nghiên cứu tính toán máy nghiền ngô trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi

Nguyờn lý búa quay tốc độ cao va đập vào nguyên liệu trong buồng nghiền có một phần lắp tấm đập, một phần lắp sàng hoặc lắp sàng hoàn toàn, nhìn chung về nguyên lý cấu tạo các máy nghiền

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án này, em đã nhận được

sự giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể và cá nhân các thầy cô giáo khoa Cơ Điện Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội, của các đồng môn Em xin chân thành cảm ơn Th.s Ngô Thị Hiền, cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ Môn "Thiết bị Bảo quản và Chế biến Nông sản”, các bạn bè đã tận tình giúp đỡ em nghiên cứu hoàn thành đồ án này

Trong quá trình nghiên cứu hoàn thành đồ án, vì thời gian, trình độ có hạn và ít được tiếp xúc với thực tế nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp chân thành của các thầy cô và bạn bè.

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2012

Sinh Viên

MỤC LỤC

L I C M NỜ Ả Ơ i

M C L CỤ Ụ ii

L I M Ờ Ở ĐẦ 1U CHƯƠNG 1 2

T NG QUAN NGHIÊN C UỔ Ứ 2

1.1 Giá tr dinh dị ưỡng ,c u t o c a h t ngô v tình hình s n xu t ngô ấ ạ ủ ạ à ả ấ ở Vi tNam:ệ 2

1.2 Đặ đ ểc i m c a nguyên li u l m th c n ch n nuôi:ủ ệ à ứ ă ă 6

1.3.K thu t s n xu t th c n ch n nuôi.ỹ ậ ả ấ ứ ă ă 7

1.4.Tình hình nghiên c u v s d ng máy nghi n trong dây chuy n ch bi nứ à ử ụ ề ề ế ế th c n ch n nuôi trong nứ ă ă ướ àc v trên th gi iế ớ 8

l.4.l.T nh hình nghiên c u v s d ng máy nghi n trong nỡ ứ à ử ụ ề ướ 8c 1.4.2 Tình hình nghiên c u v s d ng máy nghi n nứ à ử ụ ề ở ước ngo ià 11

1.4.2.1.Máy nghi n b t ký hi u FL ề ộ ệ 11

1.4.2.2.Máy nghi n thô cao su ký hi u CSJAề ệ 12

1.4.2.3.Máy nghi n, xay b t ký hi u WFề ộ ệ 14

1 4.2.4.Máy nghi n b t m n 3 vòng quayề ộ ị 14

l.4.2.5.Máy nghi n r ng:ề ă 16

1.5.M c ích v nhi m v ụ đ à ệ ụ đề à 17 t i 1.5.1 M c ích: ụ đ 17

1.5.2.Nhi m v :ệ ụ 17

CHƯƠNG 2 18

C S LÝ THUY T T NH TOÁN THI T K MÁY Ơ Ở Ế Í Ế Ế 18

NGHI N BÚAỀ 18

2.1.Đố ượi t ng nghiên c uứ 18

2.2.C s lý thuy t c a quá trình nghi n trong máy nghi n búaơ ở ế ủ ề ề 20

2.2.1.Qu trình ỏ đập nh nguyên li uỏ ệ 20

2.2.2.Qu trình va ỏ đập c a búa nghi n v o v t li uủ ề à ậ ệ 21

2.3 Qu trình l c s n ph m nghi n.ỏ ọ ả ẩ ề 29

2.3.1 Hi n tệ ượng l u chuy n v phân ly c a nguyên li u trong bu ng ư ể à ủ ệ ồ nghi n.ề 29

2.4 N ng lă ượng nghi n.ề 34

CHƯƠNG III 38

T NH TOÁN THI T K M T S B PH N CH NH Í Ế Ế Ộ Ố Ộ Ậ Í 38

C A MÁYỦ 38

3.1 Xác nh các thông s c a máy nghi n r ng đị ố ủ ề ă 38

3.1.1 Độ nghi n.ề 38

3.1.2 V n t c nghi n ậ ố ề đập c n thi t ầ ế để phá v v t th ỡ ậ ể 38

3.2 Tính to n búa nghi n.ỏ ề 40

3.5 S vòng quay c n thi t c a rô to ố ầ ế ủ 42

3.6 Tính toán thi t k búa nghi n ế ế ề 46

3.7 Tính toán thi t k s ng ế ế à 47

3.8 Thi t k b ph n truy n ế ế ộ ầ ề động 50

3.8.1 Ch n ọ động c ơ 50

3.8.2 Thi t k b truy n ai thang ế ế ộ ề đ 50

3.8.3 Tính tr c ụ 54

K T LU N VÀ Ế Ậ ĐỀ NGHỊ 57

TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 58

LỜI MỞ ĐẦU

Nông nghiệp là một ngành trọng điểm của nước ta, mặc dù hiện nay với

xu thế công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước nhưng việc phát triển nông nghiệp

và đưa khoa học kỹ thuật vào ứng dụng trong nông nghiệp ngày càng được phổ biến.Nhờ áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật về công nghệ sinh học, kỹ thuật canh tác, chuyển dịch cơ cấu kinh tế trong nông nghiệp mà tốc độ tăng trưởng kinh tế trong lĩnh vực nông nghiệp đạt được khá cao Vì vậy, sản lượng nông sản, thực phẩm hàng năm tăng lên đáng kể, chất lượng sản phẩm ngày càng cao, không những đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn hướng tới xuất khẩu Đặc biệt là cây ngô loại cây trồng có hàm lượng tinh bột và giá trị dinh dưỡng cao, sử dụng để làm nguyên liệu chê biến thức ăn chăn nuôi rất tốt Cây ngô lại là cây dễ trồng có thể trồng cả ở vùng miền núi nơi gặp những khó khăn về sản xuất lúa nước.Lợi nhuận trồng ngô lại cao hơn hẳn các loại cây trồng khác Để sản xuất thức ăn chăn nuôi không thể chỉ dùng riêng một loại nguyên liệu mà việc kết hợp nhiều nhóm thành phần thức ăn là rất quan trọng

