TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THỦY SẢN
Tổng quan về ngành thủy sản thế giới
Ngành thủy sản toàn cầu đang chứng kiến sự tăng trưởng mạnh mẽ về quy mô, sản lượng và khả năng tiêu thụ Sản lượng thủy sản thế giới gia tăng hàng năm với mức tăng bình quân cao, chủ yếu nhờ vào hoạt động nuôi trồng Trong khi đó, sản lượng từ đánh bắt đang có xu hướng chững lại do chính phủ và các tổ chức khuyến khích nuôi trồng nhằm phát triển bền vững và bảo vệ môi trường Hoạt động đánh bắt bị hạn chế do trữ lượng thủy sản tự nhiên có hạn, điều này có thể ảnh hưởng đến cân bằng sinh thái và không được khuyến khích phát triển.
Ngành thủy sản dự kiến sẽ duy trì tỷ lệ tăng trưởng ổn định 5%, cho thấy nhu cầu về thủy sản vẫn không ngừng tăng cao Trong đó, thủy sản nuôi trồng tiếp tục chiếm ưu thế với hơn 53% tổng sản lượng.
Trong bối cảnh sản lượng thủy sản tăng, tiêu thụ cá tính trên đầu người cũng ghi nhận mức tăng khoảng 1%, đạt 20,5kg/năm Mặc dù giao dịch thủy sản ở các nước đang phát triển tăng trưởng tương đối chậm, nhưng các nhà sản xuất và thị trường tại các nước phát triển vẫn dẫn đầu xu hướng này Đặc biệt, Châu Âu đã có sự tăng trưởng đáng kể trong giao dịch thủy sản trong năm qua.
Năm 2016, nhu cầu tiêu thụ tăng chậm nhưng ổn định trong bối cảnh kinh tế duy trì tăng trưởng, dẫn đến giá trị giao dịch tăng lên Nguyên nhân một phần là do giá cao đối với một số sản phẩm như cá tuyết và cá hồi Na Uy là nước hưởng lợi chính từ tình hình kinh tế ổn định và xu hướng tăng giá trong lĩnh vực chế biến và xuất khẩu hải sản.
Cá ngừ và tôm, hai sản phẩm xuất khẩu chủ lực của các nước đang phát triển, đang chứng kiến xu hướng tăng giá, nhưng vẫn chưa đạt mức tăng lịch sử Trong khi đó, một số sản phẩm động vật thân mềm tiếp tục phát triển mạnh mẽ, với giá sò tăng vọt, ngược lại, giá cá rô phi lại có xu hướng giảm.
Ngành thủy sản toàn cầu đang có triển vọng lạc quan, mặc dù nhu cầu cao tại một số nền kinh tế mới nổi.
Top các nước chế biển và xuất khẩu thủy sản lớn nhất thế giới (2015)
Một số hệ thống máy chế biến thủy trên thế giới
Máy cắt đầu cá hồi:
Hệ thống vận chuyển cá:
Hệ thống phân loại cá ngừ tự động
Tổng quan về ngành thủy sản Việt Nam và vùng duyên hải miền Trung
1.2.1 Ngành thủy sản Việt Nam
Ngành thủy sản Việt Nam đóng góp khoảng 4% vào GDP và chiếm 21% trong cơ cấu nông - lâm - ngư nghiệp Trong những năm gần đây, xuất khẩu thủy sản đứng thứ ba sau dầu thô và may mặc, mang lại nguồn ngoại tệ lớn cho đất nước Tốc độ tăng trưởng kim ngạch xuất khẩu thủy sản đạt từ 10-15% mỗi năm trong 5 năm qua Theo FAO, Việt Nam được đánh giá là một trong những quốc gia có ngành thủy sản phát triển nhanh chóng, giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.
