TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP THANH TRẤU NĂNG SUẤT 200 kgh.

2 B/Mục đích của đề tài Tính toán thiết kế máy ép thanh trấu NS 200 kg/h Nội dung cụ thể như sau: + Tìm hiểu về tính chất cơ lý của trấu + Tìm hiểu về một số nguyên lý ép + Tính toán, t

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP THANH TRẤU NĂNG SUẤT 200 kg/h

Họ và tên sinh viên : LÊ MINH TÂM

Niên khóa : 2007 – 2011

TP HỒ CHÍ MINH- 05/2011

i

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP THANH TRẤU NĂNG SUẤT 200 kg/h

Tác giả

LÊ MINH TÂM

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành

CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM

Giáo viên hướng dẫn :

TS BÙI NGỌC HÙNG

Tháng 05 năm 2011

LỜI CẢM TẠ

- Lời cảm ơn đầu tiên tôi muốn gửi đến ông bà, cha mẹ những người đã có công

ơn sinh thành dưỡng dục cùng các anh chị em đã yêu thương đùm bọc và giáo dục tôi nên người

- Chân thành biết ơn ban giám hiệu nhà trường và các thầy cô ở các trường: mẫu giáo Phước Sơn, tiểu học số 3 Phước Sơn, THCS Phước Sơn và trường THPT Nguyễn Diêu đã truyền đạt kiến thức giúp tôi bước chân vào cổng trường đại học Tiếp đến là ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa cơ khí CN và các quí thầy cô giáo trường đại học Nông Lâm TPHCM đã tận tình dìu dắt, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quí báu giúp tôi bước vào đời

- Đặc biệt tôi xin gửi lời ghi ân chân thành đến thầy-TS.Bùi Ngọc Hùng đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp này

- Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn các bạn trong và ngoài lớp đã sát cánh động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập cũng như thời gian thực hiện đề tài

iii

TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu hoàn chỉnh và tính toán thiết kế máy ép thanh trấu năng suất

200 kg/h được tiến hành tại xưởng gia công cơ khí trường đại học Nông Lâm TPHCM

từ 3/2011 đến 6/2011 đã thu được những kết quả sau:

Đường kính thanh trấu ép: đường kính ngoài 100 mm, đường kính trong 25mm

Đã thu được những số liệu về mặt kĩ thuật của máy ép thanh trấu năng suất 200 kg/h Công suất động cơ: 10 kw; tỉ số truyền: i=14,6

Kích thước của máy: 950mm x 950mm x 1140 mm

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

Chương 2: TỔNG QUAN 3

2.1 Đối tượng nghiên cứu: 3

2.1.1 Trấu nguyên liệu: 3

2.1.1.1 Giới thiệu về trấu: 3

2.1.1.2 Các tính chất cơ lí của trấu: 3

2.1.2 Củi trấu: 4

2.1.1.1 Giới thiệu về củi trấu: 4

2.1.1.2 Nguyên liệu sản suất và công nghệ chế tạo: 5

2.2 Một số phương pháp tạo hình sản phẩm: 6

2.3 Cơ sở lí thuyết quá trình nén ép vật thể: 6

2.3.1 Khái niệm nén ép: 6

2.3.2 Sự chuyển động của nguyên liệu trong vít xoắn nằm ngang: 6

2.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình ép: 7

2.3.4 Lý thuyết tính máy ép trục vít đẩy: 8

2.3.5 Giới thiệu một số loại máy ép: 17

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

3.1 Phương pháp nghiêng cứu lí thuyết: 20

3.2 Phương pháp thiết kế và lựa chọn phương án: 20

3.3 Phương pháp chế tạo: 21

3.4 Phương pháp lắp ghép: 22

3.5 Phương pháp khảo nghiệm: 22

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

4.1.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình nén ép: 23

4.1.2 Các thông số thiết kế ban đầu: 24

v

4.1.3 Lựa chọn mô hình máy và sơ đồ truyền động: 24

4.1.4 Nguyên lí làm việc của máy: 24

4.2 Tính toán các kích thước chính của máy: 25

4.2.1 Các kích thước hình học của vít xoắn: 25

4.2.2 Tính toán thiết kế bunke cấp liệu: 26

4.2.3 Chọn trục và then: 27

4.2.4 Chọn gối đỡ: 28

4.3 Tính toán nhiệt cho buồng ép: 28

4.4 Tính toán bền cho một số chi tiết: 30

4.5 Tính toán truyền động: 32

4.6 Qui trình công nghệ chế tạo: 35

4.7 Khảo nghiệm: 52

4.7.1 Mục đích khảo nghiệm: 52

4.7.2 Nội dung khảo nghiệm: 52

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

5.1 Kết luận: 53

5.2 Đề nghị: 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1:Thanh củi trấu 4