Do vậy để sử dụng ngô làm thức ăn chăn nuôi khâu nghiền ngô là không thể thiếu

Máy nghiền là thiết bị quan trọng không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất thiếu thức ăn chăn nuôi Tuy nhiên, phần lớn các loại máy nghiền phổ biến trên thị trường Việt Nam là nhập ngoại, giá thành cao và rất khó tìm phụ tùng thay thế sửa chữa Dựa trên ý tưởng muốn sản xuất loại máy mang thương hiệu Việt Nam và áp dụng hiệu quá tối đa vào dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi Kết hợp kiểu máy nghiền đa năng tại trường ĐH Nông Nghiệp HN dưới sự hướng

dẫn tận tình của cô giáo THS Ngô Thị Hiền em đã tiến hành làm đề tài tốt

nghiệp:

“Nghiờn cứu tính toán và thiết kế máy nghiền ngô trong dây chuyền sản xuất

thức ăn chăn nuôi”.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Giá trị dinh dưỡng ,cấu tạo của hạt ngô và tình hình sản xuất ngô ở ViệtNam:

A giá trị dinh dưỡng của ngụ tớnh theo % chất thô so với một số cây lấy hạt khác

Có rất nhiều loại ngụ, cỏc giống ngô nếp, ngô răng ngựa ở nước ta thỡ cú hàm lượng tinh bột cao, lượng đường ít Trong khi các giống ngô ở Mỹ và châu

Âu thường được lai tạo để có lượng tinh bột rất ít, độ ngọt cao (họ vẫn gọi là sweetcorn)

- Protein: Ngụ có trung bình 10,6% protein, protein chính của ngô là

zein, một loại prolamin gần như không có ly sin và tryptophan Nếu ǎn phối hợp ngô với đậu đỗ và các thức ǎn động vật thì giá trị protein ngô sẽ tǎng lên nhiều

- Lipit: Lipit trong hạt ngô toàn phần từ 4-5%, phần lớn tập trung ở mầm

Trong chất béo của ngụ cú 50% là axit linoleic, 31% là axit oleic, 13% là axit panmitic và 3% là Stearic - Gluxit: Gluxit trong ngô khoảng 69% chủ yếu là tinh bột ở hạt ngô non cú thờm một số đường đơn và đường kép

- Chất khoáng: Ngụ nghốo canxỡ, giầu photpho Giống như gạo, ngô

cũng là thức ǎn gây toan

- Vitamin: Vitamin của ngô tập trung ở lớp ngoài hạt ngô và ở mầm Ngô

cũng có nhiều vitamin B1 Vitamin PP hơi thấp cộng với thiếu tryptophan một axit min có thể tạo vitamin PP Vì vậy nếu ǎn ngô đơn thuần và kéo dài sẽ mắc bệnh Pellagre Riờng ngụ vàng có chứa nhiều caroten (tiền vitamin A)

B Hạt Ngô

Hạt ngô thuộc loại quả dính gồm 5 phần chính: vỏ hạt, lớp alơron, phôi, nội nhũ và chân hạt Vỏ hạt là một màng nhẵn bao xung quanh hạt Lớp alơron nằm dưới vỏ hạt và bao lấy nội nhũ và phôi Nội nhũ là phần chính của hạt chứa các tế bào dự trữ chất dinh dưỡng Nội nhũ có 2 phần: nội nhũ bột và nội nhũ sừng Tỷ lệ giữa nội nhũ bột và nội nhũ sừng tùy vào chủng ngô, giống ngô

Phụi ngô chiếm 1/3 thể tích của hạt và gồm có các phần: ngù (phần ngăn cách giữa nội nhũ và phôi), lá mầm, trụ dưới lá mầm, rễ mầm và chồi mầm

Các hạt ngô có kích thước cỡ hạt đậu Hà Lan, và bám chặt thành các hàng tương đối đều xung quanh một lõi trắng để tạo ra bắp ngô Mỗi bắp ngô dài khoảng 10 – 25 cm, chứa khoảng 200 - 400 hạt Các hạt có màu như ánh đen, xám xanh, đỏ, trắng và vàng

C Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam.

Trước đây, sản xuất ngô ở Việt Nam còn nhỏ lẻ và phân tán, chủ yếu là tự cung tự cấp theo nhu cầu của hộ nông dân Tại một số vùng miền núi do khó khăn về sản xuất lúa nước nên nông dân phải trồng ngô làm lương thực thay gạo Các giống ngô được trồng đều là các giống truyền thống của địa phương, giống cũ nên năng suất rất thấp Vào thập kỷ 60 của thế kỷ trước, diện tích ngô Việt Nam chưa đến 300 nghìn hecta, năng suất chỉ đạt trên 1 tấn/ha, đến đầu những năm 1980 cũng không cao hơn nhiều, chỉ ở mức 1,1 tấn/ha, sản lượng đạt khoảng hơn 400.000 tấn do vẫn trồng các giống ngô địa phương với kỹ thuật canh tác lạc hậu Từ giữa những năm 1980, nhờ hợp tác với Trung tâm Cải tạo Ngô và Lúa mỳ Quốc tế (CIMMYT), nhiều giống ngô cải tiến đã được đưa vào trồng góp phần nâng năng suất ngụ lờn gần 1,5 tấn/ha Ngành sản xuất ngô nước

ta thực sự có những bước tiến nhảy vọt từ đầu những năm 1990 đến nay, do việc tạo được các giống ngô lai và mở rộng diện tích trồng ngô lai trong sản xuất, kết hợp áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác theo nhu cầu của giống mới Năm

1991, diện tích trồng giống lai chưa đến 1% trên 430 nghìn hecta trồng ngô; năm

2006, giống lai đã chiếm khoảng 90% diện tích trong hơn 1 triệu hecta ngô cả nước, trong đó giống do các cơ quan nghiên cứu trong nước chọn tạo và sản xuất chiếm từ 58-60% thị phần trong nước, số còn lại là của các công ty liên doanh với nước ngoài Trong đó, giống ngô lai do Viện nghiên cứu ngô (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) tạo ra chiếm tới 90% lượng giống lai của Việt Nam Một số giống khá nổi bật như: LVN10, LVN99, LVN4, LVN9, VN8960, LVN885, LVN66… Các giống ngô này có năng suất và chất lượng tương đương các giống ngô của các công ty liên doanh với nước ngoài nhưng giá bán chỉ bằng 65-70%, góp phần tiết kiệm chi phí cho người trồng 80-90 tỷ đồng/năm Nhờ vậy, người trồng cũng đã chủ động được hạt giống cho sản xuất, không lệ thuộc vào giống nhập khẩu của nước ngoài như những năm trước

Từ năm 2006, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam đó có những bước tiến nhảy vọt cao nhất từ trước đến nay Tốc độ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam cao hơn nhiều lần của thế giới, lợi nhuận trồng ngô lai cao hơn hẳn các loại cây trồng khác Năm 2008, diện tích trồng ngô của cả nước (trong đó 90% diện tích là ngô lai) đạt 1.126.000 ha, tổng sản lượng trên 4.531.200 tấn Năm 2009, diện tích đạt 1.170.900 ha, tổng sản lượng lên tới trên 5.031000 tấn, cao nhất từ trước tới nay Các giống ngô lai của Việt Nam bước đầu cũng đã xuất bán sang các nước Bangladesh, Cam-pu-chia, Lào, Quảng Tây -Trung Quốc,

Pakistan, Indonesia, Ấn Độ…(Theo Viện nghiên cứu ngô)

Diện tích, năng suất, sản lượng ngô Việt Nam từ năm 1961 - 2009

Năm (1000 ha) Diện tích Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (1000 tấn)

2009 1.170,9 4,30 5.031,0

1.2 Đặc điểm của nguyên liệu làm thức ăn chăn nuôi:

Nguyên liệu làm thức ăn là ngô, lúa mì, thúc, cỏm lúa mì, cỏm gỏo, đỗ

tương, khô dầu, bột sắn, bột cỏ, xỏc mắm, bột thịt, cá tạp

Các loại hạt như ngô, đậu tương, thóc là sản phẩm chính của ngành

nông nghiệp hiện nay, có chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như tinh bột, đường, vitamin Quá trình thu hoạch và bảo quản nếu không tốt thì sẽ dẫn đến các hiện

tượng như nứt vỡ, ẩm mốc làm cho chất lượng của hạt giảm hoặc hư hỏng

hoàn toàn Hạt nông sản có độ ẩm, độ cứng, kích thước khác nhau vì vậy để bảo quản và chế biến được chúng đòi hỏi phải có phương pháp bảo quản và chế biến một cách hợp lý Nhóm thức ăn giàu năng lượng gồm: Những thức ăn nhiều tinh bột,

Đường như ngụ, thúc, gạo, cám gạo, bột sắn, bột khoai, Khối lượng

nhóm thức ăn này chiếm từ 70 – 80% khối lượng thức ăn hỗn hợp, yêu cầu đảm

bảo không ẩm, mốc, thối (độ ẩm dưới l3%), thức ăn được sàng sạch không bụi bẩn, không lẫn tạp chất.

Nhóm thức ăn giàu Protờin: Nguyên liệu gồm đỗ tương, khô đỗ, khô lạc

cá, bột xương, bột cá Thức ăn giàu Protờin rất quan trọng đối với thuỷ sản Khối lượng nhóm thức ăn này chiếm 20 - 30% khối lượng thức ăn hỗn hợp Yêu cầu chất lượng các loại thức ăn này là đỗ tương phải được xử lý nhiệt trước khi cho ăn, các loại khô đỗ, khô lạc còn thơm không mốc, không đổi màu, không đổi mựi Cỏc loại cá như bột cá đảm bảo còn thơm không lẫn tạp chất, không thối mốc, đúng hũn, tỷ lệ muối không quá 10%

Nhóm thức ăn bổ sung: Những thức ăn bổ sung này cung cấp khoáng, vitamin và axitamin không thay thế thường thiếu trong thức ăn (ligin) Tỷ lệ nhóm thức ăn này chiếm rất ít trong thức ăn hỗn hợp từ 1 - 3%, song vô cùng quan trọng, không thể thiếu được trong việc chế biến hỗn hợp thức ăn hoàn chỉnh Yêu cầu chất lượng của các thức ăn này đảm bảo không ẩm mốc, đúng vún, chuyển màu, chuyển mựi, nờn chọn mua của cỏc hóng sản xuất có uy tín,còn hạn sử dụng, không bục rách bao vỏ

1.3.Kỹ thuật sản xuất thức ăn chăn nuôi.