- Cung cấp thực phẩm, tạo nguồn dinh dưỡng cho người dân Việt Nam
- Đảm bảo an ninh lương thực, thực phẩm
- Chuyển dịch cơ cấu nông nghiệp nông thôn
- Tạo nghề nghiệp mới, tăng hiệu quả sử dụng đất đai
- Nguồn xuất khẩu quan trọng
- Đảm bảo chủ quyền quốc gia, đảm bảo an ninh quốc phòng ở vùng sâu, vùng xa, nhất là ở vùng biển và hải đảo
Ngành thủy sản Việt Nam đã có sự phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây, trở thành một trong 10 quốc gia hàng đầu thế giới về giá trị xuất khẩu thủy sản Từ năm 1990, kim ngạch xuất khẩu thủy sản của Việt Nam đã tăng trưởng liên tục, từ 205 triệu USD năm 1990 lên tới 6,2 tỷ USD vào năm 2012 Năm 2013, ngành thủy sản ghi nhận sản lượng ước đạt 6,05 triệu tấn, tăng 2,1% so với năm trước, trong đó sản lượng khai thác đạt 2,71 triệu tấn và nuôi trồng đạt 3,34 triệu tấn Dù gặp khó khăn, ngành vẫn duy trì tốc độ tăng trưởng, với tôm nước lợ đạt 548.000 tấn, tăng 12,3%, trong khi cá tra giảm 7,6%.
Trong năm 2013, diện tích nuôi tôm nước lợ ước đạt 666.000 ha, tăng 1,6% so với năm 2012, với sản lượng đạt 548.000 tấn, tăng 12,3% Trong đó, tôm sú có diện tích 600.000 ha và sản lượng 268.000 tấn, giảm 2,2% về diện tích và 11,3% về sản lượng, trong khi tôm thẻ chân trắng đạt 66.000 ha và 280.000 tấn, tăng 57,9% và 50,5% tương ứng Theo Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP), tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản cả nước ước đạt gần 6,9 tỷ USD, tăng 13% so với năm 2012 Mặc dù vậy, xuất khẩu thủy sản Việt Nam gặp nhiều khó khăn, ngoại trừ tôm, với kim ngạch xuất khẩu tôm tăng do giá tôm thế giới tăng mạnh và lần đầu tiên kim ngạch xuất khẩu tôm chân trắng vượt tôm sú Các thị trường nhập khẩu chính bao gồm Mỹ.
Liên minh châu Âu và Nhật Bản vẫn đang đối mặt với tình trạng suy thoái, trong khi ngành thủy sản Việt Nam gặp khó khăn do thiếu hụt nguyên liệu chế biến và sự suy giảm chất lượng nguyên liệu xuất khẩu Dự báo cho năm 2014, kim ngạch xuất khẩu thủy sản của Việt Nam có thể đạt khoảng 6,9 tỷ USD, trong đó tôm chiếm 3 tỷ USD, cá tra 1,6 tỷ USD và hải sản đạt khoảng 2,2 tỷ USD.
1.2.2 Giới thiệu về vùng duyên hải miền Trung
Vùng duyên hải miền Trung Việt Nam bao gồm 8 tỉnh/thành phố: Đà Nẵng, Quảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận và Bình Thuận, với tổng chiều dài bờ biển hơn 1.000 km Khu vực này có biển sâu gần bờ, nhiều eo biển, cửa sông, vũng và vịnh, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển ngành khai thác và nuôi trồng thủy sản.
Ngành chế biến thủy sản tại DUT.LRCC đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển của ngành thủy sản Việt Nam, đặc biệt ở các tỉnh duyên hải miền Trung như Đà Nẵng, Phú Yên và Khánh Hòa Các sản phẩm xuất khẩu chủ lực của khu vực này bao gồm tôm nuôi trồng ở Khánh Hòa và Đà Nẵng, cũng như cá ngừ đại dương đánh bắt xa bờ tại Phú Yên và Bình Định, mang lại nguồn thu ngoại tệ quan trọng cho các tỉnh Công ty Cổ phần Nha Trang Seafoods - F17 tại Khánh Hòa là một trong những đơn vị nổi bật trong lĩnh vực này.
Xí nghiệp Đông lạnh F32 thuộc Công ty Cổ phần Thủy sản và Thương mại Thuận Phước tại Đà Nẵng là một trong mười doanh nghiệp hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực xuất khẩu tôm.
Tìm hiểu về thực trạng sản xuất tại các xí nghiệp thủy sản ở khu vực Trung Bộ
1.3.1 Giới thiệu chung về tình hình và thị trường xuất khẩu
Thủy sản ngày càng trở thành một phần quan trọng trong chế độ ăn uống của con người nhờ vào giá trị dinh dưỡng cao Việt Nam sở hữu lợi thế lớn về tài nguyên biển với hơn 3000 km bờ biển, mang lại giá trị kinh tế cao từ ngành thủy sản.
Theo Tổng cục Hải quan Việt Nam, giá trị xuất khẩu thủy sản trong tháng 9 năm 2016 đạt 666 triệu USD, tăng 5,52% so với cùng kỳ năm 2015, nâng tổng giá trị xuất khẩu trong 9 tháng đầu năm lên 5,02 tỷ USD, tăng 5,08% Dự báo giá trị xuất khẩu thủy sản tháng 10 năm 2016 đạt khoảng 690 triệu USD, đưa tổng giá trị xuất khẩu 10 tháng lên khoảng 5,7 tỷ USD, tăng khoảng 3,6% so với cùng kỳ năm trước.
Trong 9 tháng đầu năm 2016, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc và Hàn Quốc là bốn thị trường tiêu thụ hàng đầu đối với thủy sản Việt Nam, chiếm hơn 54% tổng giá trị xuất khẩu thủy sản.
Hiện nay, để khẳng định vị thế trên thị trường toàn cầu, các doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu thủy sản tại Việt Nam đã tăng cường liên kết thông qua hiệp hội VASEP Khu vực Trung Bộ nổi bật với lợi thế lớn về đánh bắt và nuôi trồng thủy sản nhờ vào diện tích vùng biển rộng lớn.
Bảng 1.1: Số liệu thống kê sơ bộ của Tổng cục Hải Quan về xuất khẩu thủy sản 9 tháng đầu năm 2016
DUT.LRCC Đan Mạch 25.087.666 24.556.939 +2,16 Ấn Độ 14.429.050 13.676.664 +5,50
1.3.2 Thực trạng sản xuất a Quy trình chế bíên cá đông lạnh ở các xí nghiệp chế biến thủy sản ở Trung Bộ như sau:
Hình 1.2: Quy trình chế biến cá đông lạnh b Thực trạng các dây chuyền sản xuất chế biển thủy sản ở nước ta
Nền kinh tế nước ta còn hạn chế dẫn đến giá công nhân rẻ, trong khi chi phí máy móc nhập khẩu lại rất cao Do đó, hầu hết các công ty trong lĩnh vực chế biến cá và thủy sản đều ưu tiên sử dụng lao động con người cho phần lớn quá trình sản xuất.
Tại Khánh Hoà, nhiều công ty đang tìm kiếm máy móc hiện đại để nâng cao quy trình sản xuất và chế biến thuỷ sản Một số xí nghiệp như F115 và Trúc An đã áp dụng máy phân loại tôm, trong khi Đại Thuận sử dụng máy rửa kiểu thùng quay và băng tải Công ty chế biến thuỷ sản Cam Ranh cũng được trang bị nhiều thiết bị hiện đại Tuy nhiên, nhìn chung, việc sử dụng máy móc trong ngành này vẫn còn hạn chế.
QUY TRÌNH CHẾ BIẾN CÁ ĐÔNG LẠNH
Tiếp nhận nguyên liệu Phân loại sơ bộ Rửa sơ bộ Bảo quản chờ chế biến
Xử lý, chế biến Rửa sau chế biến Phân cỡ, phân loại, chỉnh hình
Cân-xếp khuôn Cấp đông Tách khuôn - mạ băng Bao gói, bảo quản
DUT.LRCC c Nhu cầu bức thiết sử dụng các dây chuyền sản xuất tự động hóa vào sản xuất và chế biến thủy sản
Rửa cá là bước đầu tiên khi cá được đưa tới nhà máy, sau quá trình ướp lạnh để đảm bảo chất lượng Nhiệt độ thấp giúp cá giữ được độ tươi ngon, do đó quá trình rửa cần phải nhanh chóng và sạch sẽ để tránh hỏng hóc do tiếp xúc với nhiệt độ môi trường Vì lý do này, cần thiết phải cơ khí hoá quy trình phân loại cá.
Ngày nay, ngành chế biến thủy sản phục vụ thị trường trong nước và xuất khẩu cần tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế nghiêm ngặt như ISO 22000:2005 và HACCP Để đảm bảo đạt được những tiêu chuẩn này, việc sử dụng máy móc chính xác là cần thiết hơn so với việc dựa vào cảm quan của con người.
-Giải phóng công nhân ra khỏi công việc nặng nhọc và gây hại đồng thời tăng năng xuất là mục tiêu mà mọi doanh nghiệp đều hướng tới
Do sự phát triển của công nghệ và nhu cầu nâng cao hiệu quả sản xuất, các doanh nghiệp chế biến thủy sản lớn đang chuyển sang sử dụng máy móc thay vì lao động thủ công Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế hạn chế, việc nhập khẩu máy móc từ nước ngoài có chi phí cao, vì vậy thiết kế và sản xuất máy móc trong nước trở thành một nhu cầu cấp thiết Điều này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao sức cạnh tranh cho sản phẩm thủy sản trên thị trường quốc tế.
Cơ sở của quá trình phân loại cá
Quá trình tác động cơ lý một hỗn hợp thành những thành phần chứa các nguyên liệu đồng nhất được gọi là quá trình phân loại hỗn hợp
Quá trình phân loại hỗn hợp được chia làm 2 quá trình nhỏ:
Làm sạch hỗn hợp nguyên liệu là quá trình phân chia nhằm loại bỏ tối đa các tạp chất, từ đó thu được khối lượng nguyên liệu đồng nhất về tính chất và chất lượng sử dụng.
- Phân loại là phân chia hỗn hợp nguyên liệu thành các thành phần khác nhau
1.4.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình phân loại
Hiệu quả làm việc của sàng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện khách quan từ nguyên liệu đầu vào và cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của sàng Kích thước và hình dạng của nguyên liệu được phân loại cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Kích thước và hình dạng của nguyên liệu sàng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả của quá trình sàng Việc lựa chọn kết cấu mặt sàng, bao gồm lưới đan, tấm đục lỗ hoặc thanh ghi, cần phải phù hợp với kích thước của nguyên liệu để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
DUT.LRCC cung cấp các loại mặt sàng tương ứng với từng hình dạng nguyên liệu, giúp tối ưu hóa quá trình phân loại Hình dạng và kích thước lỗ sàng được thiết kế phù hợp để đảm bảo hiệu quả trong việc phân loại nguyên liệu.
Tùy theo năng xuất và độ lớn của vật liệu mà ta chọn hình dạnh kích thước của lưới cho phù hợp dựa vào một số tiêu chí sau:
Lỗ sàng hình tròn giúp sản phẩm dưới lỗ đồng đều hơn Tuy nhiên, kích thước lớn nhất của hạt có thể chui qua lỗ tròn chỉ đạt khoảng 80-85% so với kích thước của hạt chui qua lỗ vuông cùng kích thước.
Khi sử dụng lỗ chữ nhật có bề rộng tương đương với kích thước lỗ vuông hoặc đường kính lỗ tròn, vật liệu sàng cần có kích thước lớn hơn Để đạt được kích thước vật liệu tương đương với lỗ tròn, bề rộng của lỗ chữ nhật chỉ nên chiếm 60-65% đường kính lỗ tròn Lưới và tấm sàng hình chữ nhật mang lại nhiều ưu điểm như tiết diện tự do lớn hơn, khối lượng nhẹ hơn, năng suất cao hơn và giá thành thấp hơn so với sàng có lỗ vuông và lỗ tròn Tuy nhiên, sản phẩm thu được từ sàng này có mức độ đồng nhất thấp hơn.
- Kích thước lỗ lưới được chọn từ kích thước vật liệu như sau:
+ Khi d < 5mm, lấy lớn hơn 0,5 ÷ 1 mm
+ Khi d = (5 ÷ 25) mm, lấy lớn hơn 1 ÷ 3 mm
+ Khi d > 25mm, lấy lớn hơn 3 ÷ 5mm c Đặc tính chuyển động của sàng
Trong quá trình di chuyển của nguyên liệu trên mặt sàng, các dạng chuyển động của khung sàng ảnh hưởng đến cách thức rơi của nguyên liệu Nguyên tắc cơ bản là vật liệu cần phải có khả năng trượt trên mặt sàng để quá trình sàng lọc diễn ra hiệu quả Sự khác biệt trong các dạng chuyển động của khung sàng dẫn đến sự khác nhau trong quá trình trượt và năng suất sàng lọc Độ dốc của mặt sàng cũng đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả của quá trình này.
Khi mặt sàng được đặt nghiêng, kích thước lỗ sàng sẽ giảm khi chiếu xuống mặt phẳng ngang Nếu độ dốc quá lớn, nguyên liệu sẽ đi qua sàng nhanh chóng, dẫn đến giảm hiệu suất Đặc biệt trong phân loại cá, độ dốc của mặt sàng rất quan trọng để cá có thể di chuyển liên tục trên bề mặt Bên cạnh đó, chiều dày của nguyên liệu cấp vào sàng cũng cần được chú ý.
Chiều dày lớp vật liệu trên sàng ảnh hưởng lớn đến hiệu suất phân loại; lớp vật liệu quá dày khiến cục vật liệu khó lọt qua, dù kích thước nhỏ Do đó, lớp vật liệu mỏng nâng cao hiệu quả sàng lọc, nhưng lại giảm năng suất do vật liệu di chuyển nhanh hơn và dễ nhảy ra ngoài Thực tế thường áp dụng quy tắc này trong quá trình sàng lọc.
- Khi kích thước của vật liệu d < 5 mm, thì bề dày lớp vật liệu h = (10 ÷15)d
- Khi kích thước của vật liệu d = (5 ÷ 50) mm, thì bề dày lớp vật liệu h = (5 ÷10)d
- Khi kích thước của vật liệu d > 50 mm, thì bề dày lớp vật liệu h = (3 ÷ 5)d f Biên độ và tần số dao động của khung sàng
Khi các điều kiện khác không đổi, việc tăng biên độ dao động có thể nâng cao năng suất đến một mức nhất định Tăng tần số dao động, trong giới hạn cho phép của công nghệ, giúp cải thiện năng suất và hiệu quả của quá trình sàng Độ ẩm của vật liệu có tác động lớn đến quá trình sàng, đặc biệt là lớp nước bên ngoài cục vật liệu Mặc dù độ ẩm thường cản trở quá trình phân loại, nhưng trong trường hợp phân loại cá, việc bổ sung nước lại hỗ trợ di chuyển của cá và giảm ma sát giữa cá và khung sàng.
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY
Yêu cầu đối với máy phân loại
Để đạt được hiệu quả sử dụng máy tối ưu, cần đảm bảo năng suất và hiệu quả cao, đồng thời tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí lao động vận hành Kích thước và diện tích chiếm chỗ của máy cần phải nhỏ gọn, sử dụng nước một cách tiết kiệm và giá thành chế tạo, lắp ráp, sửa chữa phải hợp lý Việc hoàn thiện sơ đồ kết cấu máy, lựa chọn thông số hợp lý và xây dựng hệ thống điện điều khiển hoàn chỉnh là điều cần thiết để đáp ứng các yêu cầu này.