Hình 2:Máy ép gạch ngói 17

Hình 3:Máy ép thủy lực 18

Hình 4 Máy ép viên 18

Hình 5:Máy ép phun 18

Hình 6: Máy ép nhựa 18

Hình 7:Máy dập nổi 19

Hình 8 Máy ép bùn băng tải 19

Hình 9 :Máy ép dầu 19

Hình 10:Máy ép bằng trục khuỷu 20

Hình 11:Máy ép bằng trục vít xoắn 21

Hình 12:Mô hình máy và sơ đồ truyền động 24

Hình 13:Vít xoắn 25

Hình 14:Bunke cấp liệu 26

Hình 15:Phân tích lực tác dụng lên vít xoắn 30

Hình 16:Lực tác dụng lên vòng xoắn vít ép 31

Hình 17:Bunke hoàn chỉnh 36

Hình 18:Vỏ máy hoàn chỉnh 37

Hình 19:Hàn bun ke vào vỏ máy 38

Hình 20: Phoi thép (CT5) sau khi tiện 38

Hình 21: Phoi thép (CT5) sau khi tiện và phay 39

Hình 22:Vít ép hoàn chỉnh 39

Hình 23:Khung máy 40

Hình 24:Tấm đỡ động cơ 41

Hình 25:Ống thép 35X sau khi gia công 42

Hình 26:Tấm thép CT3 sau khi gia công 42

Hình 27:Khuôn ép hoàn chỉnh 43

Hình 28 :Vật đúc của moayơ 43

Hình 29:Vật đúc của xilanh ép 44

vii

Hình 30:Mẫu của moayơ 44

Hình 31:Mẫu của xilanh ép 45

Hình 32:Hộp lõi của moayơ 45

Hình 33:Hộp lõi của xilanh ép 45

Hình 34:Khuôn có gắn lõi của moayơ 46

Hình 35:Khuôn có gắn lõi của xilanh ép 47

Hình 36:Lõi của moayơ 47

Hình 37:Lõi của xilanh ép 47

Hình 38: Vị trí các lỗ Ø15 sau khi khoan của moayơ 48

Hình 39:Mặt cắt dọc của moayơ sau khi tiện trong 48

Hình 40:Vị trí các lỗ Ø15 sau khi khoan của xilanh ép 49

Hình 41:Xilanh ép hoàn chỉnh 49

Hình 42:Trục sau khi gia công hoàn chỉnh 50

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

A/Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ định hình sinh khối để sản xuất thanh nhiên liệu

có chất lượng cao từ trấu là một giải pháp khả thi, mở ra triển vọng giải quyết tình trạng khan hiếm chất đốt ở các vùng nông thôn, đồng thời góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trường

Ước tính hàng năm có khoảng gần 2 triệu tấn trấu được thải

ra từ các cơ sở xay xát Nhiều nhà máy, xí nghiệp mà chủ yếu ở phía Nam đang phải đối mặt với việc xử lý lượng phế thải khổng lồ trên (không đủ mặt bằng kho chứa và thiếu đầu ra ) Chẳng hạn, một nhà máy xay xát có công suất trung bình 100 tấn/ca, 1 giờ sẽ thải ra 2,5 tấn trấu, 1 ngày là 60 tấn và 1 tháng là 1.800 tấn Với khối lượng riêng của trấu là 110 kg/m3 thì phải cần một thể tích kho chứa trên 11.000 m3 Mặt khác, do khối lượng riêng nhỏ nên chi phí vận chuyển đến các vùng nông thôn, nơi đang thiếu chất đốt và vẫn phải chặt phá rừng để lấy củi, là rất tốn kém

Kết quả phân tích cho thấy thanh nhiên liệu có ưu điểm hơn hẳn nhiên liệu thô ban đầu do một số đặc tính cơ - lý - hóa được cải thiện như: tăng được khối lượng riêng lên 5 đến 10 lần, rất dễ dàng cho vận chuyển đi xa với chi phí thấp; nhiệt lượng tăng theo đơn vị khối; dễ dàng cải tiến công nghệ đốt để có hiệu suất sử dụng cao, giảm ô nhiễm môi trường Hiện nay máy do Viện Năng lượng chế tạo đang được ứng dụng thử nghiệm ở thị trấn Trôi (Hà Tây) cho kết quả khả quan, mở ra triển vọng cho phát triển công nghệ này ở Việt Nam Sau khi công nghệ được hoàn thiện, ước tính có thể phát triển được gần 10.000 máy ở khắp các vùng trong cả nước Nó sẽ giúp giải quyết tình trạng khan hiếm chất đốt ở các vùng nông thôn và thay thế cho gỗ củi, giảm chặt phá rừng Hiện nay, giá 1 kg sản phẩm tương đương với giá củi trên thị trường (từ

2

B/Mục đích của đề tài

Tính toán thiết kế máy ép thanh trấu NS 200 kg/h

Nội dung cụ thể như sau:

+ Tìm hiểu về tính chất cơ lý của trấu + Tìm hiểu về một số nguyên lý ép + Tính toán, thiết kế một số bộ phận chính của máy ép trấu + Viết quy trình công nghệ chế tạo các bộ phận chính của máy

Chương 2: TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Trấu nguyên liệu

2.1.1.1 Giới thiệu về trấu

Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát.Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt

và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro

Bề mặt trấu khá ráp và có tính mài mòn cao vì hàm lượng silic lớn Đây là đặc điểm nổi bật có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm việc của vít xoắn

2.1.1.2 Các tính chất cơ lí của trấu

Trấu là loại vật liệu có đặc tính thay đổi rất lớn theo không gian và thời gian

2.1.1.1 Giới thiệu về củi trấu

Củi trấu - Giải pháp tiết kiệm và hạn chế ô nhiễm môi trường

Hình 1:Thanh củi trấu

Khi nói đến củi trấu nhiều người vẫn chưa hình dung ra sản phẩm đó như thế nào, hiệu quả ra sao nhưng hiện nay trên thị trường sản phẩm được Công ty TNHN Mai Hân phân phối khá rộng trong và ngoài nước Củi trấu là sản phẩm tích tụ các ưu điểm mà

hầu như những sản phẩm về nhiên liệu đốt khác không có, trong đó hai tính năng nổi bật nhất vẫn là tiết kiệm và hạn chế ô nhiễm môi trường Nói đến vấn đề này chị Mai Hân – Giám đốc Công ty Mai Hân cho biết: “Trong tình huống ngẫu nhiên, tình cờ tôi biết đến sản phẩm, qua thời gian tìm hiểu so sánh và đánh giá tổng quát, công ty chúng tôi nhận thấy tiềm năng của củi trấu là rất đáng kể, phù hợp và rất hữu ích cho người tiêu dùng Công ty Mai Hân đã thẩm định, đánh giá Củi trấu qua các nghiên cứu thực tiễn về chức năng tiết kiệm và hạn chế ô nhiễm môi trường

A/ Giải Pháp tiết kiệm

Củi trấu cháy triệt để, khi đốt sinh nhiệt tốt khoảng 3400 Kcal/kg, do trong trấu thành phần chất xơ chiếm 75%, dễ bén lửa, khi cháy không có khói và mùi tỏa ra rất

dễ chịu, không những vậy khả năng duy trì sự cháy của củi trấu lâu hơn so với các nhiên liệu đốt khác như than đá, củi, và các loại chất đốt khác, có thể sử dụng củi trấu cho nhiều dạng lò đốt truyền thống và công nghiệp Về mặt kinh tế, Công ty Mai Hân đưa ra các số liệu tính toán cho thấy: củi trấu có giá khoảng 1000 đồng/kg, so sánh với các chất đốt khác củi trấu tiết kiệm được khoảng gần 50%, như vậy xét tính tiết kiệm củi trấu được người tiêu dùng đánh giá cao của khi sử dụng

B/ Hạn chế ô nhiễm môi trường

Nói cách khác, củi trấu là sản phẩm vừa giảm thiểu được lượng chất thải ra môi trường, vừa đảm bảo tỉ lệ ô nhiễm khi sử dụng là không đáng kể, không những vậy tàn tro của củi trấu sau khi đốt có chứa trên 80% là silic oxyt, hiện nay có thể tận dụng cho rất nhiều lĩnh vực (về mặt này nhiều doanh nghiệp sản xuất gạch và gốm đã bán lại cho nông dân tàn tro sử dụng trong việc cải tạo đất ) như vậy xét về mặt môi trường củi trấu hoàn toàn là sản phẩm tiện ích cho môi trường trong sạch

2.1.1.2 Nguyên liệu sản suất và công nghệ chế tạo

A/ Nguyên liệu sản suất

Nguyên liệu sản suất ra thanh củi trấu chính là trấu, do trong bản thân phế phẩm nông nghiệp này đã chứa sẵn chất kết dính gọi là lignin nên bản thân nó cũng có thể tự kết dính và nén ép dưới tác dụng của lực ép từ vít ép Tuy nhiên để khả năng kết dính của trấu tốt hơn trong quá trình ép có thể pha trộn thêm nhựa với tỉ lệ 90% trấu với 10% nhựa

6

B/ Công nghệ chế tạo

Khi cho trấu vào máy ép dưới tác dụng nhiệt truyền từ bộ gia nhiệt qua khuôn

ép sẽ làm độ ẩm của trấu giảm xuống dưới 12% và đến một nhiệt độ nào đó sẽ tạo ra chất kết dính và dưới tác dụng của vít ép thì trấu sẽ tạo thành thanh củi khi đi qua khuôn ép

2.2 Một số phương pháp tạo hình sản phẩm

Trong nghành sản suất, để tạo ra những sản phẩm có hình dạng theo yêu

cầu,với mục đích cải tiến điều kiện vận chuyển để áp ứng nhu cầu ngày càng tiến bộ hiện nay

Do đó có nhiều phương pháp ép tạo hình sản phẩm rời:

2.3.2 Sự chuyển động của nguyên liệu trong vít xoắn nằm ngang

Theo sơ đồ của máy đã chọn thì khi máy hoạt động, trục vít quay làm cho bề mặt cánh vít tác động lên nguyên liệu đẩy chúng di chuyển theo bề mặt cánh vít và lòng xilanh, vít xoắn gồm có trục và cánh xoắn hàn với nhau, chiều dài mỗi đoạn bằng một bước xoắn Như vậy khi trục chuyển động thì quĩ tích chuyển động của nhiên liệu như một đường xoắn ốc và tốc độ quay của nó dao động:

Trong đó: vận tốc góc của vít

:vận tốc góc của sản phẩm

-Nếu thì Nlt=Ntt với N năng suất máy

-Nếu thì N=0 không có sản phẩm di chuyển dọc trục

Như vậy 0 lúc đó Ntt= với =1- / :hệ số tích nạp nguyên liệu

2.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình ép

Ép là một quá trình nén vật liệu rời từ nguyên liệu ban đầu đến khi chúng kết dính và liên kết lại hoàn toàn dưới dạng viên, thanh…

Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến quá trình nén ép: áp lực ép, nhiệt độ nung,ma sát giữa vít với lòng xi lanh, hời gian nạp liệu, thời gian kết dính, áp suất nén

A/ Kích thước hạt trấu

Trấu có kích thước chiều dài từ 5-10 mm, chiều ngang khoảng 1/3-1/2 chiều dài, góc nghỉ 40-500 và chúng có độ nhám rất cao

B/ Độ ẩm của trấu

Trong quá trình ép nén tạo thanh dạng tròn rỗng từ trấu, ta không dùng keo mà

ta chỉ gia nhiệt bên ngoài buồng ép bằng điện trở nhằm tạo chất keo kết dính từ trấu Thực chất là khi nhiệt độ nâng lên từ 250-4500C thì các phần tử tự do không ổn định được tạo ra sẽ phản ứng với hydrogen trong nhiên liệu tạo thành hắc ín hoặc phản ứng với chất khác tạo nên các liên kết, kết quả là sự đóng bánh xuất hiện, đó là sự kết dính các phần tử tơi vụn

C/ Áp suất đúc (ép)

Là áp suất tác dụng lên vật liệu trấu nằm trong khuôn, áp xuất này tạo ra bởi vít