Cách chế biến thức ăn hỗn hợp dạng viên:

Tìm kiếm nguyên liệu - Làm sạch - Sơ chế, phơi khô - Nghiền thành bột mịn - Phối trộn theo công thức thức ăn - ộp viờn - Phơi sấy - Đóng bao

Một số công thức chế biến thức ăn hỗn hợp thường dùng:

Cụng thúc 1: Cám gạo 35%, bột ngô 20% khô lạc 12% bột đỗ tương 9,5% bột cá

8% sắn 15% premix 0,5%

Công thức 2: Sau khi nhào trộn các thành phần thức ăn, bổ sung chất kết dính

như bột sắn, bột mì rồi tiếp tục trộn trong 15-20 phút nữa Nếu thức ăn cũn khụ (độ ẩm chưa đạt 25-30%) cần bổ sung thêm nước Cho thức ăn vào máy để ộp viờn, điều chỉnh cỡ số của mắt sàng để có cỡ viên thức ăn phù hợp với cỡ cỏ, tụm đang nuôi Trong nuôi quy mô nông hộ có thể dựng mỏy đựn thức ăn có

công suất 70 kg/giờ, động cơ điện 2,2kw hoặc động cơ nổ 6pH, vòng quay trục chính <500 vũng/phỳt.

Nguyên liệu sau khi trộn được đựn ộp qua trục trơn, bên trong có rãnh Trong quá trình đùn, do ma sát làm nhiệt độ khối thức ăn tăng lên 60-700C, ở nhiệt độ này thức ăn được làm chín Nhờ sức ép của trục lăn trên xi lanh, viên thức ăn được hình thành khi chui qua rãnh của thành xi lanh

Sau khi tạo viên xong, thức ăn được cho ăn luôn hoặc đem phơi nắng, hoặc sấy khô ở nhiệt độ 600c trong 6-8 giờ Nếu sấy ở nhiệt độ quá cao, trên 800

C sẽ làm mất đi một số vitamin, protein bị biến tính làm cho chất lượng thức ăn giảm sút

Thức ăn viờn khụ được đóng bao và bảo quản trong kho Thường một bao thức ăn đóng từ 15-30kg để dễ vận chuyển Khi di chuyển từ nơi này đến nơi khác phải cần thận không thức ăn bị vỡ Khi bảo quản trong kho, thức ăn đóng bao cần được kê cao cách mặt đất 30cm tránh để trong kho ẩm sẽ ảnh hưởng đến thức ăn dễ gây bệnh cho vật nuôi

1.4.Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi trong nước và trên thế giới

l.4.l.Tỡnh hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong nước

Ở nước ta trước kia, máy nghiền chủ yếu được nhập từ Liờn Xụ và Trung Quốc trang bị cho các nông trường quốc doanh dùng để nghiền nông sản, chế biến thức ăn chăn nuôi Trên cơ sở các mẫu máy này chúng ta đã cải tiến, chế tạo lại phù hợp với điều kiện sản xuất đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng sang các ngành khác Hiện nay, máy nghiền nước ta đang được nhập về từ nhiều hãng, nhiều nước khác nhau, chỳng khỏ đa dạng về mẫu mã và chủng loại nhưng giá rất cao Cũn cỏc máy nghiền do chúng ta tự chế tạo nhìn chung làm việc chưa ổn định, tiếng ồn lớn, bụi nhiều ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ người lao động, chi phí năng lượng riêng cao hơn so với máy nhập ngoại Năm

1976 , Uỷ ban Nông nghiệp Trung ương đã tổ chức khảo nghiệm bình chọn các

mẫu máy nghiền tốt để giới thiệu, phổ biến áp dụng vào trong sản xuất và qua

đó tập trung chế tạo hàng loạt, đó là:

- Máy nghiền NB-60 (Nhà máy cơ khí 1-5 Ninh Bình): Năng suất nghiền 500-

600 kg/h, công suất động cơ 14kw;

- Máy nghiền ND-500 (Nhà máy co' khí 2-9 Thái Bình): Năng suất nghiền

- Viện Thiết kế máy Nông nghiệp (Bộ Cơ khí và Luyện kim) : đã nghiên cứu cải

tiến máy nghiền ND-500A và ND-500B đưa năng suất lên cao để lắp đặt vào dây chuyền chế biến thức ăn gia súc 0,5- 1 tấn/h

- Viện Cơ điện nông nghiệp: Thiết kế cải tạo máy nghiền NB-60 đi với cyclon lắng bột ứng dụng vào dây chuyền chế biến thức ăn cho gia súc 1 tấn/h Thiết kế chế tạo máy nghiền NT - 02 với tấm đập đứng để hạn chế hiện tượng lưu chuyển

và phân ly của nguyên liệu trong buồng nghiền giảm chi phí năng

lượng riêng; năng suất 250 - 300kg/h; công suất động cơ 7kw

Các mẫu máy nghiền trờn đó được phổ biến, tham gia vào mạng lưới chế biến thức ăn gia súc, đáp ứng được nhu cầu sản xuất Vì được nghiên cứu kỹ về

lý thuyết, kết hợp với thực tế ứng dụng trong sản xuất ở Việt Nam được tham khảo các mẫu máy nhập ngoại đang sử dụng trong nước nờn cỏc mẫu máy mới

có khả năng làm việc rộng hơn, các thông số thiết kế được lựa chọn phù hợp, hạn chế một phần nào nhược điểm của máy nghiền cũ, giảm được 5 - 10% chi phí năng lượng riêng Nhưng cũng như các máy nghiền búa của nước ta và nước ngoài đang sử dụng trong sản xuất hiện nay hoạt động với