Khả năng làm việc của máy là khả năng hoàn thành các chức năng đã định trong điều kiện ẩm ướt và môi trường a xít, đồng thời giữ được sự ổn định, tính bền mòn và khả năng chống gỉ tốt.
Độ tin cậy cao là đặc điểm quan trọng của máy móc hoặc chi tiết máy, cho phép chúng thực hiện chức năng đã được xác định Đồng thời, chúng cũng duy trì các chỉ tiêu sử dụng trong suốt thời gian hoạt động hoặc trong quá trình thực hiện khối lượng công việc đã được quy định.
Máy phân loại được thiết kế an toàn cho người sử dụng trong điều kiện bình thường, không gây ra tai nạn hay hư hại cho thiết bị xung quanh Tuy nhiên, do máy hoạt động trong môi trường ẩm ướt, cần chú ý đảm bảo an toàn tuyệt đối cho hệ thống điện để tránh chạm mạch, nổ và nguy hiểm cho con người.
Máy móc cần đáp ứng yêu cầu về công nghệ và kinh tế, bao gồm hình dạng, kết cấu và vật liệu chế tạo phù hợp với điều kiện sản xuất cụ thể Điều này đảm bảo kích thước và khối lượng tối thiểu, giảm thiểu vật liệu sử dụng và chi phí chế tạo, từ đó hạ giá thành sản phẩm Bên cạnh đó, máy cần tuân thủ quy tắc vệ sinh sản xuất, với bề mặt nhẵn bóng, đặc biệt là bề mặt tiếp xúc với cá, và thiết kế cửa thông hợp lý để dễ dàng vệ sinh.
Trong quá trình làm việc, tiếng ồn phát ra từ máy cần phải được kiểm soát không vượt quá giới hạn cho phép Để đạt được điều này, việc giảm cường độ rung động của các chi tiết là rất quan trọng, và có thể thực hiện bằng cách sử dụng các liên kết mềm như đệm đàn hồi, lò xo và khớp nối mềm.
Một số loại máy phân loại cá có trên thế giới
2.2.1 Máy phân loại cá tự động hoàn toàn
Cá được di chuyển rất nhẹ nhàng bằng một băng tải đến vị trí cần thiết sau đó cá rớt xuống đúng vị trí cổng phân loại có sẵn
Phương thức hoạt động nhẹ nhàng, điều chỉnh đơn giản
2.2.2 Máy phân loại cá của công ty Hà Nam Gelgoong Machinery Co,Ltd
- Kích thước băng tải chiều dài 500mm chiều rộng 220mm
- Khoảng cách giữa băng tải và mặt sàn 700mm
- Bộ điều khiển : màn hình cảm ứng 10 inch
- Kích thước cá : chiều dài < 350 chiều rộng < 200
- Tốc độ kiểm tra 100 lượt/ phút
2.2.3 Thiết bị tự động phân loại cá SDK AFGM0101
Máy phân loại có khả năng phân chia sản phẩm thành 3 nhóm kích thước từ 10 đến 600g và cho phép cài đặt một giá trị sử dụng Trong quá trình vận hành, người dùng có thể điều chỉnh độ nghiêng của thiết bị để tối ưu hóa hiệu suất Bên cạnh đó, số lượng sản phẩm phân loại có thể được điều chỉnh dễ dàng thông qua van.
