bài giảng máy công nghiệp

KHÁI NIỆM MÁY- Máy công nghiệp hiện đại chủ yếu gồm : •* Thiết bị cấp liệu : dùng để cấp liệu liên tục hay gián đoạn sản phẩm ban đầu hoặc nguyên liệu vào máy đồng thời đảm bảo định lượ

Học phần:

MÁY CÔNG NGHIỆP

INDUSTRIAL MACHINES

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NHA TRANG UNIVERSITY

INDUSTRIAL MACHINES

Số ĐVHT: 03 Lớp 51CT – 7.11.2011 – 1.1.2012

Giáo viên giảng dạy: Trần Doãn Hùng

Chương 1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY CÔNG NGHIỆP

1.1 Khái niệm chung

1.1.1 Máy và các bộ phận chủ yếu của MCN 1.1.2 Phân loại MCN

1.2 Những yêu cầu đối với máy 1.3 Vật liệu đặc biệt dùng để chế tạo máy sản

GIỚI THIỆU NỘI DUNG

1.3 Vật liệu đặc biệt dùng để chế tạo máy sản xuất công nghiệp

1.3.1 Kim loại và hợp kim chống ăn mòn 1.3.2 Chất dẻo để chế tạo chi tiết máy và máy tự động

1.4 Những giai đoạn chủ yếu khi thiết kế 1.5 Sơ đồ động

1.6 Tính toán lực 1.7 Sự bố cục kết cấu của máy

Chương 2. MÁY LÀM NHỎ NGUYÊN LIỆU

2.1 Khái niệm chung

2.1.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đập nghiền

2.1.2 Thành phần độ hạt của khoáng sản

2.1.3 Mức đập - nghiền

2.2 Cơ sở lý thuyết của máy làm nhỏ nguyên liệu

2.2.1 Phương pháp đập nghiền

2.2.2 Các thuyết về đập –nghiền

2.3 Máy đập

2.3.1 Máy đập hàm

2.3.2 Máy đập nón

2.4 Máy nghiền

2.4.1 Máy nghiền đĩa

2.4.2 Máy nghiền trục

2.4.3 Máy nghiền búa

Chương 3. MÁY PHÂN LOẠI

3.1 Công dụng và các khái niệm cơ bản

3.1.1 Công dụng của việc phân loại

3.1.2 Các khái niệm cơ bản

3.1.3 Xác định hiệu suất công nghệ của quá trình phân loại

3.2 Phân loại theo đặc tính học

3.2.1 Thứ tự phân chia các cấp hạt khi sàng

3.2.2 Hiệu suất sàng

3.2.3 Những nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sàng 3.2.4 Lưới sàng

3.2.5 Những máy có lưỡi sàng phẳng chuyển động tịnh tiến qua lại

3.3 Phân loại theo những tính chất khí động học

3.4 Phân loại theo tỷ trọng

3.5 Phân loại theo từ tính

Chương 4 MÁY ĐỊNH LƯỢNG4.1 Công dụng và phân loại

4.1.1 Công dung 4.1.2 Phân loại 4.2 Các máy định lượng dùng cho sản phẩm dạng hạt

4.2.1 Thùng địng lượng 4.2.2 Đĩa định lượng 4.2.3 Vít định lượng 4.2.4 Máy định lượng kiểu băng 4.2.5 Máy định lượng có bộ phận làm việc chuyển động tĩnh tiến qua lại

4.2.6 Các máy định lượng theo trọng lượng 4.3 Các máy định lượng dùng cho sản phẩm dạng bột nhào

4.4 Máy để phân lượng sản phẩm thực phẩm lỏng

4.4.1 Mục đích và phạm vi ứng dụng 4.4.2 Phân loại

4.4.3 Cơ cấu rót của máy phân lượng

5.1 Công dụng và phân loại

5.1.1 Công dung

5.1.2 Phân loại

5.2 Máy khuấy trộn dùng cho sản phẩm rời

5.2.1 Cấu tạo một số máy khuấy trộn dùng cho sản phẩm rời

5.2.2 Cơ sở tính toán

5.3 Máy trộn sản phẩm thực phẩm dẻo

Chương 5 MÁY KHUẤY TRỘN

5.3 Máy trộn sản phẩm thực phẩm dẻo

5.3.1 Đặc điểm của quá trình trộn sản phẩm dẻo

5.3.2 Cấu tạo một số máy trộn sản phẩm dẻo tiêu biểu

5.3.3 Cơ sở tính toán

5.4 Máy trộn sản phẩm thực phẩm lỏng (Máy khuấy)

5.4.1 Phương pháp khuấy trộn và các thiết bị thông thường

5.4.2 Cơ sở tính toán

Chương 6. SỰ KẾT HỢP CÁC LOẠI MÁY

6.1 Sự cần thiết phải kết hợp các loại máy

6.2 Một số mô hình kết hợp trong dây chuyền sản xuất

TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH

1 A.IA XOKOLOV, người dịch: Nguyễn Trọng Thể

Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm

NXB khoa học – kỹ thuật, 1976

2 Trần Minh Vượng, Nguyễn Thị Minh Thuận

Máy phục vụ chăn nuôi

NXB Giáo dục - 1999

3 Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh

Máy gia công cơ học nông sản thực phẩm

NXB Giáo duc, 2000

4 Phạm Xuân Vượng

Máy thu hoạch nông nghiệp

NXB Giáo dục - 1999

5 Nguyễn Bơ, Trương Cao Suyền

Đập nghiền khoáng sản

NXB Công nhân kỹ thuật, 1983

6 Tôn Thất Minh

Máy và thiết bị vận chuyển và định lượng

ĐH Bách khoa Hà Nội - 2000

Fish – Processing Equipment

Mir Publishers - Moscow

9 P Fellows

Food Processing Technology – Principles and Practice

Ellis Horwood (International Publishers in Science and Technology) - 1988

I.1 KHAÙI NIEÔM MAÙY

ĐN: Maùy laø taôp hôïp goăm moôt hay nhieău cô caâu coù

chuyeơn ñoông xaùc ñònh.

Theo caùc nhaø cô hóc: Maùy laø moôt keât caâu cô hóc hoaøn chưnh coù nhieôm vú bieân ñoơi naíng löôïng, thođng tin, vaôt lieôu… nhaỉm múc ñích thay theẫ hoaịc giạm bôùt söùc lao ñoông cụa con ngöôøi Maùy cođng nghieôp laø maùy duøng ñeơ bieân ñoơi vaôt lieôu (cạ tính chaât cô, lyù, hoùa…).

I.1 KHÁI NIỆM MÁY

- Máy công nghiệp hiện đại chủ yếu gồm :

•* Thiết bị cấp liệu : dùng để cấp liệu liên tục hay gián đoạn sản phẩm ban đầu hoặc nguyên liệu vào máy đồng thời đảm bảo định lượng theo khối lượng (trọng lượng) hoặc thể tích sản phẩm ban đầu hoặc nguyên liệu vào máy tùy theo yêu cầu của quá trình công nghệ.

liệu vào máy tùy theo yêu cầu của quá trình công nghệ.

•* Cơ cấu thừa hành: dùng để truyền chuyển động đến các bộ phận làm việc của máy Cơ cấu đó gồm khâu bị dẫn nối với bộ phận làm việc và khâu dẫn liên kết với

cơ cấu dẫn động

* Các bộ phận làm việc của máy trực tiếp tác dụng lên sản phẩm gia công (sản phẩm ban đầu, trung gian hay sản phẩm cuối cùng) theo quá trình công nghệ đã biết.

Các cơ cấu thừa hành được đặc trưng bằng điều kiện của các bộ phận làm việc Có những cơ cấu làm việc liên tục, nhưng bộ phận làm việc của nó trực tiếp tiếp xúc với sản phẩm gia công trong thời gian một phần chu trình chuyển động của cơ cấu (dịch chuyển có tải); thời gian còn lại, các bộ phận làm việc của

cơ cấu thừa hành làm việc gián đoạn tại vị trí không làm việc (dịch chuyển không tải).

Các máy hiện đại được dẫn động chủ yếu bằng động cơ riêng.

Ngoài ra, các máy hiện đại thường có thêm hàng loạt các bộ phận phụ để:

- Điều chỉnh và hiệu chỉnh sự làm việc của máy.

- Điều chỉnh, khởi đông, dừng máy và kiểm tra máy.

- Bảo vệ và chuyển đổi.

Các bộ phận bảo vệ và chuyển đổi phải phòng ngừa việc đóng, cắt sai và không đúng lúc những bộ phận riêng của máy, đồng thời cũng tránh cho chúng không bị phá hủy khi những cơ cấu ghép hoặc máy bị hỏng hóc.

I.2 PHÂN LOẠI.

