tính toán thiết kế hệ thống khí động vận chuyển trấu năng suất 3 tấn giờ

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 chuy

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ ĐỘNG VẬN CHUYỂN TRẤU

NĂNG SUẤT 3 TẤN/GIỜ

Th.S Trần Văn Nhã Nguyễn Tuấn Nguyên (MSSV: 1117660)

Tháng 12/2014

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ ĐỘNG VẬN CHUYỂN TRẤU

NĂNG SUẤT 3 TẤN/GIỜ

Th.S Trần Văn Nhã Nguyễn Tuấn Nguyên (MSSV: 1117660)

Tháng 12/2014

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

HK 1 - NĂM HỌC: 2014-2015

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tuấn Nguyên MSSV: 1117660 Ngành: Cơ Khí Chế Biến Khóa: 37

2 Tên đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống khí động vận chuyển trấu năng suất 3 tấn/giờ

3 Thời gian thực hiện: Học kỳ 1 – Năm học 2014 – 2015

4 Cán bộ hướng dẫn: ThS Trần Văn Nhã

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 khí động vận chuyển trấu

 Mục tiêu cụ thể: _ Khảo nghiệm các máy hiện có ở đồng bằng Sông Cửu Long _ Lập bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết

7 Giới hạn của đề tài: Do giới hạn về kinh phí nên đề tài chỉ nằm trong phần 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

9 Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: … đồng

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Trần Văn Nhã Nguyễn Tuấn Nguyên

Trang 4

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1 Cán bộ chấm phản biện: Th.S Trần Văn Nhã

2 Đề tài: Tính toán, thiết kế hệ thống khí động vận chuyển trấu năng suất 3 tấn/giờ

3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tuấn Nguyên

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 được:

Trang 5

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 khí động vận chuyển trấu năng suất 3 tấn/giờ

Trang 6

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 khí động vận chuyển trấu năng suất 3 tấn/giờ

Trang 7

LỜI CẢM TẠ

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 em trong suốt quá trình học tập tại trường cũng như trong khoảng thời gian em làm luận văn tốt nghiệp

Chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Nhã đã tận tình giúp đỡ, dẫn dắt em trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp Em xin chúc thầy luôn dồi dào sức khỏe

và thành công trong chặn đường giảng dạy của mình

Xin chân thành cám ơn quý thầy Phòng Thí Nghiệm Máy & Chế Biến Lương Thực Thực Phẩm đã tạo điều kiện cho chúng em được tiếp cận thực tế với các máy móc, thiết bị giúp em học hỏi nhiều kiến thức và kinh nghiệm từ quý thầy! Xin gửi lời cám ơn sâu sắc nhất đến thầy Phạm Phi Long người đã tận tình chia sẽ những kiến thức của mình cho chúng em để hoàn thành tốt bài luận văn và những kiến thức về máy móc sẽ là hành trang sau này để chúng em ra trường

Xin cảm ơn gia đình và bạn bè bên cạnh những người đã luôn ủng hộ, động viên

em 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 Em rất mong nhận được sự đóng góp quý báo của quý thầy cô!

Nguyễn Tuấn Nguyên

Trang 8

cơ giới hóa trong khâu vận chuyển trấu 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 trấu, 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 khí động, biết được đặc tính cơ lý của vật liệu trấu, phân tích, đánh giá và lựa chọn được phương án thiết kế tối ưu cho hệ thống vận chuyển, thiết kế và tính toán các bộ phận của hệ thống vận chuyển khí động như: cyclone, đường ống, quạt, airlock, đầu hút,…Lập được bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết của máy

Trang 9

MỤC LỤC

- -

Trang LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ĐỀ TÀI ii

MỤC LỤC BẢNG BIỂU vii

MỤC LỤC HÌNH ẢNH viii

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT TÌNH HÌNH VẬN CHUYỂN TRẤU Ở MỘT SỐ NHÀ MÁY XAY XÁT KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 1

1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo ở đồng bằng sông Cửu Long 1