ép của máy áp suất lớn nhất tạo ra trong máy nhằm khắc phục các trợ lực trong xilanh, đầu phun và tạo ra áp suất đúc, áp suất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cấu tạo máy, hình dạng khuôn, dạng vít ép, thể tích đúc, tính chất cơ lý của vật liệu và nhiệt độ buồng ép Áp suất ép ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tính chất của sản phẩm, yêu cầu là áp suất ép phải đảm bảo độ điền đầy khuôn, độ mịn khít của sản phẩm, phải đảm bảo thời gian ép và tốc độ ép thích hợp,áp suất ép càng cao thì độ nhớt vật liệu càng cao

D/ Thể tích ép

Đây là thông số quan trọng của máy ép, hệ số này quyết định đến kích thước và các đặc tính công nghệ khác của máy Thể tích ép của máy là do thể tích của sản phẩm

E/ Tốc độ cấp liệu và thời gian tạo thành sản phẩm

Để đưa vật liệu trấu từ bên ngoài vào xilanh ép phải đưa vật liệu vào cửa nạp liệu và cho chúng rơi tự do qua cửa nạp liệu và đưa vào buồng ép, tốc độ này đảm bảo sao cho lượng trấu cung cấp một cách đầy đủ và đều đặn cho vít ép, không làm cho vít

ép quá tải không tạo ra sự đóng bánh của trấu trước khi ra khỏi khuôn

2.3.4 Lý thuyết tính máy ép trục vít đẩy

A/ Tính toán bộ phận tiếp liệu

Trong các máy ép bộ phận tiếp liệu có nhiệm vụ bảo đảm trữ lượng nhiên liệu nạp vào máy, việc chọn cơ cấu tiếp liệu phụ thuộc vào tính chất của nhiên liệu

Đối với vật liệu dạng hạt thì khả năng rơi vật liệu dễ dàng nên có thể dùng bộ phận tiếp liệu thông thường gồm có tiếp liệu và bunke đáy côn

Trong loại này chiều dài cửa tiếp liệu thường sử dụng trong khoảng =(2,5-5)D Trong đó D là đường kính trục vít, còn góc nón bunke thường từ (60-80)0

Đối với vật liệu dạng bột nhẹ do khả năng tự rơi của nó kém nên khi tiếp liệu dễ sinh ra hầm ếch, vì vậy đối với vật liệu dạng này cần có cơ cấu xáo trộn cưỡng bức và người ta thường sử dụng loại xáo trộn kiểu cánh và trục thẳng đứng

Để đảm bảo vật liệu điền đầy vào khuôn để tạo thành sản phẩm thì hành trình của pittông phải được xác định theo phương trình sau:

H = h+h1 (4-2) Trong đó : l1: khoảng lùi của pittông ở phía sau cửa tiếp liệu, thường chọn l1=(1-1,5).d

h1: chiều dài cửa tiếp liệu

h: hành trình của pittông để tạo ra áp suất đúc,h=(2-3).d

Trong các công thức trên d là đường kính pittông nếu ta gọi trọng lượng của vật liệu

ép là G1 thì ta có:

G1=V0 (4-3)

Trong đó : V0:thể tích vật ép (cm3)

:Trọng lượng riêng của vật ép (g.cm-3)

Trọng lượng riêng của vật liệu đưa vào ta lấy bằng:

Gp=1,25 G1 (g) (4-4) Mặt khác trọng lượng được tính :

H =h=1,6 (cm)

B/Tính toán vít đẩy

Để tính toán và thiết kế bộ phận dẻo hóa của trục vít ta phải xác định lại thông số.Để xác định đường kính của xi lanh chúng ta phải xuất phát từ điều kiện đảm bảo thể tích ép của máy

Thể tích chứa của xilanh là:

V=k1.V0 (cm3) (4-7) Trong đó: V0:thể tích đúc (cm3)

k1:hệ số chứa k1từ 1,25 1,3

Mặt khác ta cũng có thể tích chứa được tính như sau:

V= H= k2 (cm3) (4-8) Trong đó: D: Đường kính xilanh (cm)

H: Hành trình của trục vít

k2: Hệ số hành trình k2 từ 2 3

Từ hai công thức trên ta tính được đường kính xi lanh:

D = (cm)

: Trọng lượng riêng của vật liệu (g/cm-3)

’: Trọng lượng riêng xốp của vật liệu (g/cm-3)

Số vòng quay của trục vít được xác định từ năng suất của máy Năng suất của máy:

Q=47(D2-d2)(s-b).n (cm-3.h-1) Trong đó: D: Đường kính trục vít (cm)

d: Đường kính lõi trục vít ở vùng định lượng (cm)

s: Bước của trục vít (cm);s=(0,8 1)D b: Bề rộng của cánh vít (cm)

n: Số vòng quay của trục vít (vg/phút) : Hệ số dịch chuyển của vật liệu, thông thường =0,8 0,9 Mặt khác năng suất Q cũng được tính theo công thức:

Q= (cm-3.h-1) Trong đó:

V0: Thể tích đúc (cm3)

k1: Hệ số kể tới lượng dư, k1=1,2: Thời gian một chu kì đúc (s) Công suất tiêu hao để làm quay trục vít được xác định:

Nt=0,736.C.Dm (KW) Trong đó:

D: Đường kính trục vít (cm) C: Hệ số,C=0.15 0,2 m: Số mũ thực nghiệm m=2 2,5 Hoặc có thể xác định theo công thức sau:

Nt= ( + ) (KW) Trong đó:

b: Độ nhớt vật liệu (kgs.cm3)

l0: Chiều dài làm việc của trục vít (cm) : Khe hở giữa trục vít và xilanh h: Chiều sâu của rãnh vít

: Góc nghiên của rãnh vít, tg =Còn công suất của bộ phận thủy lực để tạo ra hành trình ép của máy phụ thuộc vào áp suất ép của máy,trợ lực của xilanh và năng suất của máy Áp suất cực đại phát sinh trong xilanh khi thực hiện được một hành trình ép là:

pmax=p0+ lp+ xl (kg.cm-2) Trong đó:

p0: Áp suất ép cần thiết (kg.cm-3)

lp: Trợ lực lỗ phun (kg.cm-3)

xl: Trợ lực của xilanh (kg.cm-3) Công suất của bộ phận thủy lực để tạo ra áp áp suất đúc được xác định:

N1= (KW) Trong đó:

Q1: Năng suất của bộ thủy lực : Hiệu suất của bộ thủy lực

Năng suất của bộ thủy lực được xác định bằng:

Q1=Trong đó:

: Thời gian phun (s) H: Hành trình ép (cm)

D1: Đường kính xilanh thủy lực (cm) Đường kính xilanh thủy lực được tính theo công thức:

12

D1=K.D (cm)

Ở đây:

K: Hệ số tổn thất K=1,1 1,2

P1 : Áp suất làm việc của chất lỏng trong bộ phận thủy lực (kg.cm-2)

C/ Tính toán quá trình nung nóng vật liệu trong buồng ép

Quá trình nung nóng vật liệu trong buồng ép của máy ép trục vít được thực hiện nhờ bộ phận gia nhiệt điện trở bên ngoài Lượng nhiệt cần thiết để cung cấp cho buồng

ép làm cho vật liệu chảy nhớt hoàn toàn trong quá trình ép:

Q1’=k1.V0 .C.(tc-tđ)/tck (kcal.s-1) Trong đó:

: Khối lượng riêng vật liệu (kg.cm-2) C: Nhiệt dung riêng vật liệu (Kcal.kg-1)

tc : Nhiệt độ cuối của vật liệu (0C)

tck : Thời gian một chu kì ép (s)

tck=tđk+tls+tthk=tp+tgiữ+tlùi+tng (s) Trong đó:

tđk : Thời gian đóng khuôn (s)

tp: Thời gian phun (s)

tls: Thời gian làm sạch (s)

tthk: Thời gian tháo khuôn (s)

tgiữ: Thời gian giữ áp lực (s)

tlùi: Thời gian lùi của trục (s)

tng: Thời gian nghỉ của trục vít (s)

Ở đây tck chỉ phụ thuộc vào tls và nó được xác định bằng điều kiện truyền nhiệt trong khuôn

Mặt khác lượng nhiệt này được cấp qua thành xilanh vào vật liệu và được tính như sau:

Q1’’= D.L ttb (kcal.s-1) Trong công thức này:

L: Chiều dài xilanh ở phần truyền nhiệt (cm)

Ở đây chế độ truyền nhiệt là ổn định, đối lưu cưỡng bức dọc theo thành xilanh Khi Re<105 phương trình chuẩn số là:

Nu=0,76.Re0,5.Prt0,43.(Prt/Prv)0,25

Khi Re>105 thì ta có phương trình:

Nu=0,37.Re0,8.Prt0,43.(Prt/Prv)0,25Trong công thức này Nu là chuẩn số Nuy-xen: Nu=

Re= : Chuẩn số Rây Nôn

Prt= : Chuẩn số Pran của tường

Prv= : Chuẩn số Pran của vật liệu

Ở đây:

s: Chu vi của xilanh (cm) : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu (Kcal/cm-2.s-1.0C) v: Vận tốc của vật liệu trong xilanh (cm.s-1)

: Khối lượng riêng của vật liệu (kg.cm-3) : Nhiệt dung riêng của thành xilanh (Kcal/cm-2.s-1.0C)

ttb: Hệ số nhiệt trung bình của vật liệu và thành xilanh (0C)

ttb= (0C)

=txl-tđ

= txl-tcTrong đó:

14

txl: Nhiệt độ thành ngoài xilanh

tđ,tc: Nhiệt độ đầu và cuối của vật liệu

D/ Tính toán bền cho trục vít

Khi trục vít làm việc đồng thời chịu 3 tải trọng là uốn do trọng lượng bản thân,nén do lực chiều trục và xoắn do sức cản vòng của vật liệu Vì vậy khi kiểm tra bền cho nó ta phải kiểm tra theo cả hai điều kiện bền và ổn định, trước hết ta xác định

hệ số dẻo của trục:

Trong đó:

b: Hệ số liên kết, ở đây ta chọn b=2 L: Chiều dài trục vít (cm)

: Ứng suất cho phép về bền của vật liệu làm vít (kg.cm-2)

max: Ứng suất nén lớn nhất sinh ra trong trục vít do sự uốn của trọng lượng và sự nén của áp suất (Kg.cm-2)

16

Mx=97400 (Kg.cm-2) N: Công suất động cơ để quay trục vít (kw)

n: Số vòng quay của trục vít (vg/phút)

Hiệu suất bộ truyền động

Wp: Mômen cản trượt của trục vít (cm3)

Độ võng của trục vít khi chịu tải trọng sẽ là:

Khi cần kiểm tra trục vít theo điều kiện ổn định:

-1: Ứng suất cho phép khi uốn do tải trọng thay đổi cả về giá trị lẫn dấu (Kg.cm-2)

M: Mômen uốn tại tiết diện nguy hiểm

Mx: Mômen xoắn trên trục vít (kg.cm)

Hệ số kể tới sự thay đổi khác nhau của ứng suất uốn và xoắn

Ta có mômen uốn được tính như sau:

0 : Là ứng suất cho phép đối với tải trọng thay đổi về giá trị (Kg.cm-2)

2.3.5.Giới thiệu một số loại máy ép

Hình 2:Máy ép gạch ngói

Hình 7:Máy dập nổi Hình 8:Máy ép bùn băng tải

Hình 8

Hình 9 :Máy ép dầu

20

3.1 Phương pháp nghiêng cứu lí thuyết

Dựa vào các lí thuyết ép cơ bản của các vật liệu thực phẩm rời, các chất dẻo trong công nghiệp…được trình bày trong phần tra cứu tài liệu nghiêng cứu lí thuyết ép một số máy ép có sẵn, chúng ta nhận thấy rằng có thể thiết kế chế tạo ra một mẫu máy

ép phù hợp với từng loại nguyên liệu với những đặc tính lí hóa của nó

3.2 Phương pháp thiết kế và lựa chọn phương án

- Phương án 2: loại máy ép dùng bộ phận truyền động bằng cơ khí (trục khuỷu hay trục vít) Loại máy này có những ưu điểm như: cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ hơn Tuy nhiên máy lại mau bị mòn do ma sát các ổ trục Do đó loại máy ép này sẽ phù hợp với việc ép trấu làm nhiên liệu Nhưng trong loại máy ép truyền động bằng cơ khí này lại có nhiều kiểu nén ép bằng phương pháp nén đẩy hoặc ép đùn nhờ vào trục khuỷu, cam lệch tâm hay trục xoắn:

+ Phương án 2.1: Máy ép bằng trục khuỷu

Hình 10: Máy ép bằng trục khuỷu

Máy có độ rung lớn do trong quá trình ép đẩy tồn tại lực quán tính và tịnh tiến,do đó máy có tuổi thọ thấp, máy lại có nhiều chi tiết kết cấu phức tạp khó vận hành thao tác trong quá trình làm việc chỉ có nửa chu kì sinh công có ích nên hiệu suất thấp

