thiết kế thiết bị xát nghiền năng suất 0,5 (tấn/giờ) phục vụ cho trại chăn nuôi

Là một kỹ sư chế tạo máy trong tuơng lai tôi được Ban Chủ Nhiệm khoa Cơ khí Trường Đại học Thủy Sản giao cho đề tài “ Thiết kế thiết bị xát nghiền năng suất 0,5 tấn/giờ phục vụ cho trại

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Ngành: Cơ khí chế tạo máy Mã ngành:

Tên Đề tài: “Thiết kế thiết bị xát nghiền năng suất 0,5 (tấn/giờ) phục vụ cho trại chăn nuôi”

Số trang: 95 Số chương: 6 Số tài liệu kham khảo: 11

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

-

Kết luận: -

-

-

-

Nha trang, ngày … tháng … năm 2006 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

PGS.TS: Nguyễn Văn Ba

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

Họ và tên sv: Nguyễn Mạnh Thắng Lớp: 43CT

Tên Đề tài: “Thiết kế thiết bị xát nghiền năng suất 0,5 (tấn/giờ) phục vụ cho trại chăn nuôi”

Số trang: 95 Số chương: 6 Số tài liệu kham khảo: 11

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

-

-

-

-

Đánh giá chung: -

-

-

Nha trang, ngày … tháng … năm 2006

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

ĐIỂM CHUNG

Bằng chữ Bằng số

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên con xin gửi đến ba mẹ lòng biết ơn sâu sắc với tất cả những gì mà ba mẹ đã làm cho con để ngày hôm nay con có đủ kiến thức và lòng tự tin bước vào cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo trường Đại học Thủy sản, những người đã dìu dắt, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt thời gian em học tập tại trường, cảm ơn các bạn đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua Em

cũng gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS Nguyễn Văn Ba đã tận tình hướng dẫn,

giúp em hoàn thành đồ án của mình

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 7

Chương 1 8

Tổng quan về tình trạng sản xuất và thiết bị cơ giới trong các trang trại chăn nuôi 8 1.Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam 8

1.1 Mục đích của việc chế biến lương thực, thực phẩm 8

1.2 Phân loại thức ăn gia súc 8

2 Nhu cầu trang thiết bị xát nghiền phục vụ cho chăn nuôi 9

2.1 Tình hình trang thiết bị xát nghiền ở nước ta 10

2.2 Sự cần thiết của trang thiết bị xát nghiền 10

Chương 2 11

Cơ sở của quá trình nghiền, các phương án thiết kế và lựa chọn phương án thiết kế .11

1 Tính chất công nghệ của hạt lương thực 11

2 Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền 11

3 Cơ sở thiết kế 12

4 Các phương án thiết kế, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng 13

4.1 Phương án 1 13

4.2 Phương án 2 14

3.1 Phương án 3 16

4.4 Phương án 4 18

4.5 Phương án 5 20

5 Lựa chọn phương án thiết kế 21

3.1 Xác định vận tốc nghiền, đập cần thiết để phá vỡ vật liệu 23

3.2 Xác định kích thước rôto 23

3.3 Tính năng suất máy 24

3.4 Tính công suất động cơ điện 25

3.5 Tính các thông số của búa 26

3.6 Tính cơ cấu truyền động 26

3.7 Chọn loại đai 27

3.7.1 Xác định đường kính bánh đai 27

3.7.2 Số vòng quay thực tế của bánh dẫn : 28

3.8 Chọn sơ bộ khoảng cách trục Asb 28

3.9 Xác định chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A: 28

3.10 Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh đai: 29

3.11 Xác định số đai cần thiết 29

3.12 Xác định kích thước bánh đai 30

3.13 Xác định lực tác dụng lên ổ 30

Chương 4 31

Thiết kế các bộ phận của thiết bị 31

4.1 Thiết kế trục 31

4.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục 31

4.2.2 Tính toán sơ bộ trục 31

4.2.3 Tính gần đúng 31

4.2.4 Phác thảo kết cấu bộ phận làm việc 32

4.2.5 Xây dựng sơ đồ tính toán trục 33

4.2.6 Tính kiểm nghiệm trục 36

4.2.6 Tính toán búa 41

4.2.7 Tính toán đĩa treo búa 43

CHƯƠNG 5 .46

LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 46

5.1 Lập Quy Trình Công Nghệ Gia Công Cho Chi Tiết Trục 46

5.1.1 Xác định dạng sản xuất 46

5.1.2 Phân tích chi tiết gia công 46

5.1.3 Chọn vật liệu chế tạo trục 47

5.1.4 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 47

5.1.5 Chọn tiến trình gia công các bề mặt của phôi 47

5.1.5 Thiết kế các nguyên công công nghệ .50

5.1.6 Xác định lượng dư và kích thước trung gian 56

5.1.7 Xác định chế độ cắt .62

5.2 Lập Quy Trình Công Nghệ Gia Công Cho Chi Tiết Đĩa Treo Búa 69

5.2.1 Xác định dạng sản xuất 69

5.2.2 Phân tích chi tiết gia công 69

5.2.3 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 70

5.2.4 Chọn tiến trình gia công các bề mặt của phôi 70

5.2.5 Thiết kế các nguyên công công nghệ .72

5.2.6 Xác định lượng dư và kích thước trung gian 78

5.2.7 Xác định chế độ cắt .82

5.3 Lập quy trình gia công búa 86

CHƯƠNG 6 .90

HƯỚNG DẪN LẮP RÁP VÀ SỬ DỤNG 90

6.2 Hướng Dẫn Tháo Lắp 90

6.3 Hướng Dẫn Sử Dụng 91

6.4 Mốt Số Quy Tắc An Toàn Khi Dùng Máy 91

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của ngành chăn nuôi, ngành chế biến thức ăn phục vụ cho chăn nuôi cũng theo đó mà phát triển rất nhanh chóng Các nhà máy chế biến thức ăn phục vụ cho chăn nuôi liên tiếp ra đời để đáp ứng sự phát triển đó

Các loại thức ăn chăn nuôi ở dạng thô các loài vật nuôi không thể hoặc rất khó hấp thụ được Chính vì vậy để vật nuôi có thể hấp thụ tốt thì phải làm cho nguyên liệu có kích thước nhỏ phù hợp với từng loại vật nuôi Có nhiều phương pháp để làm nhỏ nguyên liệu như: thái, mài , nghiền…Trong đó nghiền là một phương pháp được sử dụng rất phổ biến hiện nay

Là một kỹ sư chế tạo máy trong tuơng lai tôi được Ban Chủ Nhiệm khoa

Cơ khí Trường Đại học Thủy Sản giao cho đề tài “ Thiết kế thiết bị xát nghiền năng suất 0,5 tấn/giờ phục vụ cho trại chăn nuôi” Nội dung gồm có 6 chương: Chương 1 Tổng quan về tình trạng sản xuất và thiết bị cơ giới tại các trang trại chăn nuôi ở việt nam và nhu cầu sử dụng thiết bị

Chương 2 Chọn phương án thiết kế

Chương 3 Tính toán động lực học thiết bị

Chương 4 Thiết kế các bộ phận của thiết bị

Chương 5 Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết

Chương 6 Hướng dẫn láp ráp và sử dụng

Trong quá trình thực hiện mặc dù đã rất cố gắng song do thời gian và trình

độ hiểu biết còn hạn chế nên chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót Tôi rất mong quý thầy cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để cho đề tài của tôi được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Ba và các thầy

cô trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

Nha Trang, tháng 6 năm 2006 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Mạnh Thắng

Chương 1 Tổng quan về tình trạng sản xuất và thiết bị cơ giới

trong các trang trại chăn nuôi

1.Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam

Nghề chăn nuôi ở nước ta đã có từ rất lâu nhưng thực sự chỉ phát triển từ đầu thế kỷ thứ 20 đến nay Quy trình chăn nuôi ngày càng được cải tiến, số lượng đàn gia cầm, gia súc đã tăng lên đáng kể Ngoài cách nuôi truyền thống tại gia, hiện nay đã có hàng loạt các trang trại chăn nuôi với quy mô lớn xuất hiện Thu nhập từ chăn nuôi cũng tăng lên đáng kể góp phần không nhỏ vào sự phát triển chung của đất nước Các loại vật nuôi chủ yếu hiện nay là: lợn, gà, vịt, trâu, bò, dê, các loại cá, tôm…Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành chăn nuôi, ngành trồng trọt theo đó cũng phát triển không ngừng để đáp ứng được nhu cầu về lương thực, thực phẩm cho chăn nuôi

1.1 Mục đích của việc chế biến lương thực, thực phẩm

Các loại hạt, củ, quả…chứa rất nhiều chất dinh dưỡng Tuy nhiên các loài vật nuôi không thể hoặc rất khó có thể hấp thụ hết được các chất dinh dưỡng

đó nếu như chưa được nghiền nhỏ Khả năng hấp thụ của vật nuôi phụ thuộc rất nhiều vào độ nhỏ của thức ăn Thức ăn được nghiền càng nhỏ thì vật nuôi hấp thụ các chất dinh dưỡng càng tốt, làm vật nuôi nhanh lớn, đem lại hiệu quả kinh tế cao Chính vì vậy việc chế biến thức ăn cho phù hợp với vật nuôi rất quan trọng

1.2 Phân loại thức ăn gia súc

Thức ăn gia súc được chia làm 3 loại chính:

- Loại có nguồn gốc thực vật: cỏ, củ, quả, ngô, cao lương…

- Loại có nguồn gốc động vật: bột cá, bột thịt, bột sữa…

- Loại có nguồn gốc khoáng: bột xương, bột sò muối ăn

- Hầu hết các loại thức ăn đều chứa 2 phần: phần nước, phần chất khô Phần chất khô là một chỉ tiêu quan trọng liên quan trực tiếp đến năng suất vật nuôi

- Lượng thức ăn được vật nuôi hấp thụ nhiều hay ít phụ thuộc vào loại thức ăn, khẩu phần ăn, kỹ thuật chế biến và cách thức cho ăn

2 Nhu cầu trang thiết bị xát nghiền phục vụ cho chăn nuôi

Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành chăn nuôi như hiện nay, để đáp ứng

đủ nhu cầu về thức ăn phục vụ chăn nuôi thì nhu cầu về trang thiết bị xát nghiền là rất lớn Cả nước mỗi ngày vật nuôi cần một lượng thức ăn rất lớn Nếu chế biến theo kiểu thủ công sẽ không thể đáp ứng được nhu cầu Mặt khác chế biến theo kiểu thủ công vừa tốn công sức của con người, năng suất thấp, hiệu quả kinh tế thấp Dùng các loại máy chế biến sẽ nâng cao năng suất, giảm sức lao động của con người, hiệu quả kinh tế cao Cụ thể các máy nghiền được dùng trong công nghiệp thực phẩm như sau:

- Trong công nghiệp xay bột để nghiền hạt ngũ cốc thành bột

- Trong công nghiệp thức ăn gia súc tổng hợp để nghiền hạt và cỏ khô thành bột và chất bổ sung khác (muối, phấn, vi nguyên tố vitamin, kháng sinh) thành bột, cũng như để nghiền thô khô dầu, lõi ngô và thân ngô

- Trong sản xuất thực phẩm tinh để cán mỏng hạt kê, hạt ngô, nghiền rau khô, quả khô và các chất bổ sung khác(đường, muối) thành bột

- Trong sản xuất cà phê đắng để nghiền những hạt tấm nhỏ(hạt cà phê, hạt

dẻ, hạt đại mạch, hạt rau cải đắng…)

- Trong công nghiệp bánh kẹo để nghiền bán thành phẩm có chứa chất béo(cacao vụn, hạt nhân hồ đào và hạnh nhân, bột nhão sôcôla và hồ đào, nghiền đường cát thành bột, nghiền các phế phẩm trong sản xuất sôcôla)

- Trong công nghiệp chế biến thịt để nghiền xương

- Trong công nghiệp sản xuất chất béo để nghiền hạt có độ dầu trong sản xuất dầu và để cán mỏng chúng ra trong sản xuất trích ly dầu, cũng như là để nghiền dầu khô

- Trong công nghiệp men để nghiền đại mạch, mầm hạt tươi, mầm hạt khô nấu bia và để chà khoai tây

- Trong công nghiệp cá để nghiền bột cá

- Trong công nghiệp muối để nghiền muối

2.1 Tình hình trang thiết bị xát nghiền ở nước ta

Hiện nay trên thế giới nói chung và ở nước ta nói riêng có rất nhiều máy và thiết bị xát nghiền phục vụ cho việc chế biến thức ăn chăn nuôi Vài chục năm trước đây hầu hết các loại máy này đều được mua từ nước ngoài Tuy vậy các máy của nước ngoài giá thành đắt, nhiều gia đình hoặc cở sở sản xuất không đủ điều kiện để mua.Trong vài năm trở lại đây nước ta đã bắt đầu sản xuất được các loại máy này Các máy do nước ta sản xuất có giá thành rẻ hơn nhiều so với các máy được mua từ nước ngoài Phổ biến hiện nay là các máy có công suất vừa và nhỏ, năng suất từ vài chục kg/h đến vài tấn/h, có thể dùng trong gia đình hoặc trong các nhà máy chế biến lương thực, thực phẩm

2.2 Sự cần thiết của trang thiết bị xát nghiền

Với nhu cầu về thức ăn cho chăn nuôi ngày càng cao như hiện nay thì việc trang bị các trang thiết bị xát nghiền là vô cùng quan trọng Nó là điều kiện để nâng cao năng suất lao động, mang lại hiệu qủa kinh tế, làm giảm sức lao động của con người

Chương 2

Cơ sở của quá trình nghiền, các phương án thiết kế

và lựa chọn phương án thiết kế

1 Tính chất công nghệ của hạt lương thực

Tính chất công nghệ của hạt lương thực được đặc trưng bởi: cấu tạo, thành phần hóa học, tính chất cơ-lý và tính chất hóa sinh của hạt

Tính chất công nghệ của hạt có ảnh hưởng quyết định tới quy trình sản xuất Ví

dụ đối với các loại hạt có vỏ trấu thì quy trình chế biến phải có giai đọan bóc

vỏ trấu, với các loại hạt mì có rãnh bụng sâu để tách được vỏ triệt để đòi hỏi quy trình chế biến phức tạp hơn, hoặc do sự phân bố không đều các chất dinh dưỡng trong từng thành phần của hạt chẳng hạn vitamin chủ yếu tập trung ở phần ngoại vi nội nhũ, để tách hết vỏ nhưng mất ít vitamin thì quy trình chế biến cần có giai đoạn chế biến nước nhiệt Như vậy để thiết lập quy trình chế biến thích hợp cần phải nghiên cứu chi tiết tính chất công nghệ của hạt

Hạt lương thực đều cấu tạo từ ba phần chính: vỏ, nội nhũ và phôi Vỏ gồm:

vỏ trấu, vỏ quả và vỏ hạt Loại hạt trần như ngô, mì…không có vỏ trấu chỉ có

vỏ quả và vỏ hạt Loại hạt có vỏ trấu như thóc, cao lương, đại mạch…thì ngoài

vỏ quả và vỏ hạt còn có vỏ trấu Thành phần hóa học của vỏ chủ yếu là xenluloza và chất khoáng; do cơ thể không tiêu hóa được nên chế biến vỏ được tách càng triệt để càng tốt

2 Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền

Quá trình đập, nghiền làm nhỏ vật liệu trong máy đập nghiền là nhờ các lực

cơ học nhằm phá vỡ vật liệu đem nghiền như ở hình 2:

Tùy theo kết cấu của từng loại máy đập mà lực phá vỡ vật liệu có thể là lực

ép, nén, cắt, xẻ, ép trượt, va đập hoặc do một vài dạng lực trên cùng tác dụng đồng thời Thường dùng nhất là các phương pháp sau:

Ép(hình 2a): Cơ cấu tạo lực của máy đập dịch lại gần nhau gây ra lực ép

lên cục khoáng sản làm nó vỡ ra Đặc điểm của các phương pháp này là lực tác dụng tăng lên đều đặn và tạo

được lực mạnh Vì vậy thường dùng để đập loại vật liệu tương đối cứng

Cắt, chẻ, bẻ(hình 2b,2c,2d):

Cơ cấu tạo lực có dạng răng nhọn, tác dụng tập trung, gây ra rạn nứt cục bộ do đó phương pháp này thường được dùng để đập loại vật liệu giòn

Xiết(hình 2e): Bề mặt cơ cấu

tạo lực của máy xiết lên bề mặt của cục vật liệu làm cho lớp bên trong của nó bị biến dạng trượt

Khi ứng suất tiếp tuyến vượt quá giới hạn bền thì cục vật liệu bị vỡ ra

Đập(hình 2g): Ở phương pháp này lực tác dụng là lực va đập Khác với 3

phương pháp kể trên, lực va đập mang tính chất tải trọng động và tác dụng định kỳ Lực làm vỡ cục vật liệu cũng không ngoài lực ép, cắt và xiết, chỉ khác

là ở chỗ lực mang tính chất tải trọng động nên thường gọi là lực cắt động, ép động hay xiết động

3 Cơ sở thiết kế

Để có thể nghiền nhỏ được các loại hạt, củ, quả….ta dựa trên một số nguyên lý đã nêu ra ở trên Chuyển động chính là chuyển động tương đối giữa vật liệu và dụng cụ Dụng cụ ở đây có thể là búa đập, răng cưa, bề mặt có nhám…được lắp lên tang quay hoặc gắn lên các đĩa Chuyển động quay của tang và đĩa được truyền từ động cơ qua bộ truyền động đai

4 Các phương án thiết kế, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm

và phạm vi ứng dụng 4.1 Phương án 1: Máy nghiền con lăn trụ loại chậu quay 4.1.1 Cấu tạo

nón và cặp bánh răng thẳng, trong đó bánh răng thẳng lớn được gắn chặt với chậu làm chậu quay Nguyên liệu được đổ vào chậu, dưới tác dụng của các loại lực nén, ép và chà xát làm cho vật liệu được nghiền nhỏ

4.1.3 Ưu, nhược điểm

· Ưu điểm:

- Nghiền bột mịn và rất mịn

- Kết cấu máy khá đơn giản

- Có thể nghiền các loại vật liệu ướt, ẩm, khô, dính quánh hoặc ở trạng thái nóng

- Vật liệu trong chậu không chịu lực ly tâm nên quá trình nghiền tốt hơn

· Nhược điểm:

- Kết cấu cồng kềnh

- Quá trình làm việc gián đoạn nên làm giảm năng suất

- Tháo liệu khó khăn

- Tải trọng tác dụng lên ổ chặn của trục lớn

trụ 1, còn chậu 5 được lắp vào giá máy Bột sản phẩm đạt kích thước trung bình là 0,040 mm

4.2.3 Ưu, nhược điểm:

- Kết cấu cồng kềnh

- Quá trình làm việc gián đoạn nên làm giảm năng suất

- Động cơ cần có công suất cao

- Tháo liệu khó khăn

8 Đĩa treo búa

9 Chốt treo búa

10 Bộ phận điều chỉnh tải

11 Ổ bi

12 Puly

4.3.2.Nguyên lý hoạt động

Vật liệu được đổ vào phễu nạp liệu 1, nhờ các thanh ghi 2 phân phối liệu đều theo chiều rộng máy, hạn chế bớt khả năng văng vật liệu lên khi búa đập

Trên trục quay 3 có lắp đĩa treo búa 8 cách đều và lệch đều một góc Trên đĩa 8

có treo các búa 4, các hàng búa này đập trên các mặt phẳng qua các khe ghi 2 theo suốt bề rộng máy Vật liệu sau khi được nghiền đủ nhỏ sẽ lọt qua lưới 6 ra khỏi máy, còn các cục to chưa lọt được sẽ bị đập tiếp cho đến khi đủ nhỏ chui qua lưới 6 mới thôi Nắp máy 5 tháo mở được để thay búa hoặc thay lưới Như vậy quá trình nghiền nhỏ vật liệu trong máy nghiền búa là do sự va đập của các búa vào vật liệu, sự chà xát của vật liệu với búa và với thành trong của vỏ máy

4.3.3.Ưu điểm, nhược điểm

· Ưu điểm:

- Nghiền nhỏ được nguyên liệu thành bột

- Năng suất cao nhờ quá trình làm việc liên tục

- Có tính đa dụng nghiền được các loại hạt, củ, quả, xương…

- Có thể đưa năng suất lên cao Trong thực tế máy này có nhiều cỡ khác nhau từ 0,1 tấn/h đến 20 tấn/h

- Truyền động đơn giản

· Nhược điểm:

- Do bộ phận quay của máy có tốc độ cao nên chế tạo và sử dụng khá phức tạp

- Chi phí năng lượng riêng cao khá cao

- Chỉ thích hợp để nghiền thô và trung bình

4.4 Phương án 4: Máy nghiền mịn loại búa đúc nạp liệu chiều trục 4.4.1 Cấu tạo

1 Phễu nạp liệu 5 Puly

2 Búa nghiền 6 Lưới tháo sản phẩm

3 Tấm đập

4 Vách nghiền

4

4.2 Nguyên lý hoạt động

Vật liệu đem nghiền được đổ qua phễu 1 và chảy vào khoang nghiền, búa nghiền 2 được được đúc thành dạng 6 hoặc 8 cánh, trên hai đầu cánh đối xứng được uốn cong về hai vách trong của khoang nghiền vừa để thực hiện quá trình đập của đầu cánh vừa thực hiện quá trình chà xát vật liệu nằm giữa đầu cánh với vách 4 trong khoang nghiền Các vách này được tạo gân để tăng khả năng chà xát Trong khoang nghiền còn lắp thêm tấm đập 3 và lưới tháo sản phẩm 6 Trục lắp búa nghiền được truyền chuyển động quay từ mô tơ qua puly 5

4.4.3 Ưu, nhược điểm:

· Ưu điểm:

- Sản phẩm có độ mịn cao

- Năng suất cao nhờ quá trình làm việc liên tục

- Kết cấu máy khá đơn giản

- Thao tác đơn giản

- Truyền động đơn giản, số chi tiết tham gia vào bộ truyền động ít

- Thích hợp để nghiền các loại hạt, củ, dễ, các loại xương…

· Nhược điểm:

- Vì lưới sàng chịu ma sát lớn nên mòn nhanh

4.5 Phương án 5: Máy nghiền răng

thành vòng tròn đồng tâm có bước không đổi Các vòng răng trên đĩa cố định nằm xen giữa các vòng răng trên rôto quay 4 Số răng và số vòng răng thay đổi theo từng yêu cầu cụ thể của sản phẩm Vật liệu đem nghiền được nạp qua miệng nạp liệu theo chiều trục, khi rơi vào vòng răng thứ nhất được đập văng sang vòng răng thứ 2 của đĩa đối diện, rồi lại bị văng tiếp sang vòng răng thứ 3…Qua các lần bị va đập vật liệu văng dần từ trong ra ngoài và được đập nhỏ

tới khi lọt qua được lưới sàng 1 để ra ngoài

4.5.3.Ưu , nhược điểm

· Ưu điểm:

- Năng suất cao nhờ quá trình làm việc liên tục

- Có thể nghiền bột mịn hoặc rất mịn

- Có thể nghiền cả vật liệu khô và ướt

- Thích hợp để nghiền các loại,hạt, củ, quả, dễ, nghiền xương, vỏ sò

- Thao tác đơn giản

- Truyền động đơn giản, số chi tiết tham gia vào bộ truyền động ít

· Nhược điểm:

- Chế tạo khá phức tạp nhất là chế tạo các răng nghiền

- Mức độ nghiền phụ thuộc vào vận tốc quay của rôto và số dãy răng nghiền trên đĩa

5 Lựa chọn phương án thiết kế

· Cơ sở lựa chọn

Lựa chọn phương án thiết kế dựa trên một số chỉ tiêu sau:

- Kết cấu máy đơn giản, gọn nhẹ, dễ chế tạo

- Năng suất cao

- Hiệu suất cao

- Giá thành thấp

- Có thể nghiền được nhiều loại sản phẩm

- Dễ sửa chữa và thay thế khi bị hỏng

· Lựa chọn phương án thiết kế

Qua các phương án dã trình bày ở trên ta thấy phương án 3 ( máy nghiền búa) là hợp lý nhất Phương án 3 thỏa mãn hầu hết các yêu cầu mà đã đưa ra đó là: năng suất cao; có thể đạt được độ mịn của sản phẩm theo yêu cầu, có thể diều chỉnh được độ to, nhỏ phù hợp với từng yêu cầu cụ thể; có thể nghiền với

độ ẩm của vật liệu tới 19÷20%, ít ảnh hưởng tới năng suất và chất lượnh nghiền, đỡ khâu phơi sấy lại nguyên liệu đã khô để lâu trong kho; có mức tiêu thụ năng lượng riêng thấp Vì vậy em quyết định chọn phương án 3 làm phương án thiết kế

Chương 3 Tính toán động lực học thiết bị

3.1 Xác định vận tốc nghiền, đập cần thiết để phá vỡ vật liệu

Để phá vỡ được vật liệu thì vận tốc của đầu búa phải đạt bằng hoặc lớn hơn một giá trị tối thiểu nào đấy

Vận tốc phá vỡ được tính theo công thức sau:

Ta lấy ví dụ với ngô hạt:

E=105 (kg/cm2)- môđun đàn hồi của vật liệu ρ= 2 (g/cm3)=2.10-3(kg/cm3) – khối lượng riêng của vật liệu

σpv=600(kg/cm2) - ứng suất phá vỡ của vật liệu

pv pv

r

s

=

)(54,014,3.1600

45.60

.60

m n

v

p

k L

)/(4,4210

10.2

10600

5 3 5

s m

Trong đó: k là hệ số phụ thuộc vào kiểu rôto Đối với máy nghiền búa có hai kiểu rôto

- Kiểu rôto đĩa : k1=D/L=4÷7

- Kiểu rôto trống : k2=D/L=1÷2

Ta chọn kiểu rôto đĩa với k1=5

Ta có :

Suy ra :

3.3 Tính năng suất máy

Đường kính D và chiều dài L của rôto nghiền có liên quan đến năng suất máy, thông qua mức cấp liệu riêng q’ và tỷ số của năng suất giây(tính toán)

qt với tích DL:

Với vận tốc đầu búa vb=45 (m/s) theo thực nghiệm ta có q’= 2÷3 (kg/s.m2)

Ta chọn q’= 2,5 (kg/s.m2) Suy ra : qt= q’.D.L= 2,5.0,54.0,11=0,148 (kg/s) Như vậy năng suất trong 1 giờ là :

0,148.3600=532,8 (kg/h) Hoặc có thể tính năng suất máy theo công thức sau:

Đối với máy nghiền hạt kn= 2,4÷2,6

Ta chọn kn=2,4 Suy ra:

5

=

L D

)(11,05

54,0

D

)./(

' kg s m2

L D

q

)/(, D L kg s k

q c = n

)/(513)/(143,011,0.54,0.4,

3.4 Tính công suất động cơ điện

Công suất động cơ được tính theo công thức sau:

Trong đó:

Nt- Công suất động cơ, w

Iz- Mômen quán tính của rôto, kg.m2q- Lượng cấp liệu trong 1s, kg/s

Aω – công suất thắng ma sát trong các gối đỡ

Bω3 – công suất thắng lực cản không khí Theo Gs.Puxtưghin M.A có thể lấy A=3 (Nm), B=48.10-5 (Nms2)

Theo thực nghiệm fn= 0,6 đối với máy có vận tốc búa vb=45÷60 (m/s)

q= 0,15 (kg/s)

Từ đó ta có công suất động cơ là:

0

2 0

1

f

v q N dt

d I N

n

b z

-=+

= w w

dt dw

3

0 A.w B.w

)/(7,16627,0

45

s rad R

,01

45.15,

kw w

-Chọn động ĐK 41-2 có các thông số kỹ thuật sau:

V= 2880(vg/ph)- vận tốc quay của động cơ N= 2,8 (kw) – công suất động cơ

GD2=0,04 (kgm2)- mômen bánh đà của rôto Trọng lượng: 47 (kg)

3.5 Tính các thông số của búa

Các kích thước của búa có thể tính như sau:

+Kích thước chiều dài a

a = 0,23D=0,23.0,54=0,124 (m) Chọn a=0,13 (m)=130 (mm) +Kích thước chiều rộng b

b = 0,1.D=0,1.0,54=0,054 (m) Chọn b= 0,050 (m)= 50 (mm) +Chiều dày h = 5 (mm) Khối lượng búa :

3.6 Tính cơ cấu truyền động

Truyền động đai dùng để truyền chuyển động giữa các trục tương đối xa nhau Bộ truyền có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc êm, có khả năng bảo

vệ các chi tiết máy khác và động cơ khi bị quá tải đột ngột Bộ truyền đai có nhược điểm là tỷ số truyền không ổn định, do có sự trượt giữa đai và bánh đai Truyền động đai làm việc thông dụng nhất với công suất 0,3÷50 (kw) Trong hệ thống truyền động cho máy nghiền thực phẩm ta dùng đai hình thang Xác định tỷ số truyền của hệ thống:

Xác định công suất trên các trục:

8,11600

n i i

)(254,0005,0.05,0.13,0.7800

Trục động cơ: N1=Nđc=2,8 (kw) Trục gắn đĩa treo búa:

Mômen xoắn truyền lên các trục:

b= 10

bc= 8,5 h= 6

Y0= 2,1 Diện tích tiết diện : 47 (mm2) Chiều dài đai: L= 400÷2500 (mm) Đường kính bánh đai: Dmin= 63 (mm)

2 1

).(10.0097,02880

8,2.10.55,9

10.55,

1

1 6

66,2.10.55,9

10.55,

2

2 6

D

10.6

4 1

-=p

s m

10.6

2880.100.14,3

-=

)(4,176)02,01.(

8,1.100)1.(

1

x Hệ số trượt Với đai thang x = 0,02 Chọn đường kính bánh đai bị dẫn theo tiêu chuẩn: D2=180 (mm)

3.7.2 Số vòng quay thực tế của bánh dẫn

Số vòng quay thực tế của bánh dẫn được tính theo công thức sau:

Vậy số % sai khác giữa n’2 và n2 là:

3.9 Xác định chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A:

Tính chiều dài đai sơ bộ:

)/(15682880

.180

100)

02,01(.)