1.2 Khảo sát khâu vận chuyển trấu ở các nhà máy 3

1.2.1 Địa bàn khảo sát 3

1.2.2 Khảo sát tình hình vận chuyển 3

1.2.2.1 Địa hình vận chuyển 3

1.2.2.2 Phương tiện vận chuyển 4

1.2.2.3 Điều kiện khách quan và phạm vi ứng dụng 6

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 7

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU RỜI 8

2.1 Đặc tính của vật liệu rời 8

2.2 Các phương pháp vận chuyển vật liệu rời 9

2.2.1 Vận chuyển cơ học 9

2.2.1.1 Băng tải 9

Trang 10

MỤC LỤC

2.2.1.2 Gàu tải 11

2.2.1.3 Vít tải 13

2.2.2 Vận chuyển bằng khí nén 14

2.2.2.1 Khái niệm 14

2.2.2.2 Phân loại 15

2.3 Vật liệu vỏ trấu 18

2.3.1 Cấu tạo 18

2.3.2 Các đặc tính đặc trưng của trấu 18

2.4 Lựa chọn các phương án thiết kế 19

2.4.1 Phân tích ưu, nhược điểm của các phương án vận chuyển hiện có 19

2.4.1.1 Yêu cầu thiết kế 19

2.4.1.2 Phân tích lựa chọn 20

2.4.2 Chọn sơ đồ vận chuyển thích hợp 21

2.4.2.1 Cấu tạo 21

2.4.2.2 Nguyên lý làm việc 22

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 24

3.1 Các thông số thiết kế ban đầu 24

3.2 Xác định vận tốc dòng khí và chọn đường kính ống dẫn 24

3.3 Tính toán thiết kế đường ống hút và ống dẫn 26

3.4 Tính toán thiết kế bộ phận Cyclone lắng 29

3.4.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 29

3.4.2 Xác định kích thước Cyclone 30

3.4.2.1 Các số liệu ban đầu 30

Trang 11

MỤC LỤC

3.4.2.2 Tính toán Cyclone 31

3.5 Tính toán tổn hao áp lực của toàn hệ thống 33

3.6 Tính toán và lựa chọn quạt 35

3.6.1 Nhiệm vụ 35

3.6.2 Cấu tạo 35

3.6.3 Nguyên lý làm việc 36

3.6.4 Số liệu ban đầu 36

3.6.5 Lựa chọn quạt 36

3.7 Thiết kế airlock 37

3.8 Thiết kế van tăng tốc 42

3.9 Thiết kế đầu hút vật liệu 43

3.10 Tính toán bộ truyền 44

3.10.1 Chọn loại xích 45

3.10.2 Chọn số răng của đĩa xích 45

3.10.3 Định bước xích t 45

3.10.4 Định khoảng cách trục A và số mắc xích X 46

3.10.5 Tính đường kính vòng chia của đĩa xích 47

3.10.6 Tính lực tác dụng lên trục 47

3.11 Thiết kế Cyclone tách trấu cuối đường ống đẩy 48

3.12 Thiết kế khung máy 49

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

4.1 Kết luận 50

4.2 Kiến nghị 50

Trang 12

MỤC LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

Trang 13

MỤC LỤC BẢNG BIỂU

Trang

Bảng 2.1 – So sánh hai phương pháp vận chuyển 20

Bảng 3.1 – Thông số kỹ thuật của quạt ly tâm 36

Bảng 3.2 – Kích thước kỹ thuật của quạt ly tâm 37

Bảng 3.3 – Thông số động cơ giảm tốc bánh răng TECO 40

Bảng 3.4 – Kích thước kỹ thuật của động cơ giảm tốc bánh răng TECO 41

Bảng 3.5 – Thông số của then lắp bánh xích 42 Bảng 3.6 – Kích thước chủ yếu của xích ống con lăn một dãy (theo ҐOCT 10947-64)46

Trang 14

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Trang

Hình 1.1 – Thu hoạch lúa ở đồng bằng sông Cửu Long 1

Hình 1.2 – Mô hình phân bố chung các nhà máy (kho chứa) 4

Hình 1.3 – Vận chuyển trấu ở một số nhà máy 4

Hình 1.4 – Vận chuyển trấu vào lò đốt 6

Hình 2.1 – Máy vận chuyển dạng băng tải 10

Hình 2.2 – Gàu tải 11

Hình 2.3 – Vít tải 13

Hình 2.4 – Hệ thống vận chuyển bằng khí nén 14

Hình 2.5 – Thiết bị vận chuyển khí nén kiểu hút với áp suất thấp và trung bình 16

Hình 2.6 – Thiết bị vận chuyển bằng khí với áp suất cao 17

Hình 2.7 – Vỏ trấu 18

Hình 2.8 – Hệ thống khí động hút trấu 23

Hình 2.9 – Sơ đồ đường đi của trấu trong hệ thống khí động 23

Hình 3.1 – Nguyên lý hoạt động của Cyclone lắng 30

Hình 3.2 – Các kích thước của Cyclone tính theo đường kính ống thoát Dt 31

Hình 3.3 – Bản vẽ kỹ thuật 37

Hình 3.4 – Airlock 39

Hình 3.5 – Động cơ giảm tốc bánh răng TECO 41

Hình 3.6 – Van tăng tốc 42

Hình 3.7 – Cấu trúc của đầu hút 43

Hình 3.8 – Đai siết 44

Hình 3.9 – Khung máy 49

Trang 15

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT TÌNH HÌNH VẬN CHUYỂN TRẤU Ở MỘT SỐ NHÀ MÁY XAY XÁT KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

CHƯƠNG I

KHẢO SÁT TÌNH HÌNH VẬN CHUYỂN TRẤU Ở MỘT SỐ NHÀ MÁY

XAY XÁT KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo ở đồng bằng sông Cửu Long