2.2.4 Máy phân loại dùng cảm biến màu sắc CCD
Thông số kỹ thuật của máy :
- Áp dụng cao hơn độ phân giả chromatic cảm biến CCD, riêng biệt màu đỏ, xanh lá cây, xanh, màu xám và nhiều màu sắc khác tương ứng
- Độ nét cao trong vòng 0.02 mm có thể xác định tinh tế và độ chính xác cao
- Thiết bị hiện đại có thể hoàn thành tất cả các xử lý trong cùng 1 lúc
- Tốc độ xử lý cao , độ chính xác đảm bảo 99.98% DUT.LRCC
Các phương án thiết kế
2.3.1Phương án 1: Máy sàng rung một mặt sàng a Nguyên tắc
Cấu tạo máy sàng rung một mặt sàng được trình bày như trên hình 2.1
1.Động cơ 6 Mặt sàng 9 Đế máy
2.Hệ thống đai 7 Khung treo 10.Băng tải
3, 4 Hệ thống tạo rung 8 Lò xo 11 Khung sàng
5 Ổ bi Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo máy sàng rung 1 mặt sàng
Máy được thiết kế với khung sàng 11, hỗ trợ bởi hệ lò xo 8 trên bệ máy 9, cùng với ổ đỡ của hệ thống tạo rung để điều chỉnh biên độ dao động của sàng Trục truyền động quay qua bánh đai dẫn động 2 từ động cơ 1 Trên khung sàng, có thể lắp đặt mặt sàng phù hợp với yêu cầu phân loại, mang lại nhiều ưu điểm và một số nhược điểm nhất định.
Trong phân loại cá, đặc điểm nổi bật là khả năng chịu va đập kém và dễ bị nát Vì vậy, việc sử dụng máy sàng rung là giải pháp tối ưu nhất để đảm bảo chất lượng cá trong quá trình phân loại.
+ Năng suất cao, không gây kẹt, không làm nát cá
+ Phân loại được nhiều dạng cá
+ Mặt sàng nhẹ, năng suất sử dụng bề mặt cao
+ Tránh được hiện tượng quá tải, đảm bảo an toàn cho máy
+ Mức độ đồng đều còn hạn chế
Chế tạo mặt sàng cần độ chính xác cao để đảm bảo hiệu quả trong việc phân loại cá vừa và nhỏ Máy sàng rung là giải pháp lý tưởng, đáp ứng tốt các yêu cầu phân loại này.
2.3.2Phương án 2: Máy phân loại kiểu thùng quay a Nguyên tắc
Cấu tạo máy sàng thùng quay được trình bày như trên hình 2.3
1 Phễu tiếp liệu; 2.Sàng; 3.Trục quay; 4 Ổ đỡ
5.Thùng chứa sản phẩm trên sàng; 6.Thùng chứa sản phẩm dưới sàng
Máy phân loại kiểu sàng thùng quay là một thiết bị hình trụ làm từ thép tấm, có lỗ hoặc lưới sợi đan, được gắn trên khung hình trụ hoặc lăng trụ Thân thùng quay được đặt trên bộ phận đỡ kiểu vành đai con lăn hoặc ổ bi, với trục tâm 3 giúp cố định thùng vào trục nhờ các vành đai và moayơ Thiết bị này hoạt động nhờ truyền động từ trục tâm hoặc từ cặp bánh răng xung quanh thùng khi không có trục tâm Vật liệu được nạp vào thùng qua phễu tiếp liệu ở một đầu, trong khi sản phẩm trên sàng rơi vào thùng chứa ở đầu còn lại, và sản phẩm dưới sàng được thu gom vào thùng chứa khác.
Máy sàng thùng quay sử dụng các lưới sàng có kích thước lỗ khác nhau để phân loại vật liệu, có thể được xếp chồng hoặc nối tiếp Thân máy có hình dạng như hình trụ, lăng trụ lục giác hoặc hình nón cụt, thường được đặt nghiêng một góc để tối ưu hóa hiệu suất sàng.
4 o -7 o so với mặt phẳng nằm ngang Đối với các thùng quay hình nón cụt thường đặt nằm ngang với góc nón của thùng từ 10 o -15 o
Hình 2.4: Sơ đồ phân loại bằng sàng thùng quay a) Phân loại từ lớn đến nhỏ b) Phân loại từ nhỏ đến lớn b Ưu ,nhược điểm
Sàng thùng quay là thiết bị phổ biến để phân loại vật liệu khô, nhưng cũng hiệu quả trong việc phân loại cá nếu điều chỉnh tốc độ quay phù hợp Máy sàng thùng quay thường được sử dụng để phân loại cá có kích thước vừa và nhỏ.
+ Gây nát cá, phân loại được ít loại cá
+ Hệ số sử dụng bề mặt nhỏ:10-20%
2.3.3Phương án 3: Máy phân loại cá dùng băng tải và đĩa kẹp a Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Máy phân loại sử dụng băng tải và đĩa kẹp được thiết kế với các máng chứa cá trên băng tải Băng tải hoạt động liên tục nhờ vào bánh đai dẫn động Để đảm bảo mỗi máng chứa chỉ một con cá, tấm chặn được bố trí trên băng tải, giúp định hướng cá quay về phía đĩa kẹp.
Hệ thống vòi phun nước trong máng chứa cá giúp đẩy đầu cá nhô ra khỏi miệng máng, với áp lực nước xác định cho phép cá lớn nhô ra ít hơn, trong khi cá nhỏ nhô ra nhiều hơn Các đĩa kẹp tự động mở và quay 90 độ để thả cá vào các thùng chứa 6 và 7.
Khoảng cách giữa đĩa kẹp 4 và miệng máng chứa D1 phải nhỏ hơn khoảng cách giữa đĩa kẹp 5 và máng chứa Do đó, cá nhô ra ít sẽ được kẹp bởi đĩa kẹp 4, trong khi cá nhô ra nhiều sẽ được kẹp bởi đĩa kẹp 5 Cá lớn nhất không thể nhô ra khỏi máng chứa, vì vậy nó được xác định bởi ÐC.
DUT.LRCC băng tải vận chuyển tới thùng chứa 8 Tuỳ thuộc vào cá lớn hay nhỏ mà điều chỉnh khoảng cách D1 và D2 giữa đĩa kẹp và miệng máng chứa
1: Bang t?i 2: T?m ch?n 3: Máng ch? a cá 4,5: Ðia k?p 6,7,8: Thùng ch? a 9: Vòi phun 10: h?p gi?m t?c
Hình 2.5: Sơ đồ phân loại bằng băng tải và đĩa kẹp b Ưu, nhược điểm
+ Máy phân loại dùng băng tải và đĩa kẹp đảm bảo không gây nát cá
+ Phân loại với mức độ đồng đều cao
+ Máy hạn chế về mức độ phân loại, chỉ thường dùng để phân loại được 3 loại cá
+ Năng suất phân loại không cao, kết cấu khá phức tạp
+ Khó khăn trong việc hướng đầu cá về phía đĩa kẹp
2.3.4Phương án 4: Máy sàng chấn động lệch tâm a Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Cấu tạo máy sàng chấn động lệch tâm được trình bày như trên hình 2.6 ÐC
1 Lưới sàng 6 Puly đai 11.Đối trọng
2 Khung sàng 7 Cổ lệch tâm
Hình 2.6: Nguyên lý của máy sàng chấn động lệch tâm
Sự chấn động của sàng là do cấu tạo lệch tâm của trục gây ra, nên gọi là sàng chấn động lệch tâm
Máy được thiết kế với khung sàng hai bên, bên trong có lắp lưới sàng 1 Khung sàng được treo trên trục lệch tâm thông qua giá treo, được lắp đặt trên hai thành của khung sàng Trục lệch tâm được hỗ trợ bởi hai gối đỡ và có lắp hai bánh đà 10, trong đó mỗi bánh đà được trang bị đối trọng.
11 để cân bằng cho sàng khi chuyển động Trục lệch tâm được truyền chuyển động quay từ động cơ 5 thông qua bộ truyền puly đai 6
Mặt sàng được đặt nghiêng từ 18-20 độ, khi trục lệch tâm quay, sàng sẽ chuyển động theo quỹ đạo tròn với bán kính tương ứng với độ lệch tâm của trục.
+ Biên độ lắc từ 6 - 12mm
+ Tần số dao động khoảng từ 800-1400 dđ/phút b Ưu, nhược điểm
+ Biên độ dao động không phụ thuộc vào số lượng nguyên liệu cấp vào
+ Năng suất cao, không gây kẹt cá
+ Lực quán tính của khung sàng rất lớn do đó sẽ rất có hại cho ổ đỡ,động cơ