+ Phương án 2.2: Máy ép bằng trục vít xoắn

Hình 11:Máy ép bằng trục vít xoắn

Máy có cấu tạo đơn giản, quá trình nén ép bằng phương pháp ép đùn nên máy chạy êm, làm việc và sinh công liên tục với hiệu suất cao Tuy nhiên máy lại dễ mài mòn do ma sát ở các ổ trượt, để khắc phục nhược điểm này ta dùng ổ trượt có dầu ép (vì bề mặt trượt có lớp dầu ngăn cách nên không xáy ra hiện tượng trượt kim loại)

B/ Lựa chọn phương án

Trong hai phương án trên ta nhận thấy máy ép trục vít có nhiều ưu điểm và phù hợp hơn so với máy ép trục khuỷu theo yêu cầu thiết kế do đó ta chọn máy ép trục vít làm cơ sở thiết kế

3.3 Phương pháp chế tạo

Máy ép trấu được vạch định thành các cụm chi tiết sau:

- Cụm chi tiết dạng vỏ hộp: vỏ máy và máng cấp liệu

- Cụm chi tiết dạng trục: trục trung gian

- Cụm chi tiết truyền động: puli

- Cụm chi tiết lắp ghép: mối ghép bulông, mối ghép hàn

22

3.4 Phương pháp lắp ghép

Ghép các chi tiết máy lại theo trình tự hợp lí căn cứ vào vị trí của chúng trên bản vẽ lắp

3.5 Phương pháp khảo nghiệm

Khảo nghiệm theo các nội dung cơ bản sau:

- Khảo nghiệm để kiểm tra chất lượng ráp máy

- Khảo nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đến các chỉ tiêu kinh tế

kĩ thuật

- Khảo nghiệm so sánh với các máy có trên thị trường

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Cơ sở thiết kế máy ép trấu Ø100 NS 200kg/h

4.1.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình nén ép

A/ Kích thước hạt trấu

Như đã giới thiệu trong phần tra cứu tài liệu Trấu thường có nhiều loại, tùy từng loại,trấu thường có chiều dài 5÷10 mm ngang từ 1/2÷1/5 chiều dài và góc nghỉ trấu thường từ 350÷500

B/ Độ ẩm nguyên liệu

Trong quá trình nén ép trấu dùng nguyên liệu ta không dùng keo, cho nên trong quá trình ép ta phải gia nhiệt để trấu tự tạo ra chất kết dính tự nhiên và các phần tử trấu liên kết lại với nhau

Nếu độ ẩm của nguyên liệu trấu quá thấp thì sự truyền nhiệt từ bộ gia nhiệt vào trong buồn ép chậm lại, không đồng đều, ảnh hưởng đến chất lượng Nếu độ ẩm cao thì lượng tiêu hao cho sản phẩm lớn, không kinh tế

C/ Khe hở giữa cánh vít , lòng máng và cánh xoắn

Trong phần thiết kế chúng ta thiết kế cự li từ cánh xoắn đến xilanh là 5 mm để tạo ra áp lực lớn giữa xilanh và cánh vít giúp cho quá trình kết dính giữa các phần tử trấu được dễ dàng hơn Khe hở là yếu tố quan trọng quyết định một phần nào về sự kết dính giữa các phần tử trong buồn ép Khe hở càng lớn thì lượng hồi lưu trấu trong buồng ép càng lớn

D/ Hình dạng không gian của lòng mán và cánh xoắn

Bằng thực nghiệm người ta chứng minh được rằng, lòng mán có rãnh dọc hoặc xoắn bên trong thì máy làm việc với hiệu suất cao hơn lòng mán nhẵn Khi bước xoắn thay đổi và khe hở giữa lòng máng và cánh xoắn giảm dần sẽ tăng khả năng nạp đầy

và giảm lượng hồi lưu của nguyên liệu Vì vậy năng suất thực tế sẽ tăng

E/ Tốc độ quay của trục xoắn

Tốc độ quay của trục xoắn tỉ lệ thuận với năng suất máy Do đó khi trục xoắn

có số vòng quay lớn nguyên liệu được nén ép vào khuôn nhanh, nếu chiều dài khuôn

ép ngắn thì thời gian gia nhiệt cho một sản phẩm không đạt yêu cầu sẽ ảnh hưởng đến