NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY TRỘN PHÂN HỮU CƠ VI SINH NĂNG SUẤT 10 TẤNGIỜ

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY TRỘN PHÂN HỮU CƠ VI SINH NĂNG SUẤT 10 TẤN/GIỜ Tác giả Trần Thị Thu Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành Cơ Khí Chế Biến Nông Sả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY TRỘN PHÂN HỮU

CƠ VI SINH NĂNG SUẤT 10 TẤN/GIỜ

Họ và tên sinh viên: TRẦN THỊ THU

Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM

Niên khóa: 2007 – 2011

Tháng 6 /2011

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY TRỘN PHÂN HỮU CƠ VI

SINH NĂNG SUẤT 10 TẤN/GIỜ

Tác giả

Trần Thị Thu

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 Nguyễn Như Nam

Tháng 06 năm 2011

LỜI CẢM TẠ

Em xin chân thành cảm ơn: Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ và các thầy cô trong Khoa đã trang bị, truyền đạt những kiến thức mới, những kinh nghiệm quí báu về cách sống, phương pháp làm việc và nghiên cứu trong suốt quá trình học tập và phấn đấu tại trường

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Như Nam, cán bộ giảng dạy Khoa Cơ Khí  Công Nghệ, đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp này

Xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ em trong suốt thời gian

thực hiện đề tài

TÓM TẮT

Đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy trộn phân hữu cơ vi sinh năng suất 10 tấn/giờ ” được tiến hành tại khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian thực hiện đề tài từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2011

Kết quả thu được gồm:

o Khoảng cách từ vành đai đến đầu thùng: a = 930 mm

o Khoảng cách giữa 2 vành đai: b = 2630 mm

 Động cơ:

o Công suất động cơ: Nđc = 5,5 kW

o Số vòng quay của động cơ: n = 960 vòng/phút

- Tỷ số truyền:

o Tỷ số truyền bộ truyền đai: iđai = 1,09

o Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng: ibr = 5

o Tỷ số truyền hộp giảm tốc: ih = 7

- Bộ truyền đai

o Đường kính bánh chủ động: D1 = 140 mm

o Đường kính bánh bị động: D2 = 160 mm

o Chiều dài đai: L = 1060 mm

- Bộ truyền bánh răng hở:

o Mô đun của cặp bánh răng để hở: m = 5

o Khoảng cách trục hai bánh răng: A = 240 mm

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

Cảm tạ ii

Tóm tắt iii

Mục lục v

Danh sách các hình viii

Danh sách các bảng ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích đề tài 2