Phân loại theo hàng loạt các đặc điểm chung sau:

-Tính chất tác dụng lên sản phẩm gia công;

-Cấu tạo của chu trình làm việc;

-Mức độ cơ khí hóa và tự động hóa;

-Nguyên tắc phối hợp trong dây chuyền sản xuất; -Phân loại theo chức năng.

a Theo tính chất tác dụng lên sản phẩm gia công, ta phân ra:

- Máy công tác loại đặc biệt: sản phẩm chịu những tác dụng như cơ lý, sinh hóa, nhiệt, điện nhưng không đồng thời Dưới

- Máy tác dụng cơ học: khi gia công trên máy ấy, sản phẩm không thay đổi tính chất của nó, mà có thể chỉ thay đổi hình dạng, kích thước hoặc những thông số tương tự khác chịu tác dụng cơ học (VD máy đập, máy nghiền …).

như cơ lý, sinh hóa, nhiệt, điện nhưng không đồng thời Dưới tác dụng này chúng thay đổi tính chất vật lý hay hóa học hoặc trạng thái tổ hợp.

Trong một số trường hợp, thiết bị công nghệ là những máy và thiết bị liên hợp, trong đó được phối hợp cả cơ học, lý, hóa, nhiệt và các dạng tác dụng khác.

Đặc điểm của loại máy này là: có những bộ phận làm việc chuyển động trực tiếp tác dụng cơ học lên sản phẩm gia công và có một khoảng không gian phản ứng nhất định (buồng làm việc), trong đó tiến hành tác dụng lên sản phẩm với mục đích thay đổi tính chất của nó Dung tích của khoảng không gian phản ứng và năng suất thiết bị quyết định thời gian của quá trình.

b.Theo cấu tạo của quá trình làm việc:

- Máy tác dụng gián đoạn;

- Máy tác dụng liên tục;

Ở những máy tác dụng gián đoạn, sản phẩm gia công chịu tác dụng trong suốt thời gian của một chu kỳ nhất định và thành phẩm lấy ở máy ra đã qua chu kỳ đó Sau đó quá trình lại tiếp diễn lặp lại với tính chất chu kỳ Chế độ làm việc của các bộ phận làm việc của những máy này thay đổi liên tục theo thời gian một chu trình.

Trong những máy tác dụng liên tục, thời gian của quá trình làm việc được ổn định, nạp sản phẩm ban đầu và lấy thành phẩm ra được tiến hành đồng thời Các bộ phận làm việc của những máy như thế làm việc trong những điều kiện ổn định.

Vậy những bộ phận và chi tiết có công dụng giống nhau của các máy tác dụng gián đoạn đòi hỏi một phương pháp tính toán và thiết kế khác nhau.

c Theo mức độ cơ khí hóa và tự động hóa:

- Các máy không tự độâng;

- Các máy bán tự động;

- Các máy tự động.

Ở những máy không tự động, các nguyên công phụ (nạp, tháo, dịch chuyển, kiểm tra) và một vài nguyên công công nghệ được thực hiện khi con người tác dụng trực tiếp lên đối tượng lao động Các cơ cấu và công cụ chỉ giảm nhẹ lao động cho con người chứ không loại bỏ hẳn được nó.

Máy bán tự động, tất cả các nguyên công công nghệ và quá trình chủ yếu được thực hiện bằng máy, chỉ có một vài nguyên công phụ còn thực hiện bằng tay như vận chuyển, kiểm tra …

Máy tự động, các nguyên công nghệ và quá trình cũng như tất cả các nguyên công và quá trình phụ, kể cả vận chuyển và kiểm tra đều được thực hiện bằng máy.

Đặc điểm của những máy bán tự động và tự động là ngoài những bộ phận và cơ cấu thông thường sẵn có ở máy đó, còn có những bộ phận và cơ cấu đặc biệt dùng để đảm bảo tác dụng tự động của máy.

Trong quá trình phát triển thường xuyên và hoàn thiện hóa ngành công nghiệp, tất cả những máy sản xuất được thay thế liên tục bằng những máy bán tự động và sau đó là những máy hoàn toàn tự động.

d Theo nguyên tắc phối hợp trong dây chuyền sản xuất:

- Những máy riêng lẻ: Nhằm thực hiện các nguyên công hay quátrình sản xuất một cách riêng lẻ;

- Những máy tổ hợp hoặc bộ máy: Nếu những bộ phận làm việccủa máy thực hiện các nguyên công và quá trình khác nhau liênkết với nhau theo một trình tự nhất định thì những máy đó làmáy tổ hợp hay bộ máy; Những máy tương tự như vậy đảm bảotăng nhanh quá trình, tiết kiệm lao động và diện tích sản xuất,bớt được tổn thất, giảm năng lượng yêu cầu và hạ chi phí sửdụng

- Những máy liên hợp: So với máy tổ hợp thì những máy liênhợp hoàn chỉnh hơn vì nó thực hiện hoàn chỉnh một chu trình cácnguyên công và quá trình nhất định;

- Hệ thống máy tự động: Sự phát triển hợp lý về sản xuất dẫnđến việc chuyển từ những máy riêng biệt, những nguyên côngriêng lẻ, từ những máy tổ hợp, những máy liên hợp đến hệ thốngmáy tự động và dây chuyền sản xuất liên tục

e Theo đặc điểm chức năng phục vụ: theo đặc điểm chức năng phục vụ thì tất cả các trang bị dùng trong sản xuất có thể chia ra thành nhiều nhóm hợp nhất những máy (thiết bị) có đối tượng phục vụ giống nhau, bao gồm :

* Đối với máy thực phẩm:

1 Máy làm nhỏ nguyên liệu;

2 Máy phân loại (vật liệu rời, lỏng, huyền phù…);

3 Máy định lượng (vật liệu rời, lỏng, huyền phù…);

4 Máy khuấy trộn (vật liệu rời, lỏng, huyền phù…);

5 Máy đồng hóa;

6 Máy gia nhiệt;

7 Máy ép;

8 Máy rửa bao bì;

9 Máy ghép mí, đóng gói…

e Theo đặc điểm chức năng phục vụ: theo đặc điểm chức năng phục vụ thì tất cả các trang bị dùng trong sản xuất có thể chia ra thành nhiều nhóm hợp nhất những máy (thiết bị) có đối tượng phục vụ giống nhau, bao gồm :

* Đối với máy Nông sản – Thực phẩm

1 Máy rửa và làm sạch;

2.Máy phân loại;

3 Máy bóc vỏ;

4 Máy nghiền nhỏ;

5 Máy cắt – thái;

6 Máy định lượng;

7 Máy khuấy trộn;

8 Máy tạo hình…

e Theo đặc điểm chức năng phục vụ: theo đặc điểm chức năng phục vụ thì tất cả các trang bị dùng trong sản xuất có thể chia ra thành nhiều nhóm hợp nhất những máy (thiết bị) có đối tượng phục vụ giống nhau, bao gồm :

* Đối với máy Xây dựng:

1 Máy làm đất (máy san lập, máy đào, máy xúc…)

2 Máy phân loại;

3 Máy khuấy trộn;

4 Máy định lượng;

5 Vận chuyển…

1 Khả năng thực hiện quá trình công nghệ tiên tiến Thực hiện được chức năng đã định, năng suất

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

được chức năng đã định, năng suất cao nhất, tổn thất ít nhất và giá thành rẻ nhất

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

2 Hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao: như kích thước, diện tích chiếm chỗ, tiêu thụ năng lượng, nước, hơi, giá thành chế tạo, lắp ráp, sửa chữa và sử dụng thiết bị.

Diện tích chiếm chỗ ở đây không chỉ là diện tích bản thân máy chiếm chỗ mà là diện tích cần để duy trì tự do cho kỹ thuật sử dụng máy.

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

3 Tính chống mòn cao của các bộ phận làm việc của máy và thiết bị Đây là yêu cầu đặc biệt quan trọng đối với thiết bị, vì các vật liệu dùng chế tạo máy khi pha lẫn vào sản phẩm có thể làm cho thực phẩm và thức ăn gia súc trở thành vô dụng.

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

4 Khả năng truyền chuyển động cho máy trực tiếp từ động cơ riêng hay từng nhóm động cơ trong nhiều trường hợp cải tiến được kết cấu máy và nâng cao được chỉ tiêu sử dụng chúng.

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

5 Độ bịt kín tốt và sự di chuyển hợp lý thể tích không khí cần hút ra tránh được bụi tỏa ra trong nhà sản suất.

Những yêu cầu này cực kỳ quan trọng vì đã có sự nổ nguy hiểm của bụi các hạt, tinh bột, đường và bụi bột ở nồng độ nhất định của nó trong không khí và khó có những nguồn nhiệt đủ mạnh.

