạt thức ăn lớn

- Dễ dàng điều khiển góc độ phun

- Năng suất cao

Trong đó :

1 Miệng phun 4 Cửa hút

2 Cửa thổi 5 Phểu chứa

3 Quạt hướng trục 6 Bộ phận cung cấp

Hình 4: Sơ đồ nguyên lý

b/ Nguyên lý hoạt động:

Thiết bị gồm có miệng phun (1), cửa thổi (2), cánh quạt (3), cửa hút (4), phểu đựng thức ăn (5), bộ phận cung cấp (6) Khi cánh quạt (3) quay, thức ăn sẽ bị hút và chuyển động trong buồng, sau đó được phun ra ngoài qua cửa thổi (2)

c / Ưu và nhược điểm của phương án :

Ưu điểm :

- Năng suất cao

- Cấu tạo đơn giản

hoạt động, thanh truyền (5) sẽ tác dụng vào piston (1), hệ thống xylanh - piston sẽ

tạo ra áp lực, đẩy thức ăn văng ra ngoài

c/ Ưu điểm và nhược điểm của phương án

Ưu điểm :

- Thiết bị làm việc êm, không gây ồn

- Thức ăn không bị vỡ vụn

- Tầm văng xa của hạt thức ăn lớn

- Có thể điều khiển mọi góc độ phun

Nhược điểm :

- Thiết bị có kết cấu phức tạp, khó chế tạo

- Tuy tầm làm việc tương đối xa, nhưng khả năng phủ rộng còn bị hạn chế, mật độ rải không đều

- Năng suất không cao, hiệu quả thấp

II.1.2/ Theo nguyên lý văng 1/ Phương án dùng cánh văng a/ Sơ đồ cấu tạo:

thức ăn làm cho nó văng khắp mặt hồ Tùy theo tốc độ quay, bán kính của đĩa cũng như tùy thuộc vào hệ số ma sát giữa viên thức ăn và mặt đĩa văng, tùy thuộc vào sức cản không khí đối với hạt thức ăn mà thức ăn được văng xa hay gần

c/ Ưu và nhược điểm của phương án:

Ưu điểm :

- Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo

- Giá thành thấp

Nhược điểm :

- Tầm văng xa không lớn lắm, mật độ rải không đều

- Khi muốn tầm xa tương đối lớn ta phải tăng tốc độ động cơ, gây ồn và cơ cấu làm việc không ổn định

II.2/ Lựa chọn phương án thiết kế

Yêu cầu của việc cho ăn là gián đoạn, chia ra nhiều lần rải, thức ăn không được

vỡ vụn, thức ăn phân bố rộng và đều, sai số mật độ rải thức ăn không quá 8%, không tập trung một chỗ …

Như vậy đối với phương án dòng khí ngược là không phù hợp với việc cho ăn

vì phương án này thức ăn thường bị vỡ vụn, khả năng phủ rộng thức ăn bị hạn chế,

độ văng xa kém

Đối với phương án dùng áp lực và dùng dòng khí thì khả năng phủ rộng còn bị hạn chế, thức ăn phân bố không đều, chế tạo gặp nhiều khó khăn, năng suất không cao, chỉ thích hợp nuôi cá

Đối với phương án dùng đĩa văng, do khả năng phủ thức ăn bị hạn chế, mật độ rải không đều, tầm văng xa không lớn lắm, thức ăn bị vỡ vụng, không đem lại hiệu quả cũng như cải thiện sức lao động công nhân

Trên đây là những phương án đã được áp dụng trong thực tế tuy nhiên hiệu quả đem lại không cao, không thõa mãn những yêu cầu của việc cho tôm ăn Qua quá trình tìm hiểu, nghiên cứu thực tế, tôi xin đề xuất phương án rải thức ăn dùng cánh văng:

ăn tới một khoảng di chuyển nhất định trong ống mới được văng ra ngoài Do đó thức ăn được phân bố đều

· Ưu nhược điểm

- Thiết bị đơn giản, dễ chế tạo

- Làm việc hiệu quả

- Năng suất cao, có khả năng tự động hóa

- Thức ăn không bị vỡ

Nhược điểm :

- Vì thức ăn được rót từ trên xuống nên khi thiết bị hoạt động có một lượng thức ăn va chạm với 3 cột giữ thùng chứa

- Nếu tốc độ quá lớn gây ồn, không đảm bảo an toàn

Kết luận: Từ những phân tích ưu nhược điểm của các phương án trên, ta thấy

phương án dùng cánh văng là hợp lý, nó đã đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật

đề ra của thiết bị rải Do đó ta chọn phương án rải dùng cánh văng để tính toán thiết

kế thiết bị rải thức ăn tôm tự động

II.3/ Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị rải thức ăn tôm tự động II.3.1/ Sơ đồ cấu tạo

Trong đó :

1 : Khung máy 5 : Role thời gian 9 : Cần van

2 : Cánh văng 6 : Bộ phận che chắn 10 : Van

3 : Phễu hướng liệu 7 : Bộ điện từ 11 : Động cơ

4 : Thùng chứa thức ăn 8 : Phễu rót 12 : Phao

Hình 8 : Sơ đồ nguyên lý máy rải thức ăn tự động

II.3.2/ Sơ đồ mạch điện của thiết bị rải thức ăn tôm

Trong đó : B: Bảng điện điều khiển tự động

DC : động cơ

R : Rơle thời gian

V : Bộ điện từ

Hình 9: Sơ đồ mạch điện của thiết bị rải thức ăn tôm

II.3.3/ Nguyên lý hoạt động:

Máy được đặt trên phao (12) và ở giữa hồ, thức ăn được chứa trong thùng (4) Đến giờ cho ăn, động cơ nhận tín hiệu làm việc từ bảng điện điều khiển tự động B

và quay Sau một vài giây, rơle thời gian (5) đóng lại, bộ điện từ (7) có điện, hút và kéo cần van (9) đi lên, van (10) được mở ra, thức ăn chảy xuống cánh văng (2) và văng ra ngoài Nhờ phễu hướng liệu (3) mà thức ăn không rớt vãi ra ngoài, đảm bảo thức ăn được rót hoàn toàn Sau một khoảng thời gian (đã được định sẵn), bộ điện

từ và động cơ ngừng hoạt động, van (10) đóng lại nhờ lò xo và trọng lượng của thức

ăn Cứ như thế, quá trình làm việc được lặp lại một cách tự động cho những lần rải khác

Quá trình làm việc tự động của thiết bị bao gồm: số lần cho ăn, thời điểm cho

ăn, khoảng thời gian cho ăn, nó được “ Set “ trong bộ điều khiển tự động B.Tốc độ động cơ được tăng tốc từ từ (nhờ bộ điều tốc) nhằm tăng diện tích phủ rộng của

thức ăn phù hợp với tập tính ăn mồi phân tán của tôm nuôi, cũng như đối với từng diện tích ao nuôi

II.4/ Tính toán các thông số kỷ thuật của thiết bị rải

II.4.1/ Tính toán, xác định tốc độ động cơ 1/ Cơ sở xác định tốc độ động cơ :

Phương trình chuyển động của hạt thức ăn Giả thiết:

· Thức ăn có dạng viên và khối lượng tập trung (m) thành một chất điểm

· Bỏ qua lực ma sát giữa các hạt với nhau, và sức cản của môi trường khi bay ra khỏi cánh (sức cản của không khí và sự ảnh hưởng của gió)

· Cánh quay đều với vận tốc góc w (rad/s)

Ta có sơ đồ tính toán như hình 10

Hình 10 : Sơ đồ tính toán động lực học của hạt thức ăn Trong đó:

hx: Khoảng cách từ cánh đến mặt thóang của hồ nuôi

m : Khối lượng của hạt thức ăn (kg)

f = 0.7 : Hệ số ma sát của hạt thức ăn với cánh văng

ò = òR x x

v

dR R vdv

B

0

2 0

.

0

Û v2 = w2R2 – 2gfR Hay: v = (w2R2 - 2fgR)

ì -

=

= 2

.

2

gt h y

t v x

Hình 11 : Quỹ đạo của hạt thức ăn khi ra khỏi cánh với a =0 Giải phương trình trên cho ta bảng kết quả 4 ứng với Rx = 200mm

Trường hợp 2 : Nếu cánh văng có kết cấu hướng lên so với phương ngang 1góc

ì

+

-=

=

2 sin

cos

2

gt t

v h y

t v x

a

a

Hình 12 : Quỹ đạo của hạt thức ăn khi văng ra khỏi cánh với a = 45o

Giải phương trình trên cho ta bảng kết quả 5 ứng với Rx = 200mm

Bảng 4: Kết quả tính toán khi cho tốc độ động cơ thay đổi ứng với a = 0

Bảng 5 : Bảng kết quả tính toán khi cho tốc độ động cơ thay đổi ứng với a = 45 0

Theo tính toán ở trên, ta không xét đến tổn thất do ma sát giữa các hạt với nhau, sức cản của không khí, cộng với trở lực do hình dáng của cánh gây ra Nên kết quả tính lý thuyết sẽ lớn hơn rất nhiều so với thực tế

900

2 2 2

2 1

=82 (vg/ph)