Chương 2.TỔNG QUAN 3

2.1 Đối tượng nghiên cứu 3

2.1.1 Phân hữu cơ vi sinh 3

2.1.2 Công nghệ sản xuất phân vi sinh 3

2.1.3 Một số tính chất cơ lý của hỗn hợp trộn 5

2.2 Máy trộn phân hữu cơ vi sinh 5

2.2.1 Cấu tạo máy trộn thùng quay 5

2.2.2 Nguyên lý làm việc 7

2.2.3 Lý thuyết tính toán thiết kế 7

2.3 Lý thuyết tính toán máy trộn thùng quay 13

2.3.1 Số vòng quay của thùng 13

2.3.2 Thời gian trộn 15

2.3.3 Chiều dài thùng trộn 15

2.3.4 Năng suất của máy trộn thùng quay 15

2.3.5 Công suất của máy trộn thùng quay 16

2.3.7 Vành đai 18

2.3.8 Tính con lăn đỡ 18

2.4 Một số máy trộn phân hữu cơ vi sinh 19

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 Nội dung nghiên cứu 22

3.2 Phương pháp nghiên cứu 22

3.2.1 Phương pháp thiết kế 22

3.2.2 Phương pháp chế tạo 22

a) Công nghệ chế tạo các chi tiết họ hộp 23

b) Công nghệ chế tạo các chi tiết họ trục 23

c) Công nghệ chế tạo các chi tiết họ càng 23

3.3 Phương pháp khảo nghiệm 24

3.3.1 Dụng cụ và phương pháp đo 24

3.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 24

3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 24

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

4.1 Cơ sở thiết kế 25

4.1.1 Các dữ liệu thiết kế 25

4.1.2 Lựa chọn mô hình máy thiết kế và sơ đồ động 25

4.2 Tính toán thiết kế bộ phận trộn 27

4.2.1 Tính toán đường kính thùng trộn 27

4.2.2 Tính số vòng quay làm việc của thùng trộn 28

4.2.3 Tính chiều dài thùng trộn 28

4.2.4 Bề dày thùng trộn 28

4.2.5 Khoảng cách giữa các vành đai 28

4.2.6 Tính vành đai 28

4.2.7 Xác định đường kính ngỗng trục lắp con lăn 29

4.2.8 Tính công suất của máy trộn 30

4.3 Tính toán thiết kế bộ phận truyền động 31

4.4 Công nghệ chế tạo 44 4.4.1 Công nghệ chế tạo thùng trộn 44

4.4.2 Công nghệ chế tạo máng cấp liệu 46

4.5 Nhận xét kết quả thực hiện đề tài 48

Hình 2.6: Sơ đồ lực tác dụng lên con lăn

Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo máy trộn côn đứng

Hình 2.8: Sơ đồ sấu tạo máy trộn kiểu vít nằm ngang

Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo máy trộn có trục thẳng đứng

Hình 4.1: Mô hình máy trộn thùng quay thiết kế

Hình 4.2: Biểu đồ momen

Hình 4.3: Phản lực tác dụng lên trục trung gian

Hình 4.4: Máng cấp liệu của máy trộn

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính D của thùng trộn Bảng 4.1: Phân phối công suất cần thiết của các trục và tỷ số truyền

đã ra đời, đây là sản phẩm quá trình lên men vi sinh của than bùn và các phế thải nông nghiệp Phân vi sinh có lợi thế là giá thành rẻ, an toàn, “thân thiện” với môi trường và nguồn nguyên liệu dồi dào có sẵn trong nước, nên hiện nay phân vi sinh đã được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp

Trong sản xuất nông nghiệp phân bón giữ vai trò rất quan trọng, người dân ta thường có câu: “nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống” Tuy Việt Nam là nước nông nghiệp nhưng lượng phân bón chủ yếu là dựa vào nhập khẩu Hiện nay, người dân chủ yếu sử dụng phân hóa học để bón cho cây trồng, việc này vừa tốn rất nhiều tiền, còn gây ra ô nhiễm môi trường và làm cho đất nhanh bị thoái hóa

Ở nước ta cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp, thì công nghệ sản xuất phân hữu cơ rất phát triển Đặc biệt là ngành sản suất phân vi sinh Loại phân này được chế biến từ nhiều chất hữu cơ khác nhau như: bả bùn, rác thải sinh hoạt, men vi sinh từ các nhà máy đường…

Dây chuyền sản xuất phân hữu cơ vi sinh gồm nhiều công đoạn Trong đó công đoạn trộn các nguyên liệu đóng vai trò quan trọng do quá trình trộn giúp làm đều các thành phần trong sản phẩm và tăng chất lượng sản phẩm Các chất cặn bã trong quá trình chế biến đường sẽ được mang đi ủ và đem đi nghiền rồi sàng lọc để chọn được kích thước theo yêu cầu Sau đó trộn với các thành phần hỗn hợp khác và men vi sinh cho ra thành phẩm

Được sự cho phép của khoa Cơ Khí- Công nghệ dưới sự hướng dẫn của thầy

T.S Nguyễn Như Nam, em đã thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy trộn

phân hữu cơ vi sinh năng suất 10 tấn/giờ ”

1.2 Mục đích đề tài

Mục đích luận văn là nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy trộn phân vi sinh năng suất 10 tấn/giờ Mục đích của máy cần thiết kế là:

- Máy gọn nhẹ, tốn nguyên liệu sắt thép tối thiểu nhất

- Năng suất máy, công suất máy cao

- Mức điện năng tiêu thụ ít

- Giá thành rẻ

- Không gây ô nhiễm môi trường

- Độ trộn đều cao, đảm bảo chất lượng sản phẩm

- Sử dụng thuận tiện và an toàn lao động

- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa

Để thực hiện được những mục tiêu trên, nhiệm vụ của luận văn gồm:

- Tra cứu tài liệu phục vụ đề tài

- Lựa chọn nguyên lý làm việc và mô hình máy thiết kế

- Tính toán thiết kế máy theo mô hình đã chọn

- Lập bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp của máy

- Tham gia chế tạo

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Phân hữu cơ vi sinh

Phân vi sinh là tập hợp một nhóm vi sinh vật, hoặc nhiều nhóm vi sinh vật, chúng được nhân lên từ các chế phẩm vi sinh và tồn tại trong các chất mang không vô trùng, nhằm cải tạo đất và cung cấp các chất dinh dưỡng dễ tiêu từ quá trình cố định đạm hay phân hủy các chất khó tiêu thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng, góp phần nâng cao năng suất hay chất lượng nông sản

Phân hữu cơ chứa các nguyên tố dinh dưỡng: đạm, lân, kali, magiê, natri,…, các nguyên tố vi lượng (đồng, kẽm, mangan, coban, bo, môlipden, ) nhưng ở hàm lượng không cao Phân hữu cơ được sản xuất nhờ quá trình lên men phân giải các nguyên liệu hữu cơ

Phân hữu cơ vi sinh là phân trộn cơ học giữa phân hữu cơ và phân vi sinh Do hàm lượng dinh dưỡngcủa phân hữu cơ không cao, nên phân hữu cơ vi sinh chủ yếu dùng để bón lót hoặc dùng làm nguyên liệu để sản xuất phân hợp hữu cơ vi sinh Phân

vi sinh là dạng hỗn hợp ướt, độ ẩm tương đối cao

2.1.2 Công nghệ sản xuất phân vi sinh

Quá trình chế biến phân hữu cơ vi sinh thực chất là quá trình biến đổi sinh hóa các nguyên liệu hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật trong điều kiện hiếm khí Kết quả của quá trình này là nguyên liệu ban đầu được chuyển hóa thành mùn hữu cơ vi sinh (MHCVS) Quá trình biến đổi hóa sinh nguyên liệu hữu cơ được giới thiệu hình 2.1

Vi sinh vật Năng lượng Tỏa nhiệt

Chất hữu cơ (than bùn, bã bùn)

Phân hủy

CO 2 , H 2 O

Tổng hợp MHCVS

O 2 , H 2 O

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình biến đổi hóa sinh nguyên liệu hữu cơ.

Bùn cặn hữu cơ, than

bùn đem khử mùi,

phơi khô, nghiền, sàng

tách tạp chất

-Giống vi sinh vật gốc

-Môi trường dinh dưỡng

-NPK, vi lượng, chất kích thích sinh trưởng

Phối trộn nguyên liệu

Ủ hảo khí (cưỡng bức) đảo trộn định kỳ

Nghiền,sàng phân loại

Hình 2.2: Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh

2.2 Máy trộn phân hữu cơ vi sinh

2.2.1 Cấu tạo máy trộn thùng quay

Do yêu cầu của vật liệu đưa vào phải rời xốp, độ kết dính nhỏ và cho phép làm dập nát Máy trộn loại này chủ yếu làm việc gián đoạn, nhưng đối với loại thùng nằm ngang cũng có thể làm việc liên tục Cấu tạo của máy gồm: thùng trộn, bộ phận dẫn

động và bộ phận đỡ (khung máy)

Thùng trộn có nhiều cách bố trí và có nhiều hình dạng khác nhau để tạo ra dòng vật liệu chuyển động khác nhau theo yêu cầu công nghệ Thông thường là hình trụ nằm ngang (hình 1a) hoặc thẳng đứng (hình 1b) Loại này dễ chế tạo, dễ lắp ráp, dễ điều chỉnh Để trộn sản phẩm thật mãnh liệt và khi trộn cho phép nghiền, người ta dùng thùng quay lục giác nằm ngang (hình 1c) Loại thùng quay hình trụ chéo (hình 1f) bảo đảm trộn nhanh chóng và chất lượng cao vì ở đây thực hiện đồng thời cả trộn chiều trục lẫn trộn hướng kính, cả trộn khuếch tán lẫn trộn đối lưu, va đập và nghiền

Loại thùng hình trụ kép chữ V (hình 1g) dùng khi cần trộn hiệu quả cao Máy dùng để trộn các hỗn hợp có yêu cầu độ trộn đều cao như premix, thuốc thú y dạng bột,… Ở loại máy trộn này có đầy đủ cả năm quá trình trộn đã nêu

