tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyển lúa khô từ thiết bị sấy tĩnh vỉ ngang xuống ghe năng suất 40 tấn giờ

Với mục tiêu nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống vận chuyển lúa khô nhằm đưa ra một giải pháp thay thế quá trình vận chuyển lúa khô thủ công tốn nhiều thời gian và chi phí, hơn nữ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN LÚA KHÔ TỪ THIẾT BỊ SẤY TĨNH VỈ NGANG XUỐNG GHE

NĂNG SUẤT 40 TẤN/GIỜ

Ngành: Cơ Khí Chế Biến – Khóa: 37

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN LÚA KHÔ TỪ THIẾT BỊ SẤY TĨNH VỈ NGANG XUỐNG GHE

NĂNG SUẤT 40 TẤN/GIỜ

Ngành: Cơ Khí Chế Biến – Khóa: 37

Cần Thơ, ngày 16 tháng 01 năm 2015

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

3 Thời gian thực hiện: 12/01/2015 – 08/05/2015

4 Cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Văn Khải MSCB: 469

5 Địa điểm thực hiện: Khoa Công Nghệ - Trường Đại học Cần Thơ

6 Mục tiêu của đề tài:

- Mục tiêu tổng quát: Tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyển lúa từ thiết bị sấy tĩnh vỉ ngang xuống ghe năng suất 40 tấn/giờ

- Mục tiêu cụ thể:

+ Khảo sát thiết bị hiện có tại huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang

+ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết quá trình vận chuyển vật liệu rời

+ Tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyển

+ Hoàn thành bản vẽ và thuyết minh

7 Giới hạn của đề tài: Do giới hạn về kinh phí nên đề tài chỉ tính toán và thiết kế

8 Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: Các phương tiện thí nghiệm tại khoa Công Nghệ

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1 Cán bộ hướng dẫn: Nguyễn Văn Khải

2 Đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyển lúa khô từ thiết bị sấy tĩnh vỉ ngang xuống ghe năng suất 40 tấn/giờ

3 Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Phong

4 Lớp: Cơ Khí Chế Biến, Khóa: 37

c Nhận xét về nội dung của LVTN:

Các nội dung và công việc đã đạt được:

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

1 Cán bộ chấm phản biện:

2 Đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyển lúa khô từ thiết bị sấy tĩnh vỉ ngang xuống ghe năng suất 40 tấn/giờ

3 Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Phong

4 Lớp: Cơ Khí Chế Biến Khóa: 37

5 Nội dung nhận xét:

a Nhận xét tình hình thức tập thuyết minh của LVTN:

b Nhận xét về bản vẽ của LVTN:

c Nhận xét về nội dung của LVTN:

 Các nội dung và công việc đã đạt đƣợc:

6 Điểm đánh giá: ………

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

1 Cán bộ chấm phản biện:

2 Đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyển lúa khô từ thiết bị sấy tĩnh vỉ ngang xuống ghe năng suất 40 tấn/giờ

3 Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Phong

4 Lớp: Cơ Khí Chế Biến Khóa: 37

5 Nội dung nhận xét:

a Nhận xét tình hình thức tập thuyết minh của LVTN:

b Nhận xét về bản vẽ của LVTN:

c Nhận xét về nội dung của LVTN:

 Các nội dung và công việc đã đạt đƣợc:

6 Điểm đánh giá: ………

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy, Cô bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí – Khoa Công Nghệ trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình chỉ dạy trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như trong khoảng thời gian làm luận văn tốt nghiệp Chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Khải đã tận tình giúp đỡ, dẫn dắt trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cám ơn quý thầy Phòng Thí Nghiệm Máy & Chế Biến Lương Thực Thực Phẩm đã tạo điều kiện cho chúng tôi được tiếp cận thực tế với các máy móc, thiết bị giúp học hỏi nhiều kiến thức và kinh nghiệm từ quý thầy

Xin cảm ơn gia đình và bạn bè bên cạnh những người đã luôn ủng hộ, động viên trong quá trình học tập

Bằng sự nỗ lực và cố gắng của bản thân trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện, nhưng chắc chắn vẫn không tránh khỏi những sai sót rất mong nhận được sự đóng góp quý báo của quý thầy cô!

Mai Thanh Phong

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyển lúa khô từ thiết bị sấy tĩnh vỉ

ngang xuống ghe năng suất 40 tấn/giờ.” được thực hiện tại khoa Công Nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ, thời gian thực hiện từ ngày 12/01/2015 đến ngày 08/05/2015 Với mục tiêu nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống vận chuyển lúa khô nhằm đưa ra một giải pháp thay thế quá trình vận chuyển lúa khô thủ công tốn nhiều thời gian và chi phí, hơn nữa đề tài cũng góp phần cơ giới hóa trong khâu vận chuyển lúa khô ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long

Đề tài được thực hiện bằng phương pháp khảo sát và tìm hiểu trên thực tế đặc điểm một số loại máy hiện có cũng như khảo sát địa hình vận chuyển và điều kiện khí hậu tác động đến vận chuyển, từ đó phân tích đưa ra phương án thiết kế phù hợp nhất cho hệ thống Các thông số kỹ thuật tính toán được dựa trên cơ sở lý thuyết về vận chuyển vật liệu rời, kết hợp với phương pháp thiết kế kỹ thuật, phân tích và tra cứu tài liệu hiện có

Kết quả đạt được sau quá trình thực hiện đề tài: hiểu rõ được cấu tạo và nguyên lí hoạt động của hệ thống vận chuyển vít tải và băng tải, biết được đặc tính

cơ lý của vật liệu, phân tích, đánh giá và lựa chọn được phương án thiết kế tối ưu cho hệ thống vận chuyển Lập được bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết của máy

MỤC LỤC

- -

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ĐỀ TÀI ii

MỤC LỤC iii

MỤC LỤC BIỂU BẢNG vii

MỤC LỤC HÌNH ẢNH viii

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG 1

1.1 Giới thiệu chung về tình hình trồng lúa ở Việt Nam và Đồng bằng sông Cửu Long 1

1.2 Các thông tin chung về lúa 1

1.2.1 Sản lượng lúa của nước ta 1

1.2.2 Giới thiệu về cây lúa 2

1.3 Đặc điểm mùa vụ 3

1.4 Tầm quan trọng của việc vận chuyển 3

1.5 Các phương pháp vận chuyển vật liệu rời 4

1.5.1 Vận chuyển bằng cơ học 4

1.5.1.1 Vận chuyển bằng vít tải 4 1.5.1.1 Vận chuyển bằng vít tải 5 1.5.1.1 Vận chuyển bằng vít tải 5 1.5.1.2 Vận chuyển bằng băng tải 6

1.5.1.3 Vận chuyển bằng gàu tải 7

1.5.2 Vận chuyển bằng khí động 9

1.6 Kết quả khảo sát quá trình vận chuyển lúa tại Hòn Đất, Kiên Giang 11

1.6.1 Sơ đồ vận chuyển 11

1.6.2 Ưu – nhược điểm và ý kiến đề xuất 12

1.6.2.1 Ưu điểm 12

1.7 Lựa chọn phương án thiết kế 16

1.7.1 Yêu cầu thiết kế 16

1.7.2 Phân tích lựa chọn 16

1.8 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài 17

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 19

2.1 Khảo sát hệ thống có sẵn 19

2.2 Tra cứu, lượt khảo tài liệu 19

2.3 Tính toán, thiết kế 19

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN 20

3.1 Lý thuyết vật liệu rời 20

3.1.1 Cấu tạo hạt lúa 20

3.1.1.1 Vỏ lúa 20

3.1.1.2 Hạt gạo 21

3.1.2 Đặc tính của vật liệu cần vận chuyển 21

3.2 Các thông số ban đầu 21

3.3 Thiết kế hệ thống vận chuyển 22

3.3.1 Sơ đồ thiết kế hệ thống 22

3.3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 23

3.4 Tính toán, thiết kế vít tải 23

3.4.1 Xác định đường kính vít tải 23

3.4.2 Công suất của vít tải ngang 24

3.4.3 Tính toán bộ truyền động xích 25

3.4.4 Tính toán trục vít 27

3.4.4.1 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên trục vít 28

3.4.4.2 Tính toán và chọn đường kính trục 31

3.4.4.4 Tính chọn ổ lăn 35

3.4.5 Tính toán bộ phận kéo khung trục vít di chuyển 36

3.4.5.1 Tính toán chọn dây cáp 36

3.4.5.2 Tính toán tang tời 37

3.4.5.3 Tính toán, thiết kế bộ truyền đai 38

3.4.5.4 Tính toán, thiết kế bộ truyền xích 41

3.4.5.5 Tính toán trục tang tời 44

3.4.5.6 Tính toán, thiết kế then 49

3.4.5.7 Tính toán và chọn ổ lăn 50

3.5 Tính toán, thiết kế băng tải 51

3.5.1 Tính toán những thông số cơ bản của băng tải 51

3.5.1.1 Xác định chiều rộng băng tải 51

3.5.1.2 Xác định tải trọng trên một mét băng 52

3.5.1.3 Xác định lực dây băng ở hai tang trống 54

3.5.1.4 Kiểm tra độ bền của dây băng 55

3.5.1.5 Kiểm tra độ võng băng 56

3.5.1.6 Xác định lực kéo dây băng 56

3.1.6.7 Chọn băng tải 57

3.5.2 Tính toán bộ phận dẫn động 57

3.5.2.1 Tính toán tang trống 57

3.5.2.2 Tính toán và chọn động cơ điện 58

3.5.2.3 Tính toán bộ truyền động xích 59

3.5.3 Tính chọn các chi tiết khác 62

3.5.3.1 Tính trục tang chủ động 62

3.5.3.2 Tính toán thiết kế then trên trục tang chủ động 72

3.5.3.3 Tính toán và chọn ổ lăn tang trống chủ động 74

3.5.3.4 Chọn ổ lăn của tang trống bị động băng tải L1 = 10 m và

L2 = 42 m… 76

3.5.3.5 Tính toán thiết kế cụm con lăn đỡ nhánh có tải 77

3.5.3.6 Tính toán cơ cấu kéo căng băng 82

3.5.3.7 Chọn cơ cấu nâng hạ băng tải 83

3.6 Một số lưu ý khi vận hành, bảo trì và sửa chữa 84

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

4.1 Kết luận 85

4.2 Kiến nghị 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

Bảng 3.1 Thông số động cơ vít tải 24

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật ổ bi đỡ chặn 36

Bảng 3.3 Thông số động cơ trục tang tời 38

Bảng 3.4 Thông số hộp giảm tốc 42

Bảng 3.5 Thông số ổ bi đỡ 51

Bảng 3.6 Lực tác dụng trên 1m băng 53

Bảng 3.7 Lực căn dây băng ở hai tang trống 55

Bảng 3.8 Số lớp vải của dây đai 56

Bảng 3.9 Độ võng băng 56

Bảng 3.10 Lực kéo dây băng 55

Bảng 3.11 Thông số kỹ thuật của tang trống 58

Bảng 3.12 Thông số sơ bộ động cơ 59

Bảng 3.13 Thông số động cơ băng tải nghiêng L1 = 10 m 59

Bảng 3.14 Thông số động cơ băng tải nghiêng L2 = 42 m 59

Bảng 3.15 Thông số kỹ thuật của bộ truyền xích L2 = 42 m 62

Bảng 3.16 Thông số kỹ thuật ổ bi dỡ lòng cầu hai dãy 75

Bảng 3.17 Thông số kỹ thuật ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy 76

Bảng 3.18 Thông số kỹ thuật của con lăn đỡ một dãy 76

Bảng 3.19 Thông số kỹ thuật của con lăn đỡ một dãy 81

Bảng 3.20 Đai ốc nén căng băng 83

Bảng 3.21 Thông số động cơ nâng hạ băng nghiêng 83

Hình 1.1 Sơ đồ vận chuyển bằng vít tải 6

Hình 1.2: Sơ đồ vận chuyển bằng băng tải 7

Hình 1.3: Sơ đồ vận chuyển bằng gàu tải 9

Hình 1.4: Sơ đồ vận chuyển bằng khí động 10

Hình 1.5 Sơ đồ bố trí hệ thống tại nơi khảo sát 11

Hình 1.6 Ảnh chụp hệ thống sấy 12

Hình 1.7 Khớp nối trục vít 13

Hình 1.8 Cửa thoát liệu và tang tời kéo trục vít 13

Hình 1.9 Động cơ băng tải 10 m 14

Hình 1.10 Động cơ trục vít 14

Hình 1.11 Bộ phận truyền động của trục vít và tang tời 14

Hình 1.12 Băng tải nghiêng 10m 15

Hình 1.13 Tang tời và trục tang tời 15

Hình 1.14 Nơi tháo liệu và tiếp liệu giữa hai băng tải 16

Hình 3.1 Cấu tạo của một hạt lúa 20

Hình 3.2 Sơ đồ vận chuyển lúa khô sau khi sấy 22

Hình 3.3 Biểu đồ phân bố tải trọng dọc trục 29

Hình 3.4 Sơ đồ tải trọng phân bố ngang trên trục vít 29

Hình 3.5 Biểu đồ mômen hệ cơ bản 31

Hình 3.6 Băng lồng máng 51

Hình 3.7 Cấu tạo tang dẫn động 57

Hình 3.8 Kết cấu sơ bộ trục lắp trên tang dẫn động 63

Hình 3.9 Biểu đồ mômen trục tang chủ động 65

Hình 3.10 Biểu đồ mômen trục tang chủ động 69

Hình 3.11 Cấu tạo con lăn hình lồng máng 77

Hình 3.12 Cấu tạo con lăn thẳng 77

Hình 3.13 Biểu đồ mômen lực con lăn đỡ nhánh có tải 79

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Giới thiệu chung về tình hình trồng lúa ở Việt Nam và Đồng bằng sông Cửu Long

Việt Nam nằm trong bán đảo Đông Dương thuộc vùng Đông nam Châu Á,

có diện tích 331.698 km2 Đồi núi chiếm tới ¾ diện tích lãnh thổ nhưng chủ yếu là đồi núi thấp, đồng bằng chỉ chiếm khoảng ¼ diện tích Đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long là vùng châu thổ lớn nhất nước ta, đây cũng là nơi sản xuất lúa gạo lớn nhất cả nước đặc biệt là vùng đồng bằng sông Cửu Long

Đồng bằng sông Cửu Long là vùng đồng bằng thấp, ngập nước, nằm hoàn toàn trong vùng lãnh thổ của Việt Nam, có diện tích 39.734 km2 Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, năm 2014 tổng diện tích gieo trồng lúa cả nước ước tính đạt hơn 7,8 triệu ha, giảm 96,8 nghìn ha so với năm 2013 Tuy diện tích canh tác nông nghiệp và thủy sản tại Đồng bằng sông Cửu Long chưa tới 30% của cả nước nhưng diện tích và sản lượng thu hoạch lúa đóng góp hơn 50% diện tích của

cả nước

Theo Hiệp hội Lương thực Việt Nam cho biết trong sáu tháng đầu năm 2014, xuất khẩu gạo cả nước đã đạt hơn 3 triệu tấn giảm gần 14% so với năm 2013 Năm

2013, cả nước đã xuất khẩu gần 6,6 triệu tấn gạo, giảm hơn 1,4 triệu tấn so với năm

2012, đây là mức xuất khẩu thấp nhất trong 3 năm qua Với kết quả này, Việt Nam chỉ xếp thứ 3 sau Ấn Độ và Thái Lan trên bảng tổng xếp xuất khẩu gạo và không đáp ứng được mục tiêu xuất khẩu gạo đã đề ra 7,5 triệu tấn đầu năm 2013

1.2 Các thông tin chung về lúa

gieo trồng lúa Đông – Xuân mặc dù đạt 3140,7 nghìn ha (tăng 16,4 nghìn ha so với

vụ đông xuân trước) nhưng sản lượng lại giảm 54,4 nghìn tấn do năng suất đạt 64,4 tạ/ha Diện tích gieo trồng lúa Hè – Thu là 2146,9 nghìn ha, tăng 15,1 nghìn ha

so với vụ trước nhưng sản lượng chỉ đạt 11200 nghìn tấn, giảm 81,6 nghìn tấn Tuy nhiên, sản lượng lúa mùa ước tính đạt gần 9400 nghìn tấn, giảm 104,4 nghìn tấn Sản lượng lúa vụ Hè – Thu và vụ lúa mùa giảm do thời tiết không thuận lợi, thường xuyên xảy ra mưa bão, dịch bệnh phát triển mạnh Năm 2013, cả nước đã xuất khẩu gần 6,6 triệu tấn gạo, giảm hơn 1,4 triệu tấn (giảm 17,76%) so với năm 2012, kim ngạch đạt gần 2,93 tỷ USD

Đồng bằng sông Cửu Long, nơi đây được coi là vùng sản xuất lương thực lớn nhất nước ta với diện tích và sản lượng thu hoạch chiếm hơn 50% tổng sản lượng lúa toàn vùng, năm 2013 ước đạt 24.850 nghìn tấn tăng 550 nghìn tấn so với năm 2012 Vụ Thu - Đông 2013 vùng đồng bằng sông Cửu Long có diện tích gieo trồng đạt 626,4 nghìn ha, tăng 99 nghìn ha, năng suất đạt 51,7 tạ/ha, tăng 1,3 tạ/ha

và sản lượng đạt 3200 nghìn tấn tăng 578,8 nghìn tấn so với năm 2012

1.2.2 Giới thiệu về cây lúa

Cây lúa trồng phổ biến, lâu đời của người dân nước ta và các dân tộc trên thế giới, đặc biệt là gắn liền với lịch sử phát triển của nhân dân các nước Châu Á Cây lúa hiện nay đã trải qua một lịch sử tiến hóa rất lâu dài và khá phức tạp, với nhiều thay đổi rất lớn về đặc điểm hình thái, sinh lý và sinh thái để thích nghi với điều kiện khác nhau của môi trường Đã có nhiều tác giả nghiên cứu đề cập tới nguồn gốc cây lúa nhưng cho đến nay vẫn chưa có những dữ liệu chắc chắn, thống nhất về nơi và thời điểm xuất hiện của cây lúa

Theo phân loại thực vật học cây lúa thuộc: ngành Angiospermac – thực vật

có hoa, lớp Monocotyledones – lớp một lá mầm, bộ Poales (Graminales) – hòa thảo

có hoa, họ Poales (Graminales) – hòa thảo, họ phụ Poidae – hòa thảo ưa nước, chi Oryza – lúa, loài Oryza sativa – lúa trồng

Hai loài lúa trồng hiện nay là Oryza sativa L ở Châu Á và Oryza glaberrima

Steud ở Châu Phi, mà xuất xứ của nó còn có nhiều nghi vấn

Lúa thông thường được gieo hay cấy trong các mảnh ruộng – ruộng là một khu đất ngập nước có diện tích đất dùng để canh tác hoặc được sử dụng cho việc trồng lúa và các cây trồng khác Cây lúa phát triển trong các mảnh ruộng được tưới

hay ngâm trong một lớp nước không sâu lắm với mục đích đảm bảo nguồn nước cho cây lúa và ngăn không cho cỏ dại phát triển Khi cây lúa đã phát triển đến giai đoạn nhất định thì nước có thể tưới tiêu theo chu kỳ cho đến khi thu hoạch

1.3 Đặc điểm mùa vụ

Từ những năm 60 của thế kỷ 20 trở về trước mỗi năm người dân chỉ trồng được một vụ lúa mùa hoặc lúa mùa nổi, các giống lúa mùa có chất lượng thấp nên năng suất không cao

Những năm trở lại đây do áp dụng các biện pháp kỹ thuật, cơ giới hóa trong sản xuất, nâng cấp hệ thống thủy lợi, đầu tư phát triển cơ sở hạ tầng nên về cơ bản

có thể trồng ba vụ trong năm, đặc biệt có nơi làm bảy vụ trong hai năm – trong đó

vụ Đông xuân vẫn được xem là vụ sản xuất chính

Thời điểm gieo xạ vụ Đông xuân khoảng tháng 11–12 và thu hoạch vào khoảng tháng 2–3 năm sau đây được xem là vụ cho năng suất và chất lượng cao nhất vì khí hậu thuận lợi Một số nơi như vùng đất cao trên thềm lục địa giáp ranh miền Đông Nam Bộ hoặc ven chân núi vùng Thất Sơn nông dân gieo sớm trong cuối tháng 10 đầu tháng 11 để đảm bảo còn đủ nước ngọt trước thu hoạch Những vùng ven biển cũng gieo sạ sớm để đảm bảo năng suất và chất lượng lúa do nước mặn xâm nhập làm cho lúa chín háp cuối vụ

Vụ xuân hè hay hè thu thời gian bắt đầu gieo sạ thường là trong tháng 2–3

và thu hoạch vào tháng 5–6 Vụ này thường được trồng ở vùng đất phù sa ven sông lớn, có nước ngọt quanh năm hoặc có đê bao khép kín

Vụ thu đông thường sử dụng các giống ngắn ngày (khoảng 90 ngày) bắt đầu gieo sạ thường là trong tháng 6–7 và thu hoạch vào tháng 9–10, thu hoạch xong trước khi nước lũ về

1.4 Tầm quan trọng của việc vận chuyển

Trong nền công nghiệp hóa hiện đại hóa, khoa học kỹ thuật đã phát triển mạnh mẽ, một số nhà máy, xí nghiệp đã được xây dựng và quá trình vận chuyển liên tục là một quá trình không thể thiếu trong sản xuất tự động như hiện nay Với nền công nghiệp phát triển thì việc sản xuất hàng hóa theo mô hình tự động hóa khép kín là việc tất yếu, giúp cho việc sản xuất được liên tục, tạo ra năng suất lớn, tiết kiệm được thời gian và chi phí lao động

Để tạo ra một sản phẩm trên dây chuyền sản xuất liên tục thì nguyên liệu phải qua các công đoạn gia công khác nhau trên các thiết bị khác nhau, do đó nguyên liệu cần phải được chuyển từ công đoạn này sang công đoạn khác Từ những yêu cầu đó cần phải có thiết bị vận chuyển phù hợp với từng loại vật liệu, phương pháp gia công, yêu cầu vận chuyển,…

Trong sản xuất những vật liệu rời, vật liệu đóng bao, vật liệu đơn chiếc chủ yếu dùng máy và thiết bị vận chuyển liên tục Máy và thiết bị vận chuyển liên tục làm việc trong khoảng thời gian không giới hạn, vận chuyển vật liệu theo một hướng nhất định không dừng khi tháo liệu và nạp liệu

Khi vận chuyển với số lượng lớn và khoảng cách không quá xa thì các thiết

bị vận chuyển liên tục là cần thiết với mục đích giúp giảm tỉ lệ hao hụt trong quá trình vận chuyển, rút ngắn thời gian và chi phí thuê mướn nhân công lao động

1.5 Các phương pháp vận chuyển vật liệu rời

Theo phương thức làm việc thiết bị vận chuyển được chia làm hai loại:

- Loại vận chuyển liên tục:

+ Máy có bộ phận kéo gồm băng tải, gào tải, xích tải,…

+ Máy không có bộ phận kéo gồm các loại vít tải, các máy vận chuyển bằng khí động, thủy lực,…

- Loại vận chuyển gián đoạn cẩu, palăng, cẩu trục, thang máy,…

Tuy nhiên, các thiết bị vận chuyển chủ yếu được chia thành hai nhóm là thiết

bị vận chuyển bằng cơ học và thiết bị vận chuyển bằng khí nén

xoắn ốc tạo thành một đường xoắn vô tận, cánh vít thường làm bằng thép có độ bền cao để chống mòn Trục vít và cánh vít quay được nhờ các ổ bi gắn ở đầu máng nếu trục vít quá dài thì cần lắp những ổ trục trung gian thường là ổ treo cách nhau khoảng 3 – 4m

Nguyên tắc hoạt động là khi trục vít quay sẽ đẩy liệu chuyển động tịnh tiến trong máng nhờ cánh vít tương tự như chuyển động của bulông và đai ốc Liệu trượt dọc theo đáy máng và trượt theo cánh vít đang quay Đối với trục vít thẳng đứng thì liệu được đưa vào trong vỏ trụ kín, nhờ ma sát với cánh vít mà thực hiện chuyển động quay Dưới tác dụng của lực ly tâm vật liệu được ép sát vào mặt trong của vỏ trụ, nhờ lực ma sát của liệu với mặt trong của vỏ trụ làm cho quá trình quay của liệu

bị giảm đi nên tốc độ vòng của nó cũng bị giảm đi Kết quả là liệu trượt theo bề mặt xoắn ốc và được nâng dần lên phía trên

Ưu, nhược điểm của vận chuyển bằng vít tải:

- Ưu điểm

+ Ít chiếm chỗ có cùng năng suất nhưng diện tích tiết diện ngang nhỏ hơn nhiều sao với các thiết bị khác

+ Giá thành vận chuyển thấp hơn các máy vận chuyển khác

+ Có khả năng chất tải và dỡ tải ở bất kỳ vị trí nào của máng

+ Bộ phận công tác nằm trong máng kín, do đó không bị tổn thất khi làm việc

+ An toàn và thuận tiện cho vận chuyển vật liệu nóng và độc hại

+ Tốc độ quay tương đối lớn

- Nhược điểm

+ Chiều dài vận chuyển bị giới hạn (thường không quá 30m với năng suất tối đa 100 tấn/h)

+ Vật liệu vận chuyển bị nghiền nát một phần khi vận chuyển

+ Chỉ vận chuyển được các vật liệu tương đối đồng nhất

Hình 1.1 Sơ đồ vận chuyển bằng vít tải

1 Ổ trục, 2 Nắp, 3 Cửa nạp liệu, 4 Hộp giảm tốc, 5 Động cơ điện,

6 Ổ trục, 7 Cánh xoắn, 8 Trục, 9 Ổ đỡ treo, 10 Máng vít, 11 Cửa tháo liệu

1.5.1.2 Vận chuyển bằng băng tải

Trong các thiết bị vận chuyển liên tục thì băng tải được sử dụng nhiều nhất Cấu tạo băng tải gồm một băng bằng cao su hoặc vải hoặc bằng kim loại được mắc vào hai puli ở hai đầu Một trong hai puli được nối với động cơ điện còn puli kia là puli căng băng Thông thường puli căng là puli ở vị trí nạp liệu, còn puli dẫn động ở phía tháo liệu vì với cách bố trí như vậy phần băng phía trên sẽ được căng thẳng giúp mang vật liệu đi dễ dàng hơn Bên dưới băng là các con lăn đỡ giúp cho băng không bị chùng khi mang tải, tất cả được đặt trên một khung kim loại bằng thép vững chắc

Nguyên lý hoạt động là khi puli dẫn động quay kéo băng di chuyển theo, vật liệu cần chuyển được đặt lên một đầu băng và sẽ được băng tải mang đến đầu kia Trong nhiều trường hợp cần phải tháo liệu giữa chừng có thể dùng các tấm gạt hoặc

xe tháo di động Để tránh hiện tượng trượt, giữa puli và băng cần có một lực ma sát

đủ lớn, do đó băng cần phải được căng thẳng nhờ puli căng được đặt trên một khung riêng có thể kéo về phía sau được

Ưu, nhược điểm của vận chuyển bằng băng tải:

+ Có thể vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếc theo các hướng nằm

ngang, nằm nghiêng nhưng độ dốc không lớn lắm (góc nghiêng <240) hoặc kếthợp

cả hai kết hợp cả hai phương pháp trên

+ Do vật liệu không chuyển động tương đối với mặt bằng không làm

hỏng vật liệu

+ Hiệu quả kinh tế cao, tiêu thụ năng lượng ít

- Nhược điểm

+ Khó có thể vận chuyển vật liệu dẻo và kết dính

+ Chiếm diện tích và không gian lắp đặt

+ Không thể vận chuyển theo đường cong được

+ Độ dốc cho phép không cao (thường 160 – 240 tùy theo tính chất vật liệu cần vận chuyển)

Hình 1.2: Sơ đồ vận chuyển bằng băng tải

a Với băng tải nằm ngang; b Với băng tải hình máng;

1 Trục căng; 2 Băng tải; 3 Bộ phận tháo liệu; 4 Trục lăn; 5 Khung;

6 Trục dẫn; 7 Bộ truyền động; 8 Động cơ; 9 Cơ cấu làm căng

1.5.1.3 Vận chuyển bằng gàu tải

Gàu tải thường dùng để vận chuyển những vật liệu rời (dạng bột, hạt, cục nhỏ) đi theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng 500

Cấu tạo gàu tải gồm các bộ phận sau:

- Bộ phận kéo dài vô tận mang nhiều gàu và uống vòng qua trục tang hoặc đĩa xích phía trên và dưới của thiết bị

- Chân máy gồm có tang (hoặc đĩa xích), trục lắp tang, vỏ và hộp nạp liệu

- Đầu máy gồm có trục dẫn động, tang (hoặc đĩa xích), bộ phận truyền động và bộ phận tháo liệu

- Thân thiết bị gồm nhiều đoạn ống có tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật nối với nhau bằng bích, nằm giữa khoảng giữa đầu và chân gàu tải bao kín bộ phận kéo

Gàu tải được phân loại theo hai cách sau:

- Theo cấu tạo bộ phận kéo:

+ Gàu tải dùng băng dùng phổ biến trong vận chuyển vật liệu rời trong các kho lương thực, nhà máy sản xuất thức ăn gia súc,…

+ Gàu tải dùng xích (một hoặc hai dây xích) chủ yếu vận chuyển vật liệu dạng cục và nóng

- Theo phương pháp tháo liệu:

+ Tháo liệu dưới tác dụng của trọng lực

+ Tháo liệu dưới tác dụng của lực ly tâm

+ Tháo liệu dưới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm

Nguyên lý làm việc liệu được nạp vào gàu tải qua bộ phận nạp phía dưới chân gàu tải, liệu được chuyển lên đầu thiết bị nhờ các gàu được gắn vào băng Khi liệu được chuyển lên đầu gàu, nhờ tác dụng của trọng lực và lực quán tính, liệu rơi

ra khỏi gàu vào bộ phận tháo liệu và được chuyển đến thiết bị khác

Ưu, nhược điểm của vận chuyển bằng gàu tải:

- Ưu điểm:

+ Năng suất cao (700m3/h)

+ Cấu tạo đơn giản, kích thước chiếm chỗ nhỏ

+ Có thể nạp liệu ở vị trí tùy thích

+ Có khả năng vận chuyển vật liệu lên độ cao khá lớn (50–70 m)

- Nhược điểm:

+ Nếu vận chuyển vật liệu lớn dễ gây va đập và gây ra tiêng ồn

+ Dễ bị quá tải khi nạp liêu không điều, cần nạp liệu một cách đều đặng + Không tháo liệu giữa chừng được

Hình 1.3: Sơ đồ vận chuyển bằng gàu tải

a Đổ bằng lực ly tâm, b Đỗ bằng trọng lực

1 Ống dẫn vật liệu ra, 2 Đai gàu, 3 Gàu, 4 Buli căng đai, 5 Phiễu nạp liệu,

6 Thân gàu, 7 Buli truyền động, 8 Gàu và đai gàu

1.5.2 Vận chuyển bằng khí động

Vật liệu được vận chuyển bằng khí động dựa trên nguyên lý lợi dụng khả năng chuyển động của dòng khí trong các ống với vận tốc nhất định để mang vật liệu từ chỗ này đến chỗ khác ở trạng thái lơ lững Theo lý thuyết dòng khí có vận tốc đủ lớn có thể vận chuyển được vật liệu có khối lượng riêng và kích thước bất

kỳ, nhưng vì năng lượng vận chuyển tiêu tốn tăng rất nhiều so với trọng lượng của vật liệu Trong thực tế ứng dụng của phương pháp vận chuyển bằng khí động thường chỉ sử dụng cho các vật liệu hạt có kích thước tương đối nhỏ và nhẹ

Nguyên liệu được vận chuyển đến đổ vào thùng chứa bằng xe hoặc ghe, tàu sau đó được hút theo ống dẫn vào buồng lắng hạt, tại đây do vận tốc dòng khí giảm hạt lắng xuống đáy buồng và được tháo ra nhờ bộ phận tháo liệu lắp ở đáy buồng

Không khí được dẫn vào xyclon lắng rồi vào máy lọc túi để làm sạch bụi Nhờ hệ thống ống mềm gắn vào đầu hút mà có thể hút nguyên liệu từ nhiều vị trí trong cùng một lúc Hiện nay năng suất vận chuyển của hệ thống khí động dao động trong giới hạn khá lớn

Ưu, nhược điểm của vận chuyển bằng khí động:

- Ưu điểm:

+ Đơn giản, dễ vận hành và bảo trì sửa chữa

+ Năng suất cao có thể đạt tới 80 tấn/giờ

+ Độ dài chuyển động có thể lên tới 1800m, độ cao có thể đạt tới 100m

- Nhược điểm:

+ Chỉ vận chuyển tốt các hạt có kích thước tương đối nhỏ và nhẹ

+ Gây ô nhiễm môi trường do trong quá trình làm việc tạo ra nhiều bụi + Tiêu tốn năng lượng lớn đối với các hạt có kích thước nặng và lớn

1.6 Kết quả khảo sát quá trình vận chuyển lúa tại Hòn Đất, Kiên Giang

1.6.1 Sơ đồ vận chuyển

Hình 1.5 Sơ đồ bố trí hệ thống tại nơi khảo sát

1 Vít tải đứng cấp liệu, 2, 4, 5 Băng tải cấp liệu, 3 Hệ thống sàn lọc bụi, 6 Lò đốt

sấy, 7 Băng tải tháo liệu ngang 25m, 8 Lối đi trên lò sấy, 9 Băng tải

nghiêng thoát liệu, 10 Băng tải ngang thoát liệu 42m

9

1.6.2 Ưu – nhược điểm và ý kiến đề xuất

1.6.2.1 Ưu điểm

Quá trình nhập và thoát liệu hoàn toàn tự động nên tiết kiệm được nhiều thời gian và nhân công lao động

Vị trí xây dựng gần sông thuận lợi cho việc nhập và tháo liệu bằng ghe, đây

là phương tiện vận chuyển chủ yếu

Nhà kho được xây dựng kiên cố, rộng rãi và thoáng mát

Hình 1.6 Ảnh chụp hệ thống sấy

1 Băng tải cấp liệu và con rùa tháo liệu, 2 Vít tải

1.6.2.2 Nhược điểm và ý kiến đề suất

Do chiều dài vít tải lớn nên vít tải được chia làm ba đoạn lắp với nhau bằng mối ghép then bằng, cạnh các mối ghép có các ổ lăn được dùng để đỡ trục vít Khi khởi động do lực xoắn lớn và đột ngột nên lâu ngày tại rãnh mối ghép kim loại bị biến dạng tạo ra hiện tượng trượt giữa trục và then làm cho sự liên kết giữa hai trục không còn Cần thay thế mối ghép then bằng bằng mối ghép khác để tránh hiện tượng trượt

1

2

Hình 1.7 Khớp nối trục vít

1 Cánh vít, 2 Trục vít, 3 Bộ khớp nối

Khoảng cách giữa máng trục vít với mặt sàng lò sấy không điều được nên lượng lúa còn lại dưới mặt sàng tương đối nhiều, tốn thời gian và nhân công lao động để gom lúa lại cho vào trục vít Cần thiết kế cơ cấu trục vít, bánh vít để nâng

hạ trục vít, cần sử dụng cơ cấu này vì khả năng tự hãm tránh hiện tượng trục vít tự

hạ xuống khi hoạt động

Hình 1.8 Cửa thoát liệu và tang tời kéo trục vít

1 Khung đỡ, 2 Tang tời, 3 Cửa thoát liệu, 4 Sàn sấy

Các thiết bị điện bên ngoài trời không đƣợc che chắn kín và an toàn

Hình 1.9 Động cơ băng tải 10 m

1 Hộp giảm tốc, 2 Động cơ băng tải, 3 Dây băng

Các motor điện có nhiều bụi bám dễ gây rò gỉ điện cho công nhân vận hành

và giảm hiệu suất làm mát cho thiết bị

Hình 1.10 Động cơ trục vít

1 Hộp giảm tốc tang tời, 2 Động cơ tang tời

Hệ thống xích và bánh đai không có bộ phận che chắn bảo vệ khi hoạt động

Hình 1.11 Bộ phận truyền động của trục vít và tang tời

1.Tủ điện điều khiển, 2 Xích tang tời

Do chưa có hệ thống bờ kè nên không thể lắp đặt các trụ đỡ băng tải để nâng

hạ băng tải khi vận chuyển lúa khô xuống ghe Do đó băng tải được hàn chặt vào khung nhà không thể điều chỉnh độ cao máng thoát liệu theo độ cao của ghe

Hình 1.12 Băng tải nghiêng 10m

Do chiều dài trục lắp bánh đai cuốn dây để giúp trục vít di chuyển lớn, để tiện cho việc lắp đặt và vận chuyển trục nên trục vít được chia làm các đoạn nhỏ tại các mối ghép cần lắp ổ lăn để giữ cố định đoạn trục Các đoạn trục được nối với nhau bằng các chốt xuyên qua lỗ các trục đã được khoan sẵn, do lâu ngày khe hở giữa các lỗ trục lớn nên khi khởi động phần trục vít phía bánh đai cuốn dây chủ động sẽ quay trước làm cho khung trục vít chuyển động không đều dẫn đến việc khung trục vít bị xoắn các bánh xe bị kẹt không di chuyển được Hướng khắc phục tình trạng này là thay các nối ghép chốt bằng nối ghép then hoa và căng thẳng dây kéo của thiết bị

Hình 1.13 Tang tời và trục tang tời

1 Trục tang tời, 2 Cụm nối trục tang tời

1

2

Nơi nạp liệu giữa hai băng tải không có bộ phận che chắn làm cho vật liệu rơi ra khỏi băng tải gây tổn thất và không đảm bảo vệ sinh

Hình 1.14 Nơi tháo liệu và tiếp liệu giữa hai băng tải

1.7 Lựa chọn phương án thiết kế

1.7.1 Yêu cầu thiết kế

- Dạng vật liệu vận chuyển: vật liệu rời (lúa khô)

- Phương tiện vận chuyển: ghe hoặc xe tải nhưng ghe là phương tiện chủ yếu

- Vận chuyển phụ thuộc vào thời tiết

- Tiêu tốn chi phí năng lượng thấp, dễ dàng vận hành, điều chỉnh và bảo trì

theo yêu cầu

- Không chiếm diện tích lớn khi hoạt động

- Đảm bảo môi trường

1.7.2 Phân tích lựa chọn

Phương pháp vận chuyển bằng băng tải thường được sử dụng để di chuyển các loại vật liệu đơn chiếc theo phương ngang và phương nghiêng với độ đốc không lớn lắm Chiều dài làm việc không giới hạn do áp dụng hệ thống gồm các đoạn liên kết với nhau

Phương pháp vận chuyển bằng vít tải thường được sử dụng để vận chuyển vật liệu theo phương ngang và phương đứng, khi liệu được vận chuyển theo phương đứng do khe hở giữa cánh vít và vỏ hộp nhỏ nên liệu bị ma sát dễ bị gãy nát

Phương pháp vận chuyển bằng gàu tải chỉ thích hợp vận chuyển theo phương thẳng đứng hoặc phương nghiêng trên 500, phương pháp này không phù hợp với

điều kiện địa hình và mục đích vận chuyển hiện có

Phương pháp vận chuyển bằng khí động không phù hợp với yêu cầu đặt ra

do khoảng cách vận chuyển vít tải không quá xa, chế tạo khá phức tạp, tiêu thụ năng lượng khá nhiều, ô nhiễm môi trường do tạo ra nhiều bụi

Dựa vào đặc tính của vật liệu cần vận chuyển, các yếu tố ảnh hưởng đến việc vận chuyển, kết hợp với khảo sát địa hình và các thiết bị vận chuyển hiện có Để đáp ứng nhu cầu thực tế và phạm vi ứng dụng của thiết bị vận chuyển, phương pháp vận chuyển bằng vít tải kết hợp với băng tải được lựa chọn như một cách tối ưu vì

đã đáp ứng được yêu cầu nhờ vào hiệu suất làm việc, sự gọn nhẹ, khả năng tự động hóa, đơn giản, linh hoạt trong vận hành, bảo trì và sửa chữa Hiện nay hệ thống đã được thiết kế và đưa vào sử dụng tại nơi khảo sát

1.8 Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài

Từ yêu cầu trong thực tế và những khó khăn trong công tác vận chuyển mà mục tiêu cụ thể của đề tài là:

- Khảo sát thiết bị hiện có tại huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang nhằm tìm hiểu về quy trình vận hành và hoạt động thực tế của hệ thống, đưa ra nhận xét về ưu nhược điểm của hệ thống

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết quá trình vận chuyển vật liệu rời với mục tiêu

là cũng cố kiến tức đã học

- Vận dụng kiến thức đã học, tài liệu trong sách vở, internet,… tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyển

- Hoàn thành bản vẽ và thuyết minh

Từ những mục tiêu đã đặt ra, nhiệm vụ của đề tài chính là tính toán và thiết

kế ra thiết bị vận chuyển lúa khô bằng vít tải kết hợp với băng tải nhằm tìm ra một phương pháp vận chuyển đơn giản, hiệu quả về công nghệ cũng như kinh tế, đảm bảo môi trường cần được áp dụng và phương pháp vận chuyển bằng vít tải kết hợp

với băng tải đã đáp ứng được yêu cầu này nhờ vào hiệu suất làm việc, sự gọn nhẹ, khả năng tự động hóa, đơn giản, linh hoạt trong vận hành, bảo trì và sửa chữa

Và đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống vận chuyển lúa khô từ thiết bị sấy tĩnh

vỉ ngang xuống ghe năng suất 40 tấn/giờ” nhằm đưa ra một phương pháp vận chuyển tối ưu để tăng năng suất, giảm chi phí lao động và thời gian vận chuyển so với những phương pháp thủ công thông thường

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

2.1 Khảo sát hệ thống có sẵn

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, khả năng tự động hóa và các thao tác vận hành thiết bị Tham khảo quy trình bảo trì và sửa chữa thay thế các thiết bị hư hỏng được Khảo sát địa hình và vẽ sơ đồ khối của quá trình vận chuyển

Tìm hiểu các nhược điểm và khó khăn trong quá trình vận hành, tìm hướng giải quyết thích hợp

Tìm hiểu các sai lệch trong quá trình vận hành do thiết bị không còn độ chính xác khi được sử dụng lâu ngày, tìm phương pháp thay thế

2.2 Tra cứu, lược khảo tài liệu

Tra cứu, lược khảo tài liệu liên quan đến đề tài trong trung tâm học liệu, thư viện, sách, tạp chí, trên internet,…

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN

3.1 Lý thuyết vật liệu rời

3.1.1 Cấu tạo hạt lúa

Hạt lúa gồm phần vỏ lúa và hạt gạo

3.1.1.2 Hạt gạo

Hạt gạo gồm hai phần:

+ Phần phôi hay mầm (embryo): nằm ở gốc dưới hạt gạo chỗ đính vào đế

hoa về phía trấu lớn

+ Phôi nhũ (hạt gạo): chiếm phần lớn hạt gạo chứa chất dự trữ chủ yếu là

tinh bột Bên ngoài hạt gạo được bao bọc bởi một lớp vỏ lụa mỏng chứa nhiều

vitamin nhất là vitamin nhóm B

3.1.2 Đặc tính của vật liệu cần vận chuyển

Vật liệu cần vận chuyển là hạt lúa đã được sấy khô từ thiết bị sấy tĩnh vỉ

ngang xuống ghe

Đặc điểm hình học của hạt lúa: chiều dài l = 4,0 ÷ 6,0mm, chiều rộng

r = 2,5 ÷ 4,3mm, chiều dày h =1,2 ÷ 2,8mm, thể tích hạt Vh = 12 ÷ 35mm3, diện tích

bề mặt ngoài Fh = 30 ÷ 55mm2, hệ số dạng cầu ψ = 0,84, tỉ số giữa thể tích và diện

tích bề mặt Vh/Fh = 0,35 ÷ 0,6 [7]

Hệ số ma sát φ = 0,7 ÷ 0,85 [7]

Khối lượng riêng ρ = 460 ÷ 620 kg/m3 [7]

3.2 Các thông số ban đầu

Năng suất: 40 tấn/giờ

Chiều dài làm việc của vít tải: llv = 12m

Chiều dài làm việc của băng tải: đoạn vận chuyển từ băng tháo liệu xuống

ghe L1 = 10m cao h1 = 4m, đoạn tháo liệu ra dọc lò sấy L2 = 42m

Đoạn đường vận chuyển này tương đối phù hợp với địa hình tại nhà máy sấy

xuống ghe

3.3 Thiết kế hệ thống vận chuyển

3.3.1 Sơ đồ thiết kế hệ thống

Hình 3.2 Sơ đồ vận chuyển lúa khô sau khi sấy

1 Vít tải đứng cấp liệu, 2, 4, 5 Băng tải cấp liệu,

3 Hệ thống sàn lọc bụi, 6 Lò đốt sấy, 7 Lối đi trên lò sấy,

8 Băng tải nghiêng thoát liệu, 9 Băng tải ngang thoát liệu 42m