Nguyờn lý búa quay tốc độ cao va đập vào nguyên liệu trong buồng nghiền có một phần lắp tấm đập, một phần lắp sàng hoặc lắp sàng hoàn toàn, nhìn chung về nguyên lý cấu tạo các máy nghiền trên vẫn còn các nhược điểm:

- Hiện tượng lưu chuyển của nguyên liệu: Lớp hạt và bột chuyển động trong buồng nghiền theo chiều quay của búa với tốc độ khá cao làm giảm đáng kể vận tốc và số lần va đập của búa vào hạt, làm tiêu tốn năng lượng vô ích để chuyển động khối nguyên liệu với tốc độ cao và giảm chất lượng sản phẩm

- Hiện tượng phân ly của nguyên liệu (hạt bột) chuyển động trong buồng nghiền với vận tốc cao nên sinh ra lực ly tâm, các hạt có kích thước lớn hơn chuyển động ra phía ngoài sát với sàn cũn cỏc hạt nhỏ chuyển động về phía bên trong làm cho khả năng lọc bị hạn chế, các hạt to chuyển động bên ngoài làm cho các hạt nhỏ khú thoỏt qua sàng ra ngoài đồng thời các hạt to lại ít bị va đập nên khả năng đập bị hạn chế, hạt nhỏ bị va đập nhiều hơn nên khi đã đạt kích thước yêu cầu không thoát ra ngoài được, bị va đập nhiêu hơn nữa làm hạt quá nhỏ không cần thiết, gây lãng phí năng lượng, tăng nhiệt độ làm giảm chất lượng sản phẩm nghiền Đây là những nguyên nhân chính làm cho chi phí năng lượng riêng cao

cao và chất lượng kim loại tốt hơn hẳn nờn mỏy làm việc ổn định, chi phí năng lượng riêng thấp hơn các máy nghiền trong nước Ta có bảng một số loại máy nghiền:

Đặc tính một số máy nghiền đang sử dụng ở Việt Nam

Tên máy

Năng suất (kg/h)

Công suất (kW)

Đường kính buồng nghiền (mm)

Vận tốc đầu búa (m/s)

1.4.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền ở nước ngoài

Trên thế giới, máy nghiền đã được nghiờn cứu, chế tạo và sử dụng từ rất sớm Đầu tiên nó được dùng trong ngành địa chất chất để nghiền quặng, sau đó

là chế biến nông sản và ứng dụng sang các ngành khác Năm 1830 lần đầu tiên trên thế giới, Schitkojozef giáo sư viện hàn lâm địa chất Budapest đã đề xuất lý thuyết nghiền, phương pháp kiểm tra: Công làm vỡ hạt và chi phớnăng lượng riêng

Trên thế giới, máy nghiền được ứng dụng rộng rãi trong chế biến nông sản và chế biến thức ăn gia súc Đó là các máy nghiền kiểu bỳa cú bộ phần lọc sản phẩm bằng sàng đặt trong buồng nghiền để đảm bảo kích thích, độ nhỏ sản phẩm theo yêu cầu Ớ các nước phát triển với trình độ khoa học kỹ thuật cao, để đáp ứng nhu cầu chế biến thức ăn gia súc phục vụ cho ngành chăn nuôi, máy nghiền được nghiên cứu kỹ cả phần lý thuyết và các mẫu đem ứng dụng vào trong sản xuất, được cơ khí hoá, tự động hoá để nâng cao hiệu quả công việc và hiệu quả cho người sử dụng

1.4.2.1.Máy nghiền bột ký hiệu FL

Hỡnh 1.1.Máy nghiền bột ký hiệu FL

1 ứng dụng:

Loại mỏy chuyờn nghiền các loại bột, đường, hạt, hóa chất, dược phẩm, thực phẩm Máy xuất xứ từ Trung Quốc, chất lượng đảm bảo xuất ra thị trường Chõu õu

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Buồng nghiền thì được trang bị đĩa quay cắt kiểu gió tốc độ cao, do đó giú luụn lưu thông trong buồng nghiền đủ lớn làm cho nhiệt độ bên trong buồng nghiền

ổn định.Mỏy hoạt động trong tình trạng sạch bong, tháo lắp dễ dàng, độ ồn nhỏ

và hiệu quả nghiền thì rất tốt Máy này sử dụng đĩa quay cắtkiểu gió tốc độ cao

và cùng với bộ cắt tĩnh để thực hiện đập, mài, và nghiền nguyên liệu Nguyên liệu thì được dẫn bằng luồng khí lưu thông lớn ở trong

buồng sấy và đưa nhiệt ra ngoài cùng với sản phẩm cuối cùng thông quasàng Kích cỡ hạt có thể đạt được bằng cách thay đổi bộ phận lọc

1.4.2.2.Máy nghiền thô cao su ký hiệu CSJA

Hỡnh 1.2.Máy nghiền thô cao su ký hiệu CSJA

1 Ứng dụng:

Máy phù hợp cho nghiền thô các loại cao su, nhựa, húa chất …

2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc.

Máy trang bị bộ cánh cắt bằng thép hợp kiện rất cứng, bền, chống bào mũn.Cỏnh cắt phù hợp cho cắt thụ cỏc nguyên liệu cao su, nhựa, và các nguyên liệu cứngkhỏc nhau Với bộ cánh cắt động kết hợp bộ cánh cắt tĩnh, nguyên liệu được cắt nhỏthành dạng hạt và được chui qua tấm sàng Bằng cánh thay đổi tấm lưới sàng, chứng ta thu được các cỡ hạt khác nhau tùy ý Mỏy cũn được rang bị

bộ làm mát nước nhằm giảm nhiệt và ổn định chất lượng hạt

1.4.2.3.Máy nghiền, xay bột ký hiệu WF

Hình 1.3: Máy xay bột ký hiệu WF

1 ứng dụng.