1(

2)

(55,

0 D1 +D2 +h£ A sb £ D1+D2

)180100(28

)180100(55,

560

154£ A sb £

sb sb

A

D D D

D A

L

.4

)(

)(

22

2 1 2 2

1

+++

216.4

)100180()180100(2216.2

2

+++

%2

%100

2

' 2

n n n

Theo tiêu chuẩn chọn L=1600 (mm) Kiểm tra số vòng quay chạy của đai theo điều kiện:

Tính chính xác khoảng cách trục A

Vậy A=578,8 (mm)

3.10 Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh đai:

Theo điều kiện:

Thỏa mãn

3.11 Xác định số đai cần thiết

Trong đó : N- Công suất bánh dẫn (kw) V- vận tốc dài bánh dẫn (mm/s)

879

=

10

60

1 1 £

=

=

L

n D L

V

1042,91600.60

2880.100.14,

8)(

2)(

1 2

2 1 2 2

D L

)(8,5788

)100180.(

8)100180(14,31600.2)180100(14,31600

mm

o o

o o

o

8,578

100180

=

[ ]p F C v C C t V

N Z

a

.1000

0

³

p s

é ù Ứng suất cho phép của đai hình thang

0

p s

é ù =1,65(N/mm2) tra theo [1 trang 46 bảng 21]

F: Điện tích tiết diện đai hình thang theo [1 trang 44 bảng 17 ] F =47 (mm2)

Ct: Hệ số chế độ tải Ct =0,7 theo[1 trang 42 bảng 12]

Cv: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc Cv=0,94 theo[1 trang 46 bảng 23]

C a: Hệ ảnh hưởng góc ôm C a= 0,98 theo [1 trang 46 bảng 22]

s = : Ứng suất của đai hình thang

Lực R được coi gần đúng có phương nằm trên đường nối hai bánh, chiều từ bánh này hướng tới bánh kia

003,07,0.98,0.94,0.47.65,1.15070

8,2

³

Z

)(8,1682

1,172sin.1.47.2,1.32sin

Chương 4 Thiết kế các bộ phận của thiết bị

4.1 Thiết kế trục 4.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục

Vật liệu chế tạo trục là thép C45 có các thông só sau:

2 2

600( / )300( / )

b ch

N cm

N cm

s s

sơ bộ kích thước trục theo giá trị mô men xoắn

Đường kính sơ bộ trục được tính theo công thức:

d sb ³

)(77,151568

8,2

Số vòng quay giới hạn trong một phút n = 13000 (vg/p) Kích thước chỗ vát mép= 2 (mm)

4.2.4 Phác thảo kết cấu bộ phận làm việc

Dựa vào sơ đồ phác thảo ta có : Chiều dài của trục được xác định theo công thức sau

Ltrục=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7+L8+L9 Trong đó:

Ltrục=3+15+10+130+10+15+25+30+20=258 (mm)

4.2.5 Xây dựng sơ đồ tính toán trục

+ Tính lực tác dụng lên trục:

Rđ=168,8 (N) Khi búa đập vào vật liệu một lực thì vật liệu cũng tác dụng ngược lại vào búa một lực tương tự Do các búa được lắp đối xứng nhau nên tính một cách gần đúng ta có thể coi các lực này triệt tiêu lẫn nhau Tuy nhiên khi búa chịu tác dụng của một lực đập thì sẽ tạo ra một mômen tác dụng lên trục của rôto

Pđập=m.ω2.R=0,254.(166,7)2.0,27=1905,8 (N) Mỗi búa khi đập tạo ra một mômen:

M=Pđập.R=1905,8.0,27=514,7 (Nmm) Như vậy với 48 búa thì tổng mômen là:

M = 48.514,7=24705,6 (Nmm) Các mômen này phân bố đều trên đĩa rôto nhưng do chỉ có một đĩa nên ta coi tất cả các mômen này là một mômen tổng tác dụng vào đĩa

Mtổng=24705,6 (Nmm) Các trọng lượng của rôto gồm có trọng lượng của đĩa Pđĩa và trọng lượng của búa Pbúa ta cũng coi như là một trọng lực tổng tác dụng lên điểm giữa của trục trong buồng nghiền

Ptổng=Pđĩa+Pbúa+Pchốt

Trong đó:

ρ= 7800 (kg/m3) – khối lượng riêng của thép

R – bán kính của đĩa treo búa (m)

l – chiều dày đĩa treo búa (m)

Với số búa là 48 ta có:

Pbúa = 48.2,54=122 (N)

Pchốt = mchốt.g = ρ.π.l.R2.g= 7800.3,14.0,11.0,0092.10=2,2 (N) Với 8 chốt treo búa ta có tổng các trọng lực do các chốt tác dụng lên trục rôto là:

Pchốt = 2,2.8 = 17,6 (N) Như vậy các lực tác dụng lên trục gồm:

Ptổng = Pđĩa+Pbúa+Pchốt = 259,1+122+17,6 = 398.7 (N)

Rđ = 168,8 (N) Mômen xoắn trên trục Mx= 0,0159.106 (Nmm) = 15900 (Nmm)

Mtổng = 24705,6 (N.mm)

Sơ đồ kết cấu trục và kích thước được chọn dựa trên kết cấu của máy

)(1,25910.23,0.02,0.14,3.7800

m

)(54,210.254,0

m

Các kích thước:

L’1=B/2+L3+L4/2=15/2+10+130/2=82,5 (mm) L’2=L4/2+L5+B/2=130/2+10+15/2=82,5 (mm) L’3=B/2+L7+L8+L9/2=15/2+25+30+20/2=72,5 (mm) Giả sử chiều các phản lực như hình vẽ:

Xét trong mặt phẳng XOY ta có:

∑MAx=RCx.(L’1+L’2) – P.L’1 – Rđ.(L’1+L’2+L’3) = 0 Suy ra:

∑MCx= - R442,32Ax.(L’( )1+L’2) + P.L’2 – Rđ.L’3 = 0

5,825,82

)5,725,825,82.(

8,1685,82.7,398'

'

)'''.(

'

2 1

3 2 1 1

N

L L

L L L R L P

=+

+++

10327

Mxu

Mx

15900

Chiều rộng then b = 8 (mm)

Chiều cao then h = 7 (mm)

Chiều sâu rãnh then trên trục t = 4,5 (mm)

Chiều sâu rãnh then trên lỗ t1 = 2,6 (mm)

)(18,125

5,825,82

5,72.8,1685,82.7,398'

'

'.'

2 1

3 2

N

L L

L R L P

-=

).(2,18422

)15900.(

75,0)12238(

).(

75,0)(

2 2

2 2

mm N

M M

x tđ

1,

s

K = 3,0 (mm)

R = 0,3 (mm)

Với d= 16 (mm) chọn then có các thông số sau:

Chiều rộng then b = 6 (mm)

Chiều cao then h = 6 (mm)

Chiều sâu rãnh then trên trục t = 3,8 (mm)

Chiều sâu rãnh then trên lỗ t1 = 2,3 (mm)

K = 2,6 (mm)

R = 0,3 (mm)

Chiều dài then tính như sau:

Đối với then lắp cho đĩa treo búa: l= 0,8.25 = 20 (mm) Đối với then lắp cho puly: l= 0,8.16 = 12,8 (mm) Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền dập:

l: Chiều dài then l = 12,8 (mm) với then lắp cho puly

l = 20 (mm) với then lắp cho đĩa treo búa b: Bề rộng then b = 6 (mm)

t: Chiều cao then lắp trên rãnh của trục: t = 3,8 (mm)

[ ]s d : Ứng suất dập cho phép của then Theo [1 trang 95 bảng 53] Với puly [ ]s d = 80 (N/mm2)

Với đĩa treo búa [ ]s d =100 (N/mm2)

)/(80)/(86,408,12.8,3.16

15900

mm N mm

N

s

)/(100)/(2220.5,4.25

24705

mm N mm

N

s

Vậy chọn then thỏa mãn điều kiện bền dập

Kiểm nghiện then theo điều kiện bền cắt:

Với then lắp cho puly:

Với then cho đĩa treo búa:

Vậy chọn then thỏa mãn điều kiện bền cắt

c Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

Ta kiểm tra tại tiết diện A-A (nguy hiểm nhất)

Hệ số an toàn được kiểm tra theo điều kiện

n n n

=+ ³[ ]n

s s

s s

15900

mm N mm

N

t

)/(87)/(4,1220.8.25

24705

mm N mm

N

t

W

u a

M

s = Vì ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng

Với t, b: Các thông số của then

s

e : Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối trục đến sức bền mỏi e s= 0,86 Theo [1 trang 98 bảng 57]

1

b = Vì không dùng các biện pháp tăng bền

K s : Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn Theo [1 trang 99 bảng 59]

25.2

)5,425(5,4.832

25.14,3

103272

)(3210327

2

2 3

2 3

mm N d

t d bt d a

=

-

-=

=

p s

)/(5,8

08,1686,0.1

63,1

270

2

1

mm N

K n

m a

=

+

=+

-s y s e b

s

s s

s s

)/(1,27

7,2.05,07,275,0.1

5,1150

2

1

mm N

K n

m a

=

+

=+

-t y t e b

t

t t

t t

)/(7,28,2763.2

24705

2

2 0

mm N W

M x m

t

8,2763

25.2

)5,425(5,4.816

25.14,32

)(16

2 3

2 3

0

=

-

-=

-

-=

d

t d bt d

K t: Hệ số tập trung ứng suất khi uốn K t= 1,5 Theo [1 trang 101 bảng 62]

b = Vì không dùng các biện pháp tăng bền

Vậy trục thỏa mãn điều kiện kiểm nghiệm theo hệ số an toàn Ta thấy n > [n] nên không cần kiểm tra về độ cứng

d Kiểm nghiệm trục theo khả năng quá tải

Điều kiện bền quá tải của trục là:

Þ Muqt =Kqt.Mu = 3 10327

ÞMuqt = 30981 (N.mm)

Vậy trục thỏa mãn điều kiện quá tải

[ ] 1,5 21

,81,275,8

1,27.5,8

2 2

2

+

=+

n n

n n n

t s

t s

)/(8,1925.1,0

W

M u

uqt

s

)/(9,11

25.2,0.2

24705.3

2

.3

2

2

3 0

0

mm N W

M W

Þs