Vậy : Theo cách chọn tốc độ động cơ với n= 2900 (vg/ph), điều kiện trên thõa mãn

II.4.2/ Tính công suất bộ rải và chọn động cơ điện

Công suất gần đúng của động cơ điện dùng cho cánh văng rải thức ăn :

N = N1 +N2 +N3 (KW) Trong đó :

N : Công suất bộ rải

N1 : Công suất để khắc phục trọng lực của đĩa

N2 : Công suất để cánh văng đưa một lượng thức ăn theo yêu cầu ra khỏi cánh

N3 : Công suất trên trục để khắc phục trở lực ma sát của hạt thức ăn với cánh văng

a/ Tính N 1

N1 =

1000

.R w

h

r

Với Q =

h h

G r

h

r

=

1000 3600

14 0 10

Với :

F » 0.022x0.2=4.4x10-3 (m2) : Diện tích tiết diện ngang của cánh văng

S =0.22m : Đường di chuyển của vật liệu (m)

r = 758 kg/m3 : Trọng lượng riêng của vật liệu

f1= 0.7 : Hệ số ma sát của vật liệu với đĩa

Ta chọn động cơ điện một pha KCL 90-S4

Bảng 6: Các thông số kỹ thuật của động cơ điện một pha KCL 90-S4

Kiểu động

cơ

Công suất(KW)

Tốc độ quay(vg/ph)

cos

r điệnTụ ( )m F

Hiệu suất(%)

I(A) Khối

lượng(kg)

KCL 90-S4

II.4.3/ Tính toán thiết kế cánh văng

1 / Công dụng và yêu cầu kỹ thuật:

Cánh văng có tác dụng rải thức ăn ra xa một khoảng 20m theo yêu cầu, cánh được truyền động từ động cơ thông qua trục nối Vì quay với tốc độ lớn nên yêu cầu

cân bằng về mặt kết cấu phải cao để giảm rung động

Từ kết quả của 2 bảng tính toán 4 và 5 và từ thực nghiệm, ta chọn kết cấu cánh văng như sau :

Hình 13 : Kết cấu cánh văng

II.4.4/ Tính toán kích thước và kiểm tra bền thùng chứa thức ăn 1/ Công dụng và yêu cầu kỹ thuật:

Yêu cầu kỹ thuật của thùng là không bị biến dạng khi cho thức ăn vào, độ bền hóa học cao, bề mặt phía trong của đĩa phải trơn phẳng tạo điều kiện thuận lợi cho thức ăn rơi xuống cánh quay, đảm bảo vệ sinh thức ăn, tránh gây độc cho thức ăn

Do đó ta tính toán lượng thức ăn mà thùng có thể chứa tối đa là 28kg

Ta có thể tích của thùng chứa :

m = V x r Þ V =

r m

Trong đó:

r - trọng lượng riêng của vật liệu: r =758 kg/m3

m – khối lượng của thức ăn (kg)

V – thể tích của lượng thức ăn (m3)

h1 : Chiều cao của thể tích V2, chọn h1 = 0.1(m)

R1: Bán kính cửa ra của thùng, lấy R1 = 0.05 (m)

Từ (1), (2) ta có : V1= 0.20 x 0.2252 x 3.14 = 0.032 (m3)

3

05 0 025 , 0 05 0 225 , 0 14 , 3 1 ,

=

Từ các kích thước cơ bản của thùng chứa, cũng như qua thực nghiệm, ta xây dựng kết cấu thùng chứa thức ăn (hình 15)

Hình 15 : Kết cấu thùng chứa thức ăn

3/ Kiểm tra bền thùng chứa thức ăn

Thùng chứa thức ăn với khối lượng m =21kg, phần không gian ở trên được thông với khí quyển chịu một áp suất Po =98100N/mm2 Trọng lượng riêng thức ăn

=

g 758 kg/m3, chiều dày thành ốngd = 1mm, kích thước thùng được cho như hình

16 Kiểm tra bền của thùng chứa thức ăn, biết [ ]s k = 40N/mm2

Theo lý thuyết đàn hồi ứng dụng ta có phương trình cân bằng đối với thùng :

81 9 21 175 , 0 14 , 3 98100

2

.

mg R P R

d p

p d

98100 175 ,

Vậy : Thùng chứa thức ăn đủ bền trong điều kiện làm việc đã cho

II.4.6/ Tính toán chọn bộ điện từ 1/ Xác định lực mở van của bộ điện từ :

Từ hình 18, ta có trọng lượng thực tế của thức ăn mà van cần nâng lên :

M =r.V.g = 758 p 0 03 2 0 025 10 = 0 , 5N

Trong quá trình làm việc nếu cần van, ống dẫn hướng chế tạo không chính xác

sẽ có hiện tượng kẹt cần van khi đóng lại Để đảm bảo an toàn khi đóng, ta sử dụng thêm một lò xo để đẩy van trở về vị trí ban đầu