Máy trộn hình nón gồm hai hình nón cụt nối với ống hình trụ, trục quay thường

đi qua theo đường kính ống (hình trụ), hay trong những trường hợp riêng có thể trùng với đường tâm của hình trụ Trong loại máy trộn này, hiệu quả trộn được tăng lên nhờ trộn được vật liệu rời dọc theo bề mặt thay đổi của hình nón Trên hình 1d và 1e trình bày cấu tạo máy trộn hình côn đứng và máy trộn hình côn ngang

Hình2.3: Các dạng máy trộn thùng quay

a Kiểu trụ nằm ngang, b Kiểu hình trụ thẳng đứng, c Kiểu lục giác nằm ngang

d Kiểu hình côn đứng, e Kiểu hình côn nằm ngang, f Kiểu hình trụ chéo

g Kiểu chữ V, h Kiểu nồi

Máy trộn dạng nồi quay (hình 1h) gồm chủ yếu có bình chứa dạng lập phương quay trên trục nằm ngang với đường tâm quay của bình chứa trùng với đường chéo chính của nó Việc sử dụng hình dạng lập phương thay cho dạng hình trụ là do ở trong những hình trụ dài khó đảm bảo việc trộn đều và tháo sản phẩm nhanh chóng Trộn trong nồi quay rất có hiệu quả và còn có thể tăng thêm hiệu quả mạnh hơn nhờ lắp thêm những cánh đảo quay theo hướng ngược chiều quay của nồi

Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo của máy trộn thùng quay

1 Cửa nạp liệu; 2 Thùng trộn; 3 Vành răng; 4 Bánh răng

5 Động cơ; 6 Con lăn đỡ ; 7 Cửa ra liệu

2.2.2 Nguyên lý làm việc

Cho hỗn hợp cần trộn vào cửa 1 vào thùng trộn Và thùng trộn quay vật liệu được trộn đảo đều với nhau Sau một thời gian hỗn hợp trộn được đưa ra cửa 7 ra ngoài

2.2.3 Lý thuyết tính toán thiết kế

a Khái niệm

Trộn là quá trình kết hợp các khối lượng của các vật liệu khác nhau với mục đích nhận được một hỗn hợp đồng nhất, nghĩa là tạo thành sự phân bố đồng nhất của các phân tử ở mỗi cấu tử trong tất cả các khối lượng hỗn hợp, bằng cách sắp xếp lại chúng dưới tác dụng của ngoại lực Hỗn hợp tạo ra như thế để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi khối lượng

b Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn

* Đường kính tương đương của hạt:

Các hạt vật liệu thường có hình dạng không đều và không phải là hình cầu nên kích thước dài của chúng theo những chiều khác nhau rất khác nhau Vì vậy người ta dùng đường kính tương đương dtđ để đặc trưng cho kích thước hạt Yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu suất quá trình trộn là khối lượng hạt, nên việc xác định đường kính hạt cần có khối lượng

Trong đó: m – khối lượng hạt, [g]

ρ – khối lượng riêng của hạt, [g/mm3] Nếu vật liệu rời bị chặn trên lỗ sàng có kích thước a1 và a2 thì đường kính tương đương được xác định theo công thức:

dtđ = a1a2 (2-2) Nhờ phân loại bằng sàng mà nhận được N phần có đường kính tương đương dtđ1

và dtđ2, v.v… cùng với các phần có khối lượng tương ứng x1, x2, …, xn Như vậy đường kính tương đương của cả tập hợp này có thể xác định gần đúng theo công thức:

x d x

có đường kính nhỏ hơn hoặc bằng d, khi d = dmin có Qr(d) = 0, còn khi d = dmax có Qr(d)

= 1 Hàm phân bố mật độ qr(d) biểu thị của hạt ở tại kích thước d và giá trị của qr(d)càng lớn khi mật độ hạt tại kích thước d càng lớn Quan hệ giữa Qr(d) và qr(d) được xác định theo công thức:

qr(d) =

) (

) (

d d

dQ r d

hay Qr(d) = d

d d

r d d q

min

) (

)

Hình 2.5: Các hàm phân bố mật độ qr(d) và hàm phân bố tổng Qr (d)

a Hàm phân bố mật độ qr (d)

b Hàm phân bố mật độ Qr (d)

c Hàm phân bố mật độ qr (d) của phân bố chuẩn;

d Hàm phân bố mật độ qr (d) của phân bố lôgarit;

e Hàm phân bố mật độ qr (d) của phân bố RRS

Các loại vật liệu rời khác nhau có cấu trúc tuân theo những qui luật phân bố khác nhau Tập trung lại có thể quy về ba loại: phân bố chuẩn, phân bố lôgarit, phân

bố RRS (hình 2-1) Trong đó phân bố chuẩn, phân bố lôgarit dùng để mô tả các vật liệu hữu cơ (thực vật) được nghiền dùng làm thức ăn gia súc Hàm phân bố mật độ và phân bố tổng theo khối lượng của phân bố này có dạng:

2

d

d Z

e

lg lg

2 lg lg

min

2

2

ε = Vo/V = 1 – Vr/V (2-7) Trong đó: Vr – tổng thể tích của các hạt rắn trong lớp hạt

Độ rỗng của lớp hạt phụ thuộc vào cấu trúc lớp hạt và có thể thay đổi trong khoảng rộng Thí dụ độ rỗng của lớp hạt cầu có cùng đường kính và cấu trúc đơn vị được xác định theo công thức:

Độ rỗng của lớp hạt hình cầu có cùng đường kính và có cấu trúc ngẫu nhiên xác định theo công thức:

Trong đó: k – số tọa độ, nghĩa là số hạt gần kề một hạt bất kỳ

Trong tập hợp các hạt có cấu trúc ngẫu nhiên bao giờ cũng tồn tại một khoảng cách trung bình giữa các hạt ở cạnh nhau và được xác định bằng công thức:

B A

xA, xB – phần thể tích của cấu tử A và B trong hỗn hợp xi = Vri/Vr

K/, K//, K/// - các hệ số thực nghiệm và có giá trị:

) 1 ( ) 2 1 (

) 2 1 (

K// = 2 2 3

) 1 ( ) 3 (

) 3 (

) 1 (

Ở đây: ψ – tỉ số đường kính tương đương của hạt và có giá trị  1

Từ công thức (2-14) có thể tìm ra mối quan hệ giữa độ rỗng và chỉ số độ rỗng:

O/

m = 6.φ/γ.dtđ, [m2 / kg] (2-20)

O/v = 6φ.γ/dtđ.ρ, [m-1] (2-21) Trong đó: γ – khối lượng thể tích của vật liệu, [kg/m3];

ρ – khối lượng riêng của hạt, [kg/m3]

Bề mặt riêng của hỗn hợp các lớp hạt có đường kính tương đương khác nhau xác định theo công thức:

O/m = 

tđ

i i

Trong đó: τ - ứng suất tiếp;

τo - ứng suất tách (ứng suất tiếp ban đầu khi σ = 0);

σ - ứng suất pháp;

f – hệ số nội ma sát

Ứng suất tách chính là độ bền cắt ban đầu của môi trường vật liệu rời, nó là kết quả tác dụng qua lại của lực liên kết phân tử bên trong lớp hạt Khi kích thước của các hạt rất nhỏ, ứng suất tách có thể còn do các lực tĩnh điện tạo nên

Lớp hạt ẩm có ứng suất tách rất lớn và giá trị cực đại của nó có thể xác định theo công thức (khi không xét đến ảnh hưởng của trọng lực) :

τomax =

2

cos ) 1 ( 4 , 2

Trong đó: α – sức căng bề mặt của chất lỏng ở nhiệt độ trộn, [mN/m];

σ – góc thấm ướt của chất lỏng với bề mặt hạt rắn, (độ);

ε – độ rỗng khối hạt; 2,4 – hệ số lấy ở điều kiện trung bình

Đối với lớp hạt khô và bề mặt riêng tương đối nhỏ thì τo = 0, khi đó:

τ = f.σ → f = τσ -1 (2-25) Trong thực tế người ta dùng khái niệm góc ma sát trong φ có quan hệ với hệ số

Đối với lớp vật liệu đứng yên, góc ma sát trong tương ứng vói góc nghiêng φtđ Góc này rất dễ đo và thường có giá trị khoảng 30 ÷ 400

* Độ khuếch tán:

Độ khuếch tán là số nghịch đảo của kích thước từng phần tử của hỗn hợp Nếu hỗn hợp mà các thành phần có kích thước như nhau, thì gọi là hệ thống “Đơn khuếch tán” Các công trình nghiên cứu của XV Menhikov đã chứng tỏ rằng: nếu hỗn hợp gồm các cấu tử có phần tử mà kích thước càng bé và độ đồng đều về kích thước thì càng dễ dàng nhận được hỗn hợp đồng nhất và ngược lại

c Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình trộn hỗn hợp:

Đặc trưng cho chất lượng của quá trình trộn hỗn hợp là mức độ đồng nhất của hỗn hợp còn gọi là độ trộn đều hay mức độ trộn

V.V Kapharov đã đưa ra công thức tính mức độ đồng nhất của hỗn hợp như sau:

2 2 1 1

n n

Trong đó: n1 – số lượng mẫu kiểm tra có Bi < B0;

n2 – số lượng mẫu kiểm tra có Bi > B0;

Bi – nồng độ của muối kiểm tra ở mẫu I;

B0 – nồng độ của muối kiểm tra trong toàn bộ hỗn hợp;

θk1, θk2, θk – mức độ trộn

Nếu B1 = B0, ta có thể tính theo trường hợp nào cũng được

A.A Lapsin đã đưa ra công thức tính mức độ đồng nhất của hỗn hợp như sau:

θL1 = 



1 1 1

2

1 n i

i

B

B B

n với B1 > B0

θL =

2 1

2 2 1 1

n n

1

2 0

n i

i

Tỉ số: 100

B

 trong thống kê gọi là hệ số biến động

Bắt đầu quá trình trộn thì hệ số biến động bằng 1, còn mức độ trộn bằng 0 về cuối quá trình trộn thì θM → 1

d Cơ chế quá trình trộn:

Khi trộn vật liệu hạt, các hạt chịu tác dụng của những lực có hướng khác nhau

và chuyển động của hạt chính là hệ quả tác động hỗn hợp của các lực đó Ngoài ra cơ chế trộn còn phụ thuộc vào cấu trúc máy trộn và phương pháp tiến hành quá trình P.M.Latxei đã đưa ra 5 quá trình cơ bản trong các máy trộn như sau:

- Tạo các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng – Trộn cắt

- Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí nay đến vị trí khác – Trộn đối lưu

- Thay đổi vị trí của từng hạt riêng lẻ - Trộn khuếch tán

- Phân tán từng phân tử do va đập vào thành thiết bị - Trộn va đập

- Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp – Trộn nghiền

2.3 Lý thuyết tính tính toán máy trộn thùng quay Theo (TL – 1), Qúa trình và thiết bị khuấy trộn trong công nghiệp của Nguyễn Minh Tuyển

30

lt

n

F m R m      R, đồng thời hạt lại chịu tác dụng của lực

trọng trường G = mg Khi giá trị của hai lực này bằng nhau (hoặc lực ly tâm lớn hơn) hạt sẽ vượt qua vị trí cao nhất của thùng và không rơi xuống nữa nên vật liệu sẽ không được đảo trộn Vận tốc trong trường hợp này là vận tốc giới hạn và được xác định (xuất phát từ điều kiện Flt = G) theo công thức:

0,5 0, 7 15 21

[vg/ph]

Các thông số hệ số chứa hỗn hợp trong thùng trộn, tỉ số giữa đường kính và chiều dài thùng trộn, số vòng quay của cơ cấu trộn được trình bày trong bảng sau:

Bảng 2.1: Tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính D của thùng trộn

Các máy trộn Hệ số chứa

Tỉ số giữa đường kính và chiều dài thùng trộn L/D

Số vòng quay trong một phút



20 40

d t

K – hệ số, K = 200 – 300;

m – tỷ số giữa chu vi tiết diện viên phân vật liệu và chu vi tiết diện thùng

2.3.4 Năng suất của máy trộn thùng quay

a Đối với máy làm việc gián đoạn

p t

d x

V Q

m – tỷ số giữa chu vi của tiết diện viên phân vật liệu và tiết diện thùng

 - góc nghiêng của thùng so với phương ngang

t

 - thời gian trộn, [ph]

p

 - thời gian phụ, bao gồm thời gian nạp liệu n, thời giangia tháo liệu

và thời gian rửa r, [ph]

FT: Diện tích tiết diện thùng, [m2]

2.3.5 Công suất của máy trộn thùng quay

Công suất cần thiết để dẫn động máy trộn thùng quay xác định theo công thức:

N = N1 + N2 + N3, [kW] (2-37) Công suất N1 để khắc phục ma sát ở ổ trục của thùng quay và được xác định theo công thức:

N1 = 10-3.ftr.(mth +mlv)g.rng., [kW] (2-38) Trong đó:

m , m – khối lượng của thùng và của vật liệu rời, [kg];

rng – bán kính ngỗng trục, [m];

ftr – hệ số ma sát trong giữa ngỗng trục và ổ;

 - vận tốc góc của thùng, [1/s] Đối với ổ trượt ftr = 0,05 – 0,1 Công suất N2 để nâng sản phẩm trong thùng đến góc rơi tự nhiên có thể xác định theo công thức:

t

h g m

0 tn

R

Trong đó: R0 – khoảng cách từ trục quay đến trọng tâm viên phân vật liệu, [m]

t – thời gian nâng sản phẩm đến độ cao h:



tn

tn

 - góc nghiêng tự nhiên, rad

Thay các trị số của h tính theo công thức (2.40) và của t tính theo công thức (2.41) vào công thức (2.39) ta sẽ được:

N2 = 10-3.mvl.R0(1-costn)..g  1

tn

 , [kW] (2-42) Đối với máy trộn thùng quay làm việc liên tục có thể bỏ qua công suất để nâng vật liệu lên tới góc nghiêng tự nhiên

Công suất N3 để đảo trộn vậy liệu (nâng vật liệu đến góc đổ liệu) xác định theo công thức:

 - góc giữa bán kính trọng tâm tiết diện nằm nghiêng tự nhiên và phương thẳng đứng, [rad]

Trong các máy trộn thùng quay trụ chéo bán kính R0 và góc  là đại lượng biến đổi Vì vậy cần phải xác định tích số R0sin lớn nhất để có thể thể tìm được công suất N3max Theo Xokolov tích số này lớn nhất khi góc  = max và thỏa mãn với quan hệ dưới

1

ax ax

1 1

( 2 ) 2(0, 424 os )

tn

m m tn

R tg

2

tn m m

Trong đó R1: khoảng cách từ mặt thoáng vật liệu đến khối tâm vật liệu khi  = 0

Thay giá trị (R0sin)max này vào công thức (2-43) sẽ tìm được công suất N3max

2.3.6 Công suất động cơ

Công suất động cơ để dẫn động máy trộn được xác định theo công thức:

dc n

k N N

Chiều rộng b của vành đai

Để tính toán kích thước thiết diện ngang của vành đai, cần xác định chính xác đại lượng momen uốn lớn nhất phát sinh trên ổ đỡ ( hình 2.5) Khi góc   30 0 thì đại lượng momen uốn của vành đai bằng:

1

2 dtr

Trong đó: 2P1: tải trọng trên vành đai, N

Rdtr : bán kính trong của vành đai , m

A: Hệ số, mà đại lượng của nó phụ thuộc vào phương pháp ghép vành lấy như sau:

Trị số của momen uốn M tìm được và momen cản W đối với tiết diện của vành đai đã chọn có thể tìm được momen uốn lớn nhất

Chiều các lực tác dụng lên trục thẳng đứng , được:

Hình 2.6: Sơ đồ lực tác dụng lên con lăn

2.4 Một số máy trộn phân hữu cơ vi sinh

2.4.1 Máy trộn côn đứng

- Cấu tạo

Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo máy trộn côn đứng

1 Động cơ 3 Bộ truyền đai 5 Thùng trộn

2 Hộp giảm tốc 4 Bộ truyền xích 6 Cửa nạp và tháo liệu

- Nguyên tắc hoạt động

Vật liệu được cung cấp vào cửa nạp, đồng thời là cửa tháo liệu Khi thùng quay đưới tác dụng của lực li tâm, trọng lực và lực ma sát, hỗn hợp được đưa lên một góc nghiêng nào đó so với mặt phẳng nằm ngang thì hỗn hợp được trượt xuống theo hướng kính và hướng trục quay Quá trình này được lặp đi lặp lại nhiều lần làm cho hỗn hợp tiến dần đến cấu trúc ngẫu nhiên Sau một khoảng thời gian hỗn hợp được tháo ra ngoài

2.4.2 Máy trộn kiểu vít nằm ngang

- Cấu tạo: