tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NGHIÊN cứu các yếu tố ẢNH HƢỞNG đến CHẤT LƢỢNG NGHIỀN bột NGÔ của máy NGHIỀN DẠNG đĩa

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP --- TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG NGHIỀN BỘT NGÔ CỦA MÁY NGHIỀN DẠNG ĐĨA Ng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

-

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG

NGHIỀN BỘT NGÔ CỦA MÁY NGHIỀN DẠNG ĐĨA

Ngành : Công nghệ chế tạo máy

Học viên : Nguyễn Duy Trường Hướng dẫn khoa học : GS.TSKH Phạm Văn Lang

THÁI NGUYÊN – 2013

Công trình được hoàn thành tại:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Phạm Văn Lang

Phản biện 1: GS.TSKH Bành Tiến Long Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Đăng Hòe

Luận văn được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn họp tại:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

Ngày 9 tháng 3 năm 2013

Có thể tìm hiểu luận văn tại thư viện:

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nền kinh tế nước ta đang dần đi vào ổn định, tiếp tục tăng trưởng Sản xuất nông nghiệp đạt nhiều thành tựu to lớn Sản xuất lương thực từ chỗ thiếu ăn nay đã có đủ tiêu dùng, dự trữ và suất khẩu Do đó đã tạo điều kiện thuận lợi cho ngành chăn nuôi và chế biến nông sản phát triển Với yêu cầu phát triển mạnh ngành chăn nuôi nên lượng thức ăn gia súc trong các năm tới sẽ phát triển với tốc độ nhanh hơn Ngành chế biến thức

ăn gia súc cần chuyển biến kịp thời để đáp ứng với đòi hỏi của sản suất Một trong những tiêu chuẩn đánh giá trình độ chăn nuôi là tỉ lệ sử dụng thức ăn gia súc công nghiệp trong tổng số thức ăn chăn nuôi Như vậy để phát triển ngành chăn nuôi, đảm bảo khối lượng hàng hóa lớn, chất lượng sản phẩm cao có khả năng cạnh tranh trên thị trường thế giới cần đẩy mạnh công nghiệp sản xuất chế biến thức ăn gia súc

Việc chế biến thức ăn hỗn hợp cho gia súc ở nước ta cũng như trên thế giới đã và đang trở thành một mạng lưới sản xuất rộng rãi từ trung ương tới địa phương Những công cụ và máy móc chính mà ngành sản xuất này đòi hỏi bao gồm thái, nghiền, định mức, trộn Trong đó máy nghiền thức ăn thô là nhu cầu phổ biến nhất

Nghiền là nguyên công chiếm chi phí năng lượng lớn nhất của công đoạn chế biến thức ăn Vì vậy việc nghiên cứu hoàn thiện các mẫu máy nghiền theo nguyên lý đã có sẽ mang ý nghĩa rất lớn tới việc thay đổi giá thành thức ăn chăn nuôi Chế tạo được các mẫu máy nghiền có chi phí năng lượng riêng nhỏ, cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ để hạ giá thành sản phẩm luôn là mục tiêu phấn đấu của các nhà nghiên cứu máy nghiền trong và ngoài nước

Việc nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng cũng như

chi phí năng lượng riêng của máy nghiền hạt ngô, là một việc làm cần

thiết nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm và hiệu quả về kinh tế

Vì vậy đề tài được lựa chọn là: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng

đến chất lượng nghiền bột ngô của máy nghiền dạng đĩa”

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

a Ý nghĩa khoa học

- Xác định được quy luật chuyển động của hạt nghiền trong máy nghiền

dạng đĩa

- Xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nghiền, tiêu thụ

năng lượng trong quá trình nghiền

- Khắc phục các nhược điểm do hiện tượng lưu chuyển và phân lớp các

hạt nghiền

b Ý nghĩa thực tiễn

- Đúc kết, lựa chọn xác định các thông số hợp lý của máy nghiền dạng

đĩa đang sử dụng trong ngành sản xuất thức ăn gia súc

- Đề tài nghiên cứu một giải pháp thiết kế mới cho buồng nghiền để cải

thiện quá trình công nghệ trong buồng nghiền nhằm mục tiêu giảm chi

phí năng lượng riêng, nâng cao năng suất và chất lượng bột nghiền

Làm cơ sở cho việc thiết kế chế tạo buồng nghiền trong quy trình

nghiền khép kín và máy nghiền cỡ nhỏ phục vụ cụm nông hộ ở nông

thôn hiện nay

III Tổng quan nội dung nghiên cứu của đề tài

1.1 Tầm quan trọng , xu thế phát triển của chế biến thức ăn gia súc và máy nghiền 1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong và ngoài nước

1.3 Phân loại máy nghiền đĩa

IV Mục đích nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu

Bổ sung cơ sở khoa học và xác định một số thông số chính cho tính toán thiết kế , lựa chọn chế độ sử dụng thiết bị máy nghiền đĩa , ứng dụng trong sản xuất thức ăn gia súc tại các cụm nông hộ ở nông thôn Tăng hiệu quả sử dụng thiết bị và giảm giá thành chi phí

2 Đối tượng nghiên cứu

- Khung khảo nghiệm:

Trên cơ sở nguyên lý máy và các thông số nghiên cứu được xác định, thiết kế, chế tạo khung khảo nghiệm Khung khảo nghiệm có khả năng thay đổi các thông số trong phạm vi nghiên cứu Để xác định được các chỉ tiêu đánh giá và chế độ làm việc thích hợp của máy

- Máy nghiền dạng đĩa:

Thiết kế chế tạo một số bộ phận chính của máy nghiền dạng đĩa và khảo nghiệm, ứng dụng trong điều kiện sản xuất

- Nguyên liệu:

Ngô hạt làm nguyên liệu để nghiên cứu cơ bản , các loại nguyên liệu khác dùng để xác định khả năng và phạm vi sử dụng của máy

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp xử lý số liệu thống kê, đánh giá kết quả thu được thông qua chương trình tính toán hồi qui

- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết đồng dạng, phép phân tích thứ nguyên

*Mô hình thực nghiệm

Xây dựng mô hình thực nghiệm, xác định các yếu tố “vào”- “ra” tìm

mối quan hệ phụ thuộc thông số hợp lý của máy

*Phương pháp đo:

+ Phương pháp xác định độ đồng đều của vật liệu nghiền trên cơ sở của các phương pháp thông dụng

* Nội dung nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến tính năng làm việc của máy nghiền ngô dạng đĩa

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết quá trình làm việc của bộ phận nghiền

- Xác định một số tính chất cơ lý của vật liệu nghiền (hạt ngô)

- Xác định được ảnh hưởng của các thông số chính tới chất lượng làm việc và chi phí năng lượng riêng

*Dự kiến kết quả đạt được

+ Xác định được tính chất vật liệu nghiền

+ Xác định được thông số hợp lý, thiết kế, chế tạo mô hình

+ Thực nghiệm (trên cơ sở máy mô hình), xác định các thông số hợp lý Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của: GS.TSKH Phạm Văn Lang.Tôi xin trân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cảm ơn những ý kiến đóng góp của GS.TSKH Phạm Văn Lang, các thầy cô trong phòng thí nghiệm công trình-Trường đại học Giao thông vận tải, các cán bộ công nhân viên Khoa sau đại học-Trường Đại học KTCN Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thí nghiệm lấy số liệu và hoàn thành luận văn này

Do kinh nghiệm và thời gian có hạn, chắc chắn luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tôi xin trân trọng tiếp thu những ý kiến đóng góp cho bản luận văn này

Chương 1:

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU MÁY NGHIỀN DẠNG ĐĨA

1.1 Tầm quan trọng , xu thế phát triển của chế biến thức ăn gia

súc và máy nghiền

1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy nghiền trong và ngoài nước

1.2.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng máy nghiền trong nước

1.3.1 Phân tích nguyên lý

1.3.3 So sánh hiệu quả của máy nghiền đĩa với các loại máy nghiền khác 1.3.4 Chọn nguyên lý làm vỡ hạt ngô thành hạt mảnh

Kết luận chương 1

1 Thiết kế, chế tạo mẫu máy nghiền giảm được chi phí năng lượng riêng là cần thiết để đáp ứng nhu cầu của sản xuất và mang tính hiệu quả kinh tế thiết thực

2 Quá trình công nghệ trong buồng nghiền kiểu kín đã được nghiên cứu khá kỹ Từ đó đã phát hiện một số nhược điểm chính của nó như sau:

Hiện tượng lưu chuyển và phân lớp là nguyên nhân chí nh dẫn tới chi phí năng lượng riêng ở máy nghiền kiểu này còn quá cao , chất lượng hạt nghiền chưa đồng đều, nhiều bụi bột

- Vận tốc đĩa nghiền là một yếu tố quan trọng trong quá trình làm việc của máy nghiền dạng đĩa Để máy làm việc có hiệu quả , vận tốc của đĩa phải đảm bảo không nhỏ hơn vận tốc cần thiết để phá hủy vật liệu nghiền Nhưng vận tốc đĩa nghiền cao sẽ làm tăng chi phí năng lượng riêng, tăng độ phức tạp và tốn kém trong chế tạo

3 Cần nghiên cứu cơ sở lý thuyết của máy nghiền đĩa để trên cơ sở đó tính toán xác định một số thông số cơ bản có ảnh hưởng đến chất lượng nghiền của máy nghiền ngô dạng đĩa

Vì vậy đề tài được lựa chọn là: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng

đến chất lượng nghiền bột ngô của máy nghiền dạng đĩa”

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.2 Mục tiêu nghiên cứu

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Nghiên cứu ứng dụng cơ sở lý thyết quy hoạch thực nghiệm

2.3.1.1 Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong nghiên

cứu thực nghiệm đơn yếu tố

2.3.1.2 Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố

a) Xác định các thông số chính ảnh hưởng đến máy nghiền ngô dạng đĩa

b) Lập ma trận thí nghiệm , chọn phương án quy hoạch thực nghiệm

* Kế hoạch trung tâm hợp thành

* Kế hoạch trung tâm hợp thành trực giao

2.3.1.3 Xử lý kết quả – Xác định mô hình toán phương án bậc 1

* Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn Student

* Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán

2.3.1.4 Xác định mô hình toán bậc 2

* Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn student

* Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán trước hết tính phương sai thích ứng

x 1 : Tốc độ trục đĩa nghiền

x 1 : Tốc độ trục vít tải

Máy nghiền ( hộp đen )

y N : Chất lượng sản phẩm

y K : Chi phí năng lượng

riêng

2.3.1.5 Xác định giá trị tối ưu của các yếu tố hàm mục tiêu

2.3.2 Cơ sở của lý thuyết đồng dạng – mô hình – phép phân tích thứ nguyên 2.3.2.1 Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mô hình trong phương pháp nghiên cứu về máy móc cơ điện

2.3.2.2 Mô hình, bản chất và các dạng mô hình

2.3.2.3 Chuẩn số đồng dạng

2.3.2.4 Lý thuyết thứ nguyên

2.3.2.5 Nguyên lý của lý thuyết đồng dạng – Định lý đồng dạng

2.3.2.5.1 Định lý đồng dạng thứ nhất

2.3.2.5.2 Định lý đồng dạng thứ hai – định lý П

2.3.2.5.3 Định lý đồng dạng thứ ba

2.3.2.6 Phương pháp xác định chuẩn số đồng dạng

Kết luận chương 2

1 Chuyển động của nguyên liệu nghiền trong buồng nghiền là ứng dụng công nghệ nghiền phối hợp, với tác động của ngoại lực, nguyên liệu nghiền được chà xát vào hai mặt đĩa nghiền làm hạ t nguyên liệu tách thành các thể tích nhỏ Đảm bảo chất lượng nghiền đáp ứng yêu cầu công nghệ do ngành đề ra

2 Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm chọn thông số đầu

“vào” là tốc độ trục đĩa nghiền và tốc độ trục vít tải Nhằm xác định chi phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm , trên cơ sở đó tìm chế độ sử dụng hợp lý

3 Trên cơ sở chọn các thông số hợp lý , sử dụng phương pháp đồng dạng, phân tích thứ nguyên nhằm xác định dò ng máy nghiền phù hợp với từng đối tượng sử dụng

Chương 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN BỘ PHẬN NGHIỀN

3.1 Cơ sở lý thuyết

3.2 Tính toán một số bộ phận của máy

3.2 1 Bộ phận nghiền

3.2.1.1 Tính đường kính đĩa nghiền

3.2.1.2 Tính năng suất máy nghiền

3.2.1.3 Tính công suất của máy

3.2.1.4 Tính chuyển động đai

3.2.2 Bộ phận nạp liệu

3.2.2.1.Năng suất của vít tải

3.2.2.2 Công suất vít tải

3.2.2.3 Tính chuyển động đai của trục vít tải

Kết luận chương 3

- Với mục đích chế tạo máy có công suất nhỏ , kết cấu gọn , có thể điều chỉnh được kích thước của hạt nghiền theo mong muốn , giảm chi phí năng

lượng riêng thì kết cấu buồng nghiền có hai đĩa nghiền là phù hợp

- Khi làm việc , do cấu tạo dây đai , lực căng ban đầu , tải trọng trên hai trục là không giống nhau nên vẫn xảy ra hiện tượng dịch chuyển tương đối của hai trục Tuy nhiên việc lựa chon tiết diện đai thang sẽ giảm đáng kể sự

trượt đai, từ đó giảm đáng kể mức độ không tương thức động học

- n (tốc độ quay của trục ) cao thì chi phí cho máy chạy không tải lớn (vì

công suất tỉ lệ bậc 3 với n) Nên chọn n là thông số nghiên cứu

Chương 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ĐỂ XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG

NGHIỀN CỦA MÁY NGHIỀN NGÔ DẠNG ĐĨA 4.1 Cơ lý tính của nguyên liệu thí nghiệm

Ngô hạt: Kích thước hạt ngô thí nghiệm:

Dày: a = 5,2 mm

Rộng: b = 8,5 mm

Dài : l = 9,3 mm

Kích thước cạnh quy về khối lập phương D = 6 mm

Thể tích : 215 mm3

Diện tích bề mặt : 123mm2

Trọng lượng 1000 hạt : m = 250g

Khối lượng riêng hạt ngô:

Khối lượng riêng khối hạt ngô

Hệ số dạng cầu hạt ngô Ψ = 0,72

Hệ số ma sát μ = 0,5

Hệ số phục hồi Kph = 0,5

Vận tốc thăng bằng Vtb = 12,75 m/s

Áp suất tĩnh phá vỡ hạt: σ = 52 kg/cm2

Phôi ngô:

Khối lượng riêng khối phôi ngô

Vận tốc thăng bằng Vtbp = 4,3 m/s

4.2 Phương pháp xác định độ nhỏ của hạt nghiền và chi phí năng lượng riêng

a) phương pháp xác định độ nhỏ của hạt nghiền

- Để đo độ nhỏ của sản phẩm nghiền tác giả đã sử dụng thiết bị là

+ Bộ sàng gồm 2 chiếc:

+ Chiều cao mỗi sàng h = 50 mm

+ Biên độ =

+ Công sất động cơ = 0,3 kw

+ Khối lương mẫu ngô nghiền = 100g

+ Thời gian rây xong một mẫu là 3 ph

+ Độ ẩm của mẫu trước khi rây

- Cách sử dụng, đo đạc và tính toán:

+ Cân mẫu ngô nghiền cho mội lần thí nghiệm với khối lượng P = 100g dùng cân kỹ thuật với sai số đo không quá 0,01g Hạt ngô nghiền được sấy ở nhiệt độ 1050

C trong 2 giờ để hạ độ ẩm xuống dưới 5% + Để mẫu nghiền vào sàng trên cùng và cho máy chạy 3 phút

+ Tháo sàng và tiến hành cân từng khối hạt nghiền trên mỗi sàng , sau đó tính phần trăm độ nhỏ của sản phẩm

b) Phương pháp xác định chi phí năng lượng riêng

Mức tiêu thụ điện năng riêng Wr được xác định bằng phương pháp

đo điện thông dụng:

- Dùng công tơ điện tử để đo điện năng W trong mỗi lần thí nghiệm Công tơ điện tử được kết nối với máy tính và cho ta các t hông số chính của động cơ bao gồm:

+ Thời gian nghiền

+ Hiệu điện thế hiệu dụng

+ Dòng điện hiệu dụng

+ Hệ số Cos

4.3 Giới thiệu mô hình thí nghiệm

+ Mô hình thí nghiệm:

Hình 4.1: Sơ đồ thí nghiệm

+ Máy thí nghiệm:

Hình 4.2: Bản vẽ tổng thể máy nghiền đĩa

4.3.1 Các thông số cơ bản

Thông số của máy

+ Chiều dài của máy 1600 mm

+ Chiều cao từ đế tới tâm trục máy 500 mm

+ Chiều rộng máy 60 mm

+ Số lượng đĩa nghiền 2 đĩa

+ Bước của cánh vít tải: S = 40 mm

+ Khối lượng máy 420 kg

+ Động cơ

Động cơ 7,5 kw ( tương ứng với trục đĩa nghiền quay 700, 1000, 1500 v/p) Động cơ biến tốc 0,5 kw ( tương ứng với trục vít tải quay 70, 100, 160 v/p)

Các thông số thay đổi:

1) Tốc độ trục đĩa nghiền (trục chính của máy):

Chuyển động từ động cơ tới trục chính của máy bằng dây curoa thang Muốn điều chỉnh tốc độ của máy ta chỉ cần thay đổi puly trên động cơ

2) Tốc độ trục vít tải:

Động cơ kéo vít tải là động cơ biến tốc vô cấp Thay đổi tốc độ quay của trục vít tải bằng cách điều khiển bảng điện của động cơ biến tốc vô cấp