Loại máy nghiền, xay bột ứng dụng nhiều trong dược phẩm, hóa chất, thực phẩm Hàng Trung Quốc cao cấp chế tạo tại Thượng Hải và cả vùng phát triển công nghiệp TQ

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

Máy này sử dụng sự chuyển động tương đối giữa đã quay và đã cố định tạo ra sự va chạm giữa các hạt nguyên liệu dẫn đến quá trình nghiền nguyên liệu Nguyên liệu sau khi được qua hệ thống lọc và được đưa quay trở lại túi vải hoặc máy lọc thấm vào hộp bụi Toàn máy thiết kế theo tiêu chuẩn của GMP và được làm từ inox, do đó tránh được bụi bay, cải tiến độ thu hồi nguyên liệu làm giảm giá thành sản phẩm Máy này cũng đạt được cấp độ tiên tiến của thế giới.Nghiền có thể tập hợp lại vào trong hộp bằng lực ly tâm

1 4.2.4.Máy nghiền bột mịn 3 vòng quay

1 ứng dung:

Máy nghiền bột siêu mịn trong hàng loại máy nghiền bột mịn tốc độ trung

bình ba vũng sờn HGM là một loại thiết bị siêu mịn kiểu mới được dẫn kỹ thuật

nghiền bột tiên tiến của Thụy Điển, nhằm vào nhu cầu thị trường và xu thế phát triển của ngành nghiền bột trong nước hiện nay, nghiên cứu và phát triển loại máy này là nhằm vào những khách hàng cần gia công bột siêu mịn Máy nghiền tốc trung bình ba vũng sờri HGM là một loại thiết bị gia công bột mịn và bột siêu mịn, ứng dụng cho độ cứng cáp thứ trung bình, thấp, vật liệu tớnh giũn phi

dễ nổ với độ cứng Mohn dưới cấp 6', như caxnit, bạch vân thạch, đất cao lanh,

hoạt đá, mi-ca, đá vôi, gra-phit, quặng sắt, phốt pho, quặng sắt ka-li, VV .

Hỡnh l.4.Mỏy nghiền bột mịn 3 vòng quay

2.Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Động cơ mỏy chớnh của nghiền bột mịn qua máy giảm tốc kéo động trục chính và từng tầng bàn quay xoay tròn, bàn quay thông qua chốt kéo động vài vòng lăn quay xoáy trong vòng trong Ổ lăn Sau khi vật liệu dạng tấm lớn nghiền thành hạt nhỏ qua máy nghiền sử dụng mỏy nõng chuyển tới khu chứa liệu, qua máy cấp liệu điện vận chuyển vật liệu đến trung tâm của bàn quay, dưới tác dụng lực ly tâm vật liệu sẽ phân tán tại xung quanh, rơi vào vòng trong

Ổ lăn của vòng nghiền bị văng lăn dập, nghiền Sau khi vật liệu nghiền trên tầng một, rơi vào tầng hai và tầng ba tiếp tục nghiền, máy thông gió ly tâm cao áp hút không khí bên ngoài vào trong máy, sau khi bột thô chuyển vào máy tuyển bột

sau khi nghiền vật liệu ở tầng ba Dòng xoắn ốc trong máy tuyển bột do tua bin sinh ra để hạt thô trở về nghiền lại, bột mịn thì theo luồng hơi chuyển vào máy thu bột gió xoáy, thành phẩm từ van đỡ liệu ở phần dưới, một số bụi mịn trong luồng khí qua máy thông gió và máy giảm âm thoát ra sau khi máy hút bụi kiểu mạch xung làm sạch.

Hỡnh 1.5.Máy nghiền bột mịn 3 vòng quay

l.4.2.5.Máy nghiền răng:

Nguyên lý tương tự máy nghiền búa, sử dụng động năng quay của các răng lắp trên đĩa để đập nguyên liệu Về cấu tạo, bao xung quanh roto là lưới, do

đó diện tích lưới của máy nghiền răng lớn hơn rất nhiều so với máy nghiền búa

Roto là một đĩa phẳng có gia công các răng sắp xếp theo đường tròn đồng tâm ở các vị trí khác nhau sao cho khi đóng nắp máy lại hàng răng cố định trên nắp máy nằm giữa 2 hàng răng quay trên roto Răng trên roto sẽ quay theo khe giữa 2 hàng răng cố định Răng gắn trên roto bằng cách đúc liền hay bắt bằng cỏc vớt cấy phía sau Đầu răng và nắp máy càng gần (khe hở hẹp) nghiền càng mịn

Nguyên liệu được cho vào giữa tõm mỏy, bị răng quay đập nhiều lần Nguyên liệu đập vào hàng răng quay thứ nhất, sau đó đập qua hàng răng cố định

đi ra ngoài và đập vào hàng răng quay kế tiếp Cứ tiếp tục cho đến khi nào

kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ lưới (thường ra khỏi hàng răng cuối cùng) sẽ theo lỗ lưới ra ngoài Nếu kích thước sau khi ra khỏi các hàng răng vẫn còn lớn hơn kích thước lỗ lưới, hạt sẽ tiếp tục bị đập nhỏ ở hàng răng cuối