Vậy : Điều kiện để van được mở là : W >k 1M + k.x Với :

k1 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của ma sát giữa thức ăn với thức ăn, giữa thức

ăn với phễu, và ma sát giữa cần van với ống dẫn hướng, chọn k1 = 7

k : Độ cứng của lò xo, chọn k = 1000N/m

x : Độ biến dạng của lò xo, chọn x = 13mm (ứng với hành trình mở van)

Do đó lực kéo cần thiết để mở van : W = 7.0,5 +500.0.013 > 20 N

Trong đó:

1: Van 2: Khối thức ăn mà van cần nâng

Hình 18 : Sơ đồ tính toán lực mở van

2

1

b/ Xác định hành trình mở van của bộ điện từ

Vì yêu cầu của việc cho ăn là nhiều lần, lượng rải thức ăn cho mỗi lần phải khống chế đảm bảo đúng theo quy trình nuôi, tránh rải nhiều trong một thời gian ngắn, tôm ăn không hết

Từ thực nghiệm, ta xác định được hành trình mở van để đạt năng suất rải (N=60kg/h) là h = 13mm

Vậy: Để an toàn khi đóng mở van cũng như năng suất rải có thể điều chỉnh

được, ta chọn bộ điện từ với lực kéo W =50N, hành trình lớn nhất h = 20mm

II.4.7/ Tính toán kích thước và kiểm tra bền khung máy 1/ Công dụng và yêu cầu kỹ thuật

Khung máy có nhiệm vụ đỡ toàn bộ các chi tiết của thiết bị rải thức ăn Khung phải đủ cứng vững, độ bền cao, có khả năng chống oxy hóa cao

2/ Chọn vật liệu

Do yêu cầu về độ cứng vững cùng như khả năng chống oxy hóa nên ta chọn thép không gỉ 08Cr17Ti

3/ Tính toán kích thước khung máy

Căn cứ vào kết cấu thùng cũng như điều kiện làm việc của thiết bị rải trên mặt nước, Ta chọn kết cấu thùng chứa thức ăn như sau :

Hình 19 : Kết cấu khung máy

4/Kiểm tra bền của khung máy

Hình 20 : Sơ đồ tính toán Theo kết cấu của khung máy, ta có 3 cột Þ10 được bố trí tại các đỉnh của tam giác đều, do đó trọng lực G phân bố đều lên 3 cột Vậy ta kiểm tra bền của 3 cột khi chịu được trọng lượng G = 30kg (bao gồm khối lượng thức ăn, và khối lượng thùng chứa thức ăn)

Theo hình 20, ta thấy mỗi cột chịu một lực G/3 Ta kiểm tra cột theo điều kiện thanh vừa chịu nén vừa chịu uốn

Hình 21 Biểu đồ nội lực thanh chịu nén

a

10°

Theo sơ đồ phân bố lực hình 21, ta phân G/3 thành 2 phần :

N G G

3 17 , 0 3

10 sin

3 98 , 0 3

10 cos

=

=

=Dùng phương pháp mặt căt, ta vẽ được biểu đồ nôi lực như hình 21

Ta có ứng suất sinh ra trong mỗi cột:

2

/ 440 25

14 , 3

4 507 17 25 14 , 3

98

mm N W

M F

Vậy Kết cấu khung máy đã chọn đủ bền

5/ Tính toán chọn đường kính bulông :

Xác định đường kích bulông để kẹp chặt thùng chứa thức ăn có đường kính

m

D= 0 45 Khối lượng thức ăn được chứa trong thùng là 28kg, hệ số ma sát giữa bề mặt tiếp xúc “Cua - nhơ ” với thùng chứa f = 0.12, lực xiết không kiểm tra

Hình 22: Sơ đồ tính toán

Thùng được kẹp chặt bỡi “ Cua – nhơ”, do đó để thùng chứa thức ăn không bị trượt thì lực ma sát sinh ra do siết chặt bulông một lực V tạo ra lực ép S phải cân bằng với trọng lượng G của thức ăn : G=S.f

Lực nén S lớn hay bé phụ thuộc lực xiết V Để tìm quan hệ giữa S và V, giả thiết rằng khi xiết lực V, hai má của “ Cua – nhơ ” quay quanh điểm A

ø

ö ç

è

æ +

= Û

2

15

2

f

D G

) ( 1640 2

15 2

D f

D G

÷ ø

ö ç

è

æ +

= Þ

Với Bulông thép không gỉ 1x17H2 có s ch = 350N/mm2, chịu lực xiết

CT ch

CT ch

Theo [11, P6, trang 284], ta chọn bulông M8