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

6 Tính công nghệ của máy và thiết bị, tức là sự tương hợp của kết cấu của chúng và phương pháp chế tạo tối ưu theo quy mô sản xuất đã biết với mọi cách tiết kiệm vật liệu.

Tính công nghệ của kết cấu, của máy hay của thiết bị có quan hệ đến toàn bộ quá trình sản xuất bắt đầu từ khâu chế tạo phôi chi tiết và kết thúc khi tiến hành chạy thử máy bằng thí nghiệm.

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

7 Sự thống nhất hóa và quy chuẩn hóa, điều đó nâng cao tính hàng loạt và tính công nghệ của máy, do đó nâng cao năng suất và hạ gía thành sản xuất, làm

công nghệ của máy, do đó nâng cao năng suất và hạ gía thành sản xuất, làm giảm và tăng nhanh quá trình thiết kế, giảm được những phức tạp khi sửa cha máy, rút bớt được danh mục chi tiết dự trữ cần thiêt.

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

8 Aùp dụng các biện pháp tiêt kiệm kim loại định hình trong thiết kế và chế tạo để giảm bớt khối lượng vật liệu của máy.

Trong nhiều trường hợp sử dụng những phôi định hình rỗng những không ảnh hưởng đến độ bền và độ cứng của cụm và chi tiết sẽ giảm được chi phí kim loại từ 2 đến 3 lần Để giảm trọng lượng chi tiết, tốt nhất là chọn vật liệu có tính chất cơ học cao, trong nhiều trường hợp nên dập và hàn những phần riêng biệt.

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

9 Aùp dụng vật liệu tổng hợp (chất dẻo) trong chế tạo và sửa chữa máy Những vật liệu này có khối lượng riêng nhỏ mà lại có đủ độ bền cơ học, tính đàn hồi và tính chống mòn cao.

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

10 Máy và thiết bị phải bao gồm những khối riêng biệt ghép với nhau một cách không phức tạp.

11 Đảm bảo quy tắc kỹ thuật an toàn và vệ sinh sản xuất Nói chung máy phải có mặt ngoài nhẵn và dạng xuyên dòng để dễ dàng đáp ứng yêu cầu vệ sinh sản xuất.

12 Sự tương quan chặt chẽ của dung sai vật liệu và của chi tiết theo tiêu chuẩn nhà nước Đó là điều kiện cần thiết cho việc lắp lẫn cụm và chi tiết.

13 Trong thời gian làm việc, tiếng ồn phát sinh ở máy

ra không được vượt quá quy chuẩn cho phép.

II NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY

14 Tự động hóa kiểm tra và điều chỉnh các quá trình làm việc.

15 Cân bằng tĩnh và cân bằng động những phần quay và khối chuyển động tĩnh tiến của máy .

16 Sự hoàn chỉnh kỹ thuật và độ tin cậy của máy và thiết bị.

III VẬT LIỆU

1 KIM LOẠI VÀ HỢP KIM CHỐNG ĂN MÒN

III VẬT LIỆU

2 VẬT LIỆU CHẤT DẺO

a) Vai trò của vật liệu chất dẻo

Chất dẻo được sử dụng như là vật liệu kết cấu để chế tạo những chi tiết và cụm chi tiết khác nhau của thiết bị máy sản xuất công nghiệp và còn được dùng dưới dạng các lớp như chống ăn mòn, chống ma sát, dạng màn mỏng và bao bì đóng gói …

Sự phối hợp giữa sức bền riêng cao của chất dẻo và sự giảm khối lượng máy cho phép nâng cao đáng kể tốc độ làm việc, đưa năng suất tăng nhảy vọt và trong nhiều trường hợp tăng được hiệu quả công nghệ của máy khác

làm việc, đưa năng suất tăng nhảy vọt và trong nhiều trường hợp tăng được hiệu quả công nghệ của máy khác nhau (máy ly tâm, bơm, …).

Đặc biệt có hiệu quả sử dụng chất dẻo trong máy và thiết bị làm việc trong môi trường ăn mòn hóa học Nếu một vài kim loại bị phá huỷ trong muối, axit thì đa số chất dẻo lại bền trong chúng Tính bền vững hóa học cao của chất dẻo đảm bảo độ tin cậy và tuổi thọ của các thiết bị công nghệ Tính chống mòn cao của poliamint làm tăng thời hạn phục vụ của ổ trục bằng vật liệu đó gấp 5 – 10 lần so với kim loại.