Đồng bằng sông Cửu Long là vùng trọng điểm sản xuất lương thực lớn nhất nước

ta, với diện tích và sản lượng thu hoạch chiếm hơn 50%, bình quân lương thực đầu người gấp 2,3 lần so với lương thực trung bình cả nước và hằng năm đóng góp cho cả nước

khoảng 90% sản lượng gạo xuất khẩu

Hình 1.1 – Thu hoạch lúa ở đồng bằng sông Cửu Long

Trang 16

Sản lượng lúa cả năm 2013 ước đạt 44,1 triệu tấn, tăng 338,3 nghìn tấn so với năm 2012 Riêng vụ Thu - Đông 2013 ở vùng đồng bằng sông Cửu Long lại tăng cả về diện tích, năng suất và sản lượng 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; sản lượng đạt 3,2 triệu tấn, tăng 578,8 nghìn tấn Trong khi đó, nhờ chủ động trong luân canh trồng lúa, diện tích gieo trồng lúa mùa của cả nước trong năm 2013 đạt 1985,4 nghìn ha, tăng 7,6 nghìn ha so với vụ mùa năm

2012 Tuy nhiên, sản lượng lúa mùa ước tính đạt gần 9,4 triệu tấn, giảm 104,4 nghìn tấn

do năng suất chỉ đạt 47,3 tạ/ha

Tại các địa phương phía Bắc, sản lượng lúa mùa đạt 5677,2 nghìn tấn, giảm 181,3 nghìn tấn Sản lượng lúa mùa của các địa phương phía Nam đạt 3706,3 nghìn ha, tăng

76,9 nghìn tấn, riêng vùng đồng bằng sông Cửu Long tăng 67,6 nghìn tấn

Theo số liệu kiểm tra mới đây của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, vùng đồng bằng sông Cửu Long hiện có hơn 12.230 máy gặt lúa, trong đó gần 8.700 máy gặt đập liên hợp, chiếm 71% diện tích lúa được gặt bằng máy cả vùng đạt 56% Ngoài ra, toàn vùng có trên 10.000 máy sấy (công suất quy đổi đạt 6 tấn/mẻ), sấy khô chủ động

được 42% sản lượng lúa Hè - Thu

Năm 2013, cả nước đã xuất khẩu gần 6,6 triệu tấn gạo, giảm hơn 1,4 triệu tấn (tức giảm 17,76%) so với năm 2012, kim ngạch đạt gần 2,93 tỷ USD, giảm 20,36%, đây là mức xuất khẩu thấp nhất trong 3 năm qua Với kết quả này, Việt Nam đã giảm xuống xếp thứ 3 sau Ấn Độ và Thái Lan trên bảng tổng xếp xuất khẩu gạo không đáp ứng được mục tiêu xuất khẩu gạo đã đề ra 7,5 triệu tấn hồi đầu năm 2013; xuất khẩu gạo Việt Nam sụt giảm là do áp lực cạnh tranh cao và sụt giảm nhu cầu của các thị trường truyền thống như Malaysia, Philippines và Indonesia Năm 2014, Việt Nam phấn đấu xuất khẩu 7 triệu tấn gạo và dự đoán sẽ tiếp tục đối mặt với nhiều cạnh tranh từ các nước xuất khẩu gạo

truyền thống và đối thủ mới nổi

Trang 17

1.2 Khảo sát khâu vận chuyển trấu ở các nhà máy

1.2.1 Địa bàn khảo sát

Đồng bằng sông Cửu Long là vùng sản xuất lúa gạo lớn nhất cả nước Năm 2013 sản lượng lúa đạt trên 24 triệu tấn với năng suất như vậy thì sản lượng trấu trên toàn vùng do các nhà máy xay xát thải ra mỗi năm khoảng 4 triệu tấn chiếm khoảng 20% tổng sản lượng lúa toàn vùng Lượng trấu thải ra hằng năm là rất lớn, chính vì thế việc thu

gom trấu, vận chuyển đến nơi tập trung để sử dụng vào nhiều mục đích là rất cần thiết

phân bố gần những con sông lớn

Trang 18

Hình 1.2 – Mô hình phân bố chung các nhà máy (kho chứa)

1.2.2.2 Phương tiện vận chuyển

Qua khảo sát và hỏi ý kiến các cơ sở xay xát, hầu hết các chủ nhà máy lớn đều muốn có máy móc để vận chuyển trấu nhằm giảm bớt chi phí thuê mướn một lượng lớn nhân công, tiết kiệm thời gian trong khâu vận chuyển đồng thời cũng tránh được những phiền toái xã hội mà một số lao động phổ thông này gây ra ở các nhà máy xay xát, nhưng phải phù hợp với quy mô sản xuất của họ, tất cả đều cho biết khi vào thời điểm của vụ

thu hoạch thì giá thuê mướn nhân công lại rất cao, có khi lại không có người để mướn

Hình 1.3 – Vận chuyển trấu ở một số nhà máy

giao thông

Nhà máy (kho chứa)

giao thông

Trang 19

* Kết quả khảo sát từ các chủ nhà máy:

- Số lượng nhân công: 2 ÷ 5 người cho một nhà máy, tùy theo công suất nhà máy và thời vụ

- Khả năng làm việc của công nhân: Khả năng làm việc của công nhân phụ thuộc vào

khoảng cách đoạn đường vận chuyển xa hay gần từ nhà máy xuống phương tiện vận chuyển – chủ yếu vận chuyển bằng ghe (tàu) và một số ít lại vận chuyển bằng xe tải, trấu được cho vào “cần xế” sau đó gánh xuống ghe hoặc được đóng bao rồi chất lên xe tải

sau đó được đưa đến nơi sử dụng

- Giá thành trấu: Trong vụ Đông - Xuân và Hè - Thu, giá vỏ trấu chỉ trên dưới 150

đồng/kg nhưng trong vụ Thu - Đông, giá vỏ trấu đã tăng lên gấp đôi Hiện tại, giá dao động từ 450 – 500 đồng/kg, tăng trên dưới 300 đồng/kg, nguyên nhân chính là do vụ Thu

- Đông sản lượng lúa thấp hơn nhiều so với vụ Đông - Xuân và Hè - Thu nên làm cho nguồn nguyên liệu vỏ trấu khan hiếm, không đủ nguồn cung ứng cho nhiều cơ sở sản

xuất củi trấu và các lò đốt: lò sấy, lò gạch,… trong khu vực

Thường thì mỗi nhà máy xay xát lúa gạo có đầu tư thêm lò sấy lúa, nhằm tận dụng nguồn nguyên liệu trấu có sẵn tại chỗ và cũng thuận tiện cho việc sấy lúa khi các chủ ghe thu mua lúa ướt vận chuyển lên sấy mà không cần phải sấy ở các lò khác Để cung cấp đủ trấu cho lò đốt hoạt động tốt, thường thì người ta sử dụng hệ thống băng tải vận chuyển, để trấu có thể lên được băng tải thì người ta thiết kế thêm một trục vít nằm ngang

nhằm đảm bảo tính liên tục cho lò đốt

Trang 20

Hình 1.4 – Vận chuyển trấu vào lò đốt

1.2.2.3 Điều kiện khách quan và phạm vi ứng dụng

Vùng đồng bằng sông Cửu Long nằm trong vùng cận xích đạo nên có hai mùa mưa và mùa khô Lượng lúa tập trung nhiều ở các nhà máy xay xát chủ yếu tập trung

vào hai vụ lúa chính là Đông - Xuân và Hè - Thu

Mực nước ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long biến đổi theo mùa, mực nước tăng cao vào mùa mưa khoảng 2m , còn vào mùa khô thì mực nước thấp xuống khoảng 0,8m so với mực nước trung bình Đây là vấn đề cần chú ý trong khi tính toán và thiết

kế để làm thế nào mà trong quá trình hệ thống hoạt động thì sự thay đổi của mực nước

sông không làm ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển vật liệu

* Những khó khăn thực tế:

Hiện nay các nhà máy xay xát hầu hết sử dụng người lao động trong khâu vận chuyển trấu, chính vì thế thường dẫn đến các tệ nạn tiêu cực giữa các công nhân, hơn nữa trong quá trình vận chuyển trấu có nhiều bụi nhưng người lao động lại không có vật dụng bảo hộ an toàn, chính vì thế họ thường mắc phải những bệnh liên quan đến đường

hô hấp Hơn thế nữa, đoạn đường vận chuyển từ nhà máy xuống các phương tiện vận chuyển (ghe) lại không đảm bảo an toàn và hầu hết đoạn đường vận chuyển đều băng

Trang 21

qua những tuyến quốc lộ giao thông làm ảnh hưởng đến quá trình lưu thông các phương tiện cơ giới qua lại dẫn đến các tai nạn như té ngã, sây sát ngoài da,… thậm chí còn ảnh hưởng đến tính mạng của người lao động Thời tiết, khí hậu ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long luôn biến đổi thất thường gây khó khăn trong công việc vận chuyển trấu, người lao động chỉ có thể vận chuyển lúc trời nắng còn lúc mưa thì không thể làm việc được, nếu trời nắng quá gắt thì họ cũng không thể nào làm việc để đạt được hiệu suất cao Dù khối lượng cho một lần khuân vác không lớn lắm nhưng người lao động phải làm việc với tần suất cao cùng với đoạn đường vận chuyển xa không đảm bảo an toàn làm cho người lao động thường mắc phải các bệnh về xương khớp về sau Chính từ những khó khăn khi sử dụng nguồn lao động thủ công các chủ nhà máy thường rất ngại

khi sử dụng trong việc vận chuyển trấu

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

Từ những yêu cầu thực tế và khó khăn trong công tác vận chuyển trấu ở các nhà máy xay xát, chính vì thế việc tìm ra phương pháp xây dựng mô hình thiết bị vận chuyển trấu đến nơi sử dụng là rất cần thiết, nhưng phải phù hợp với địa hình, điều kiện làm việc, quy mô, chi phí đầu tư và đặc biệt là quá trình sử dụng phải mang lại hiệu quả và

đơn giản cho người sử dụng Chính vì vậy, đề tài “Tính toán, thiết kế hệ thống khí động vận chuyển trấu năng suất 3 tấn/giờ” nhằm đưa ra một giải pháp thay thế quá

trình vận chuyển trấu thủ công tốn nhiều thời gian và chi phí cho chủ đầu tư

Từ mục tiêu đặt ra nhiệm vụ của đề tài chính là tính toán và thiết kế ra thiết bị vận chuyển bằng khí động gọn nhẹ, không cồng kềnh giúp cho công việc vận chuyển trấu được nhanh chóng, tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời hạn chế sử dụng nhiều lao

động và đáp ứng hoạt động ngay cả trong thời tiết bất lợi với điều kiện làm việc

Trang 22

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU RỜI

CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU RỜI

2.1 Đặc tính của vật liệu rời

Các tính chất cơ - lý và các thông số của hàng hóa có ảnh lớn tới việc chọn và

tính toán kết cấu vận chuyển Tất cả vật liệu được chia ra theo các dạng khác nhau: rời, miếng, chiếc, lỏng

Mật độ của các vật liệu rời ρ được xác định theo công thức:

Gọi hệ số trượt bên trong của vật liệu rời (phụ thuộc vào độ ẩm, kích cỡ hạt và

nhiệt độ ) là tgφ

Trang 23

Hệ số ma sát của nguyên liệu rời f đối với các vật liệu khác nhau (thép, gỗ, caosu) cần phải biết để tính toán góc nghiêng của tường phễu nạp liệu cho các máy vận chuyển,

có liên quan tới góc ma sát: f = tgα

Trong đó: α - góc ma sát giữa nguyên liệu chuyển dời và vật liệu

Độ ẩm của nguyên liệu rời:

W = % (2.3) Trong đó: W1 - khối lượng ẩm chứa trong nguyên liệu (kg)

G1 - khối lượng nguyên liệu khô tuyệt đối (kg)

Có sự khác nhau giữa khối lượng xếp đầy tự nhiên, khối lượng nguyên liệu rời G

và khối lượng nén chặt Gn Tỷ số G/Gn được gọi là hệ số dính kết của nguyên liệu, nó

dao động trong khoảng 1,05 ÷1,52

2.2 Các phương pháp vận chuyển vật liệu rời

2.2.1 Vận chuyển cơ học

2.2.1.1 Băng tải

Trong các máy vận chuyển liên tục thì băng tải là loại máy được dùng nhiều nhất Băng tải là một máy vận chuyển vật liệu rời theo phương ngang bằng cách cho vật liệu nằm trên một mặt băng chuyển động Vật liệu sẽ được mang từ đầu này tới đầu kia của băng và được tháo ra ở cuối băng

Băng tải gồm một băng bằng cao su hoặc vải hoặc bằng kim loại được mắc vào hai puli ở hai đầu Bên dưới băng là các con lăn đỡ giúp cho băng không bị chùng khi mang tải Một trong hai puli được nối với động cơ điện còn puli kia là puli căng băng Tất cả được đặt trên một khung bằng thép vững chắc 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

Trang 24

gạt hoặc xe tháo di động 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 nhánh băng phía trên sẽ là nhánh thẳng giúp mang vật liệu đi dễ dàng hơn 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 ra phía sau được

Hình 2.1 – Máy vận chuyển dạng băng tải

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

1- Trục căng; 2- Băng tải; 3- Xe dỡ liệu; 4- Trục lăn; 5- Khung;

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

a Ưu điểm

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

 Có thể vận chuyển vật liệu rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng và kết hợp (ngang – nghiêng)

 Vận chuyển được khoảng cách tương đối xa có cấu tạo đơn giản, độ bền cao, an toàn trong quá trình sử dụng

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

 Dễ vận hành và bảo dưỡng, chế độ làm việc ổn định

Trang 25

b Nhược điểm

 Chiếm diện tích và không gian lắp đặt

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

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

 Không thể vận chuyển theo đường cong được

2.2.1.2 Gàu tải

Hình 2.2 – Gàu tải

1- Bộ phận kéo; 2- Gàu; 3- Vỏ gàu tải;

4- Tang căng; 5- Miệng nạp liệu;

6- Guốc hãm; 7- Ống tháo liệu;

8- Đầu dẫn động; 9- Tang dẫn động 10- Dây đai

Gàu tải dùng để vận chuyển lên cao các dạng vật liệu rời (dạng bột, hạt,…) theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng trên 500 Được sử dụng rộng rãi trong một số ngành công nghiệp lương thực thực phẩm và xây dựng

10

Trang 26

Cấu tạo của gàu tải gồm có hai puli đặt trong một thân làm bằng thép mỏng Một đai dẹt trên đó có bắt các gàu múc được mắc vào giữa hai puli Puli trên cao được truyền động quay nhờ động cơ điện thông qua hộp giảm tốc, còn puli dưới được nối với bộ phận căng đai có nhiệm vụ giữ cho đai có đủ độ căng cần thiết bảo đảm đủ lực ma sát giữa đai

và puli Vật liệu được mang lên cao nhờ các gàu múc di chuyển từ dưới lên Gàu múc vật liệu từ phía chân gàu đi lên phía trên và đổ ra ngoài theo hai phương pháp chủ yếu là

đổ nhờ lực ly tâm và nhờ trọng lực Ở phương pháp ly tâm, gàu chứa đầy vật liệu khi đi vào phần bán kính cong của puli trên sẽ xuất hiện lực ly tâm, có phương thay đổi liên tục theo vị trí của gàu Hợp lực của trọng lực và lực ly tâm làm cho vật liệu văng ra khỏi gàu và rơi xuống đúng vào miệng ống dẫn vật liệu ra Lực ly tâm sinh ra phụ thuộc vào vận tốc quay của puli, nếu số vòng quay của puli lớn, lực ly tâm lớn làm vật liệu văng ra ngoài sớm hơn, rơi trở lại chân gàu Nếu quay chậm, lực ly tâm nhỏ vật liệu ra khỏi gàu chậm và không văng xa được, do đó vật liệu không rơi đúng vào miệng ống dẫn vật liệu

Số vòng quay của puli phải phù hợp mới có thể đổ vật liệu đúng vào miệng ống dẫn vật liệu ra

a Ưu điểm

 Cấu tạo đơn giản, kích thước chiếm chỗ nhỏ

 Có khả năng vận chuyển lên độ cao khá lớn 50 – 70 m

 Năng suất cao (đến 700 m3/h)

 Không thể vận chuyển vật liệu có kích thước lớn

 Dễ bị quá tải và cần nạp liệu một cách đều đặn

 Độ kín không đảm bảo nên bụi dễ phát sinh lúc vận chuyển

Trang 27

2.2.1.3 Vít tải

Vít tải được dùng để vận chuyển các nguyên vật liệu rời theo hướng mặt phẳng ngang và nghiêng với khoảng đến 40m Chi tiết chính của vít tải là cánh vít xoắn chuyển động quanh một vỏ kín có tiết diện độ tròn ở dưới, khi cánh vít chuyển động nó đẩy vật liệu di chuyển trong vỏ Khi vận chuyển vật liệu không bám vào cánh xoắn mà nhờ trọng lượng của nó và lực ma sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng theo nguyên lí truyền động vít – đai ốc Trong các vít tải vật liệu được dịch chuyển tương tự như một đai ốc chuyển động dọc theo một đinh ốc quay

Hình 2.3 – Vít tải

1 - Dẫn động điện; 2 - Ổ đầu mút ; 3 - Cửa quan sát;

4 - Ổ giữa; 5 - Vít ; 6 - Ông tháo liệu; 7 – Máng

a Ưu điểm

 Ít chiếm chỗ và giá thành vận chuyển thấp hơn các máy vận chuyển khác

 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

Trang 28

 Chiều dài vận chuyển bị giới hạn (thường không qúa 30m với năng suất tối đa

100 tấn/h)

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

 Năng lượng tiêu tốn lớn

2.2.2 Vận chuyển bằng khí nén

2.2.2.1 Khái niệm

Vận chuyển vật liệu bằng không khí dựa trên nguyên lí khả năng chuyển động của dòng khí trong các ống dẫn Với tốc độ nhất định để mang vật liệu từ chỗ này đến chỗ khác dưới trạng thái lơ lửng Theo lý thuyết thì có thể dùng không khí vận chuyển vật liệu rời có khối lượng riêng và kích thước hạt bất kỳ Nhưng vì năng lượng để vận chuyển tiêu tốn nhanh rất nhiều lần so với trọng lực của hạt vật liệu rời, cho nên trong

thực tế phạm vi ứng dụng của phương pháp vận chuyển bằng không khí còn hạn chế

Thiết bị vận chuyển bằng khí nén có năng suất lớn đến 800 tấn/h với khoảng

chuyển dời đến 1800m hoặc lớn hơn, độ cao vận chuyển lên đến 100m

Hình 2.4 – Hệ thống vận chuyển bằng khí nén

Trang 29

Nguyên liệu hạt được ôtô hoặc tàu chở tới, đổ vào thùng chứa rồi được hút theo ống dẫn vào buồng lắng hạt Tại đây do vận tốc dòng khí giảm, hạt lắng xuống đáy buồng, sau đó được tháo ra nhờ bộ phận tháo liệu lắp ở đáy buồng Không khí được dẫn vào cyclone lắng rồi vào túi lọc vải để làm sạch bụi Từ máy lọc không khí sạch được hút vào quạt và ra ngoài trời Để có thể lấy nguyên liệu tại nhiều vị trí khác nhau cần có các đoạn ống mềm Nhờ hệ thống này có thể hút nguyên vật liệu từ nhiều vị trí trong

cùng một lúc

Muốn làm cho hỗn hợp không khí và các hạt vật liệu vận chuyển được trong các ống dẫn thì cần phải tạo được sự chênh lệch áp suất giữa hai đầu ống, nói cách khác là phải tạo ra áp lực Áp lực được tạo thành bằng cách giảm áp suất của không khí hút hoặc tăng áp suất của không khí đẩy Vận tốc của dòng khí thường bằng hoặc lớn hơn vận tốc

 Các hệ thống áp suất cao, trong đó tổn thất áp suất lớn hơn 104 N/m2

a Hệ thống vận chuyển bằng khí động ở áp suất thấp và trung bình

 Nguyên lý: Vật liệu được cấp vào và vận chuyển trong đường ống nhờ có độ

loãng (độ chân không của không khí trong ống dẫn), hệ thống này còn được gọi là hệ

thống chân không

Trang 30

Hình 2.5 – Thiết bị vận chuyển khí nén kiểu hút với áp suất thấp và trung bình

Vật liệu (1) được hút từ đống vật liệu qua một hoặc nhiều vòi hút (2), ở tại đầu hút không khí và vật liệu được hòa trộn tạo thành hỗn hợp (bao gồm không khí và vật liệu) gọi là hỗn hợp khí Hỗn hợp khí chuyển động thành một dòng liên tục trong ống mềm (3) Hỗn hợp từ đường ống dẫn đi vào bộ phận dỡ liệu (4), tại đây do diện tích mặt cắt lớn nên tốc độ chuyển động của dòng hỗn hợp khí giảm xuống đột ngột, cùng với tác dụng của trọng lượng bản thân của các phần tử mà vật liệu được lắng xuống, đi qua van (6), còn không khí lẫn bụi tiếp tục đi vào bộ phận lọc bụi (7), không khí được lọc sạch bụi, không khí sạch đi qua quạt gió (8) ra ngoài môi trường

 Đặc điểm: Các thiết bị kiểu hút có kết cấu đơn giản, trọng lượng không lớn, kích

thước nhỏ, nhược điểm của chúng là năng suất không lớn, khoảng cách và độ cao vận chuyển nhỏ do hạn chế trị số chân không trong hệ thống

Trang 31

b Hệ thống vận chuyển bằng khí động với áp suất cao

Hình 2.6 – Thiết bị vận chuyển bằng khí với áp suất cao

 Nguyên lý: Trong hệ thống này cấp vật liệu và vận chuyển vật liệu nhờ lực đẩy của dòng không khí chuyển động trong đường ống dẫn

Vật liệu đi từ phễu cấp liệu qua van quay vào ống dẫn nhờ vào áp lực không khí do máy nén tạo ra, vật liệu được di chuyển theo đường ống dẫn đi vào bộ phận dỡ liệu, ở đây có tiết diện lớn nên tốc độ chuyển động của dòng khí giảm xuống đột ngột cùng với tác dụng của trọng lực bản thân các phần tử vật liệu lắng xuống rồi qua van chuyển hướng rồi xuống phiễu chứa, không khí chứa bụi vào bộ lọc bụi và đưa khí sạch ra môi

trường bên ngoài

 Đặc điểm: So với hệ thống vận chuyển theo kiểu hút thì vận chuyển theo kiểu

đẩy có những ưu điểm như: có khả năng vận chuyển vật liệu đi xa hơn và vận chuyển vật liệu với nồng độ hỗn hợp cao hơn Nhưng nó không thể hút được tại các vị trí nạp liệu

Để đảm bảo cho các hệ thống vận chuyển bằng không khí làm việc không bị ngưng

trệ và đáng tin cậy, cần chọn tốc độ không khí như sau:

Trang 32

 Trường hợp vận chuyển hạt trong các ống dẫn thẳng đứng lấy v = 22 m/s khi nồng

Vỏ trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát

Vỏ trấu do hai lá của gié lúa là vảy lá và mày hoa tạo thành Cả hai phần này được ghép liền với nhau theo nếp dọc bằng một nếp gấp cài vào nhau Phần trên của hai mảnh

của vỏ trấu chuyển thành đoạn cuối của vỏ trấu và cuối cùng kết thúc thành một cái râu

Hình 2.7 – Vỏ trấu

2.3.2 Các đặc tính đặc trưng của trấu

 Tuỳ theo từng loại trấu mà trấu có chiều dài từ 5 – 10 mm, chiều ngang bằng 1/2

- 1/3 chiều dài

 Góc nghỉ của trấu từ 350 – 500 tuỳ theo ẩm độ và điều kiện nhiệt độ môi trường

Trang 33

 Thành phần thực tế của vỏ trấu thay đổi tùy theo giống lúa và có liên quan tới các điều kiện đất đai mà cây lúa được trồng

 Khối lượng riêng của vỏ trấu là 130 kg/m3 do đó đòi hỏi không gian lớn để lưu trữ và vận chuyển

 Khối lượng thể tích của vỏ trấu khoảng 0,1 tấn/m3 [11]

 Độ ẩm vật liệu 13 ÷ 14%

Độ ẩm Mwb % của hạt tính theo cơ sở ướt là phần trăm của trọng lượng ẩm (nước) chứa trong toàn bộ khối hạt ẩm Độ ẩm của hạt tính theo cơ sở ướt thường được sử dụng phổ biến trong sấy, chế biến và mua bán nông sản gạo [2, tr.22]

Ww – trọng lượng khối vật liệu ẩm

Wđ – trọng lượng chất khô (phần không phải là nước của hạt)

Do đó Ww – Wđ là trọng lượng nước chứa trong vật liệu

2.4 Lựa chọn các phương án thiết kế

2.4.1 Phân tích ưu, nhược điểm của các phương án vận chuyển hiện có

2.4.1.1 Yêu cầu thiết kế

 Dạng vận chuyển: đổ đống (rời)

 Phương tiện vận chuyển: ghe hoặc xe tải

 Vận chuyển không phụ thuộc thời tiết

 Tiêu tốn chi phí năng lượng thấp, dễ sử dụng và điều chỉnh theo yêu cầu, bảo trì

dễ dàng

 Hư hại đường ống ở mức thấp nhất do ma sát vật liệu với thành ống

 Không chiếm diện tích lớn khi hoạt động

Trang 34

2.4.1.2 Phân tích lựa chọn

Dựa vào đặc tính của vật liệu cần vận chuyển, kết hợp với việc khảo sát địa hình

và các thiết bị vận chuyển hiện có ở khu vực, các yếu tố ảnh hưởng đến công tác vận chuyển, nhu cầu thực tế và phạm vi ứng dụng của thiết bị vận chuyển, phương pháp vận

chuyển bằng khí động được lựa chọn như một cách tối ưu

Phương pháp vận chuyển bằng gàu tải chỉ thích hợp vận chuyển theo phương thẳng đứng và phương nghiêng trên 500, phương pháp này thật sự không phù hợp với điều kiện địa hình hiện có, bởi lẽ các nhà máy thường phân bố cách tương đối xa con

sông

Phương pháp vận chuyển bằng vít tải không phù hợp với yêu cầu đặt ra do khoảng cách vận chuyển vít tải không quá 30m

Còn lại hai phương pháp vận chuyển bằng không khí và vận chuyển bằng băng

tải thích hợp cho vận chuyển trấu:

Bảng 2.1 – So sánh hai phương pháp vận chuyển

Vận chuyển không khí Vận chuyển băng tải

 Khoảng cách vận chuyển đến 1800m

 Độ cao vận chuyển lên đến 100m

 Khoảng cách vận chuyển không xa

 Độ cao vận chuyển thấp

 Năng suất cao (đạt tới 300 tấn/giờ)  Năng suất cao

 Góc nghiêng của ống hút và đẩy có

thể lên tới 900

 Góc nghiêng của băng không cao từ

16 - 240

 Không chiếm diện tích lắp đặt lớn  Chiếm diện tích lắp đặt lớn

 Chế tạo khá phức tạp  Chế tạo đơn giản

 Vận chuyển cả trời mưa và nắng  Không thể vận chuyển khi trời mưa

 Tiêu thụ năng lượng khá nhiều  Tiêu tốn năng lượng ít

Trang 35

Từ Bảng 2.1 cho thấy giải pháp vận chuyển bằng không khí có thể đáp ứng yêu cầu đã đặt ra do phù hợp với yêu cầu địa hình, thời tiết ở khu vực,…Mặc dù phương pháp vận chuyển bằng khí động tiêu thụ năng lượng nhiều hơn và chế tạo khá phức tạp

nhưng những ưu điểm mà nó mang lại đáp ứng được nhiều hơn cho khâu vận chuyển 2.4.2 Chọn sơ đồ vận chuyển thích hợp

Dùng để tách nguyên liệu ra khỏi hỗn hợp khí (không khí – trấu), đảm bảo sao

cho các hạt nhẹ nhất phải rơi xuống

c Quạt li tâm

Tạo sự chênh lệch áp suất ở hai đầu ống khi vận chuyển và tạo vận tốc gió cần

thiết cần thiết để trấu có thể đi xa trong đường ống

d Airlock

Được lắp phía dưới cyclone lắng nhằm mục đích là làm kín ngăn không cho không khí vào cyclone từ cửa xả liệu để đảm bảo độ chân không khi hút trấu, lượng vật liệu đi vào qua đường ống hút được thoát xuống kịp thời, không gây ra hiện tượng ứ ngẹn vật

liệu ở van

Trang 36

và lắng xuống, sau đó đi qua airlock (4) rồi rơi xuống đầu ống của đoạn ống đẩy (6) Cần lưu ý rằng bộ phận dỡ liệu của ở đoạn hệ thống hút chính là phiễu cấp liệu cho hệ thống đẩy, không khí còn lẫn bụi vào cyclone lắng, vào đường ống dẫn đi vào bơm (5), bơm thổi không khí vào đường ống dẫn (6) đẩy vật liệu theo đường ống, rồi đi vào cyclone tháo liệu (7)

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	2,77 MB