Số vòng quay của roto rất lớn: 3000 – 6000 vũng/phỳt, do đó động năng

va đập rất lớn, khả năng nghiền mịn tăng

Máy nghiền răng cũng có thổi khí nhưng ít hơn máy nghiền bỳa nờn năng suất cao hơn (thổi khớ ớt, lắng bụi nhanh).Tuy nhiên, máy nghiền răng chỉ nghiền hạt có kích thước nhỏ, đồng đều trong khi máy nghiền búa có thể nghiền hạt có kích thước nhỏ, lớn đồng thời

Hình 1.6 Máy nghiền răng 1.5.Mục đích và nhiệm vụ đề tài

1.5.1 Mục đích:

Tính toán, thiết kế một số bộ phận chính của máy nghiền búa, từ đó làm

cơ sở để chế tạo nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm

1.5.2.Nhiệm vụ:

- Xác định đặc điểm, tính chất cơ - lý của nguyên liệu ngô

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền

- Xác định một số thông số cơ bản của máy nghiền búa

- Thiết kế các bộ phận chính của máy nghiến búa

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

NGHIỀN BÚA

2.1.Đối tượng nghiên cứu

Căn cứ vào kết quả nghiên cứu tổng quan về tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong và ngoài nước, căn cứ vào nhu cầu sản xuất thức ăn chăn nuôi chúng tôi thống nhất chọn máy nghiền ngô dạng búa nghiền trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi có năng suất 0,5tấn/h làm đối tượng nghiên cứu Tập trung nghiên cứu các thông số chính của máy như: Vận tốc búa, lượng cấp liệu, kích thước và cấu tạo sàng

Nguyên lý cấu tạo và nguyên lý hoạt động được thể hiện trên hình:

1.Phễu lạp liệu; 2 TÊm gạt kim loại; 3 Vỏ máy; 4 Đĩa lắp buá; 5 Lưỡi búa

6 Bulông; 7 Động cơ; 8 Dây đai; 9 Sàng; 10 Cửa tháo liệu; 11 Chân đỡ

Hinh 2.l Sơ đồ máy nghiền thức ăn trong chăn nuôi:

Nguyên lý hoạt động của máy nghiền búa nh sau:

Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền búa qua phễu lạp liệu 1.Nguyên liệu được tấm gạt kim loại 2 gạt xuống buồng nghiền một cách đều đặn, chúng được nghiền nát nhờ vào lực va đập của búa nghiền vào thành trong của máy nghiền và do sự cọ sát giữa các hạt với nhau Búa được lắp trên đĩa treo sè 4, các

búa được treo cách đều nhau Ngô sau khi được nghiền đạt kích thước yêu cầu

sẽ lọt qua sàng 9 và qua cửa tháo liệu 10 ra ngoài.Những hạt bột ngô chưa đạt yêu cầu nằm trên sàng tiếp tục được búa nghiền nghiền cho đến khi có kích thuớc đủ nhỏ lọt qua sàng ra ngoài qua cửa tháo liệu 10 ra ngoài.Với kết cấu như vậy máy có ưu điểm:

- Có tỉ trọng năng suất cao (là tỉ trọng năng suất với trọng lượng máy)

- Tốc độ quay của búa rất cao

- Kết cấu đơn giản thuận tiện

Nhược điểm :

- Mòn đầu búa nhanh

- Khi độ Èm nguyên liệu >15% thì búa bị dính

- Khi vật liệu quá cứng thì hiệu quả nghiền không cao

2.2.Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền trong máy nghiền búa

2.2.1.Quỏ trình đập nhỏ nguyên liệu

Quá trình đập nhỏ nguyên liệu trong buồng nghiền bao gồm các va đập chính sau đây:

- Va đập của búa nghiền vào nguyên liệu;

-Va đập của nguyên liệu vào tấm nhám;

-Va đập giữa nguyên liệu với nguyên liệu

Sơ đồ quá trình vật liệu bị đập nhỏ được thể hiện trờn hỡnh 3.1

Hình 2.2 Quá trình đập nhỏ vật liệu trong máy nghiền búa

Ngoài ra trong quá trình chuyển động, lớp nguyên liệu chà xát với thành máy và chà sát vào nhau cũng gây vỡ một phần nhưng không đáng kể mà chủ yếu làm tăng nhiệt độ, làm giảm chất lượng sản phẩm và tiêu hao năng lượng vô ích

2.2.2.Quỏ trình va đập của búa nghiền vào vật liệu

a) Ứng suất va đập cực đại để phá vỡ vật thể

Theo lý thuyết nghiền của Rampt và được Friedrich kiểm tra bằng thực nghiệm đối với va đập trong quá trình nghiền các nguyên liệu để chế biến thức ăn gia súc cho kết quả ứng suất cực đại max khi hai hạt va đập vào nhau

4 5

Trong đó: m - khối lượng, kg;

E - Mô đun đàn hồi;

V Vận tốc va đập, m/s

R - Bán kính, mm1.2 - Chỉ số của hai vật

Khi xét trường hợp m, E, R là không đổi (hạt nguyên liệu, răng nghiền, sàng) và C là hệ số ảnh hưởng của chúng là không đổi.

Ta có:

2 5

Quá trình đập nhỏ nguyên liệu trong buồng nghiền là quá trình va đậpnhiều lần, để đạt được hiệu quả cao cần tìm được vận tốc va đập hợp lý Bằng máy quay phim cực nhanh, Surobatka đã quan sát quá trình va đập trong buồng nghiền với tốc độ đầu búa khác nhau

Hình 2.3 Va đập của búa vào vật liệu nghiền ở các tốc độ khác nhau

Cũng bằng máy quay phim cực nhanh (7500 ảnh/giõy) Fridrich cũng quan sát quá trình va đập trong buồng nghiền (với tốc độ đầu búa 90m/s), kết

quả được thể hiện ở hình 3.3

Hình 2.4 Va đập trong buồng nghiền

Bằng thực nghiệm, kết quả nghiên cứu của Stein trên máy nghiền D-24 cho thấy với vận tốc đầu búa nhất định (90m/s) thì máy nghiền sẽ làm việc đạt hiệu quả cao nhất Ảnh hưởng của tốc độ đầu búa đối với năng suất và chi phí năng lượng riêng được thể hiện trên hình 2.5

Hình 2.5 Ảnh hưởng của vận tốc đầu búa đối với năng suất và chi phi năng

Hình 2.6 Ảnh hưởng của độ nhỏ sản phẩm

Các nhà nghiên cứu về máy nghiền đã xác định khối lượng nguyên liệu trong buồng nghiền không nằm tĩnh tại mà chúng chuyển động quanh buồng nghiền theo chiều quay của rụto do tác dụng của các va đập, cho nên vận tốc va đập thực tế của búa vào nguyên liệu sẽ giảm đi:

Vvđ = Vb - Vnl (2.3)Trong đó:

Vb - vận tốc đầu búa

Vnl - Vận tốc nguyên liệuSurbatka đã thí nghiệm và xác định vận tốc lưu chuyển và chiều dày khối nguyên liệu trong buồng nghiền với vận tốc khác nhau trên tấm đập, trên mặt sàng lọc sản phẩm thể hiện rừ trờn bảng:

Bảng 2.1.Vận tốc lưu chuyển và chiều dày lớp hạt Vùng thí nghiệm vận tốc của lớp nguyên liệu Vnl

b Xác định vận tốc va đập của búa nghiền vào vật liệu

Với mỗi loại nguyên liệu thì vận tốc va đập pháp tuyến Vpt quyết định

mức độ nghiền một lần λ0 khi độ nhỏ sản phẩm λ đã được xác định, λ0 càng lớn hơn số lần va đập cần thiết i càng nhỏ Để khảo sát ảnh hưởng các thông số đến

vận tốc va đập pháp tuyến chúng tôi xây dựng sơ đồ tính toán vận tốc va đập pháp tuyến của búa vào nguyên liệu được thể hiên ở hình 3.2.

Giả thuyết nguyên liệu nằm trong buồng nghiền được phân bố đồng

đều (mật độ đồng nhất), góc nghiêng của búa ( so với phương thẳng đứng ) làm cho bán kính cỏnh bỳa thay đổi

Ta có: Ro - Bán kính của bỳa( tớnh theo tâm lắp búa)

n R v

Dn

b

Hình 2 7 Sơ đồ tính vận tốc va đập của búa

Trong đó: R - bán kính buồng nghiền, mm

δ - khe hở giữa búa và bề mặt sàng, mma-chiều dài cạnh búa,mm

α -góc nghiêng của búa, độ

Vb -vận tốc của búa tại điểm được xét, m/s

Vt -vận tốc trượt của nguyên liệu, m/s

Vvd - vận tốc va đập, m/s

- Tính vận tốc va đập trong buồng nghiền:

Vận tốc va đập trên tấm đập (búa tĩnh) : Khi nguyên liệu từ cửa nạp liệu

vào trong buồng nghiền, nguyên liệu rơi có hai thành phần vận tốc:

1 Thành phần vuông góc với phương chuyển động của búa;

2.Thành phần song song với phương chuyển động của búa

Coi thành phần vuông góc bằng không, nguyên liệu phõn bố không đồng đều trong buồng nghiền Vận tốc của búa là Vb theo sơ đồ hình 2.7

Nhát đập đầu tiên của búa vào nguyên liệu thì vận tốc được tớnh:

Vnl = 0 ; Vvđ = Vb.cosα (2.5)

Ở nhát đập sau đó nguyên liệu chuyển động theo chiều quay của búa với vận tốc Vnl thì vận tốc va đập được tớnh:

Vvđ = (Vb – Vnl).cosα (2.6) Với K = Vnl/Vb

Vvđ = (Vb – K.Vb) cosα (2.7)

Vvđ = Vb (1-K) cosα (2.8) Trong đó :

Vvđ – Vận tốc va đập

Vb - Vận tốc của búa

K - hệ số giữa vận tốc của nguyên liệu so với vận tốc của búa

Thay công thức (2.4) vào công thức (2.8) ta có:

Theo kết quả nghiên cứu của Surobatka xác định vận tốc lưu chuyển của khối nguyên liệu là:

+ Trên mặt sàng: V nl ≈ 0,5.V b ⇒ =K 0,5;

+ Trên tấm lợp: V nl ≈ 0, 25.V b ⇒ =K 0, 25;

Trong đó: n - Số vòng quay của búa, v/ph

α - góc nghiêng của búa so với phương thẳng đứng, độ

a - chiều dài cạnh búa, mm

K - hệ số giữa vận tốc búa và vận tốc nguyên liệu

Vvđ - vận tốc va đập của búa m/s

h - chiều dày lớp nguyên liệu nằm trong buồng nghiền, mm

δ - Khe hở giữa búa và bề mặt sàng, mmĐối với các máy nghiền búa làm việc theo nguyên lý va đập.Vận tốc nghiền đập cần thiết để phá vỡ vật thể phải được xác định dựa trên lý thuyết truyền sóng chấn động trong vật thể khi bị va đập và lý thuyết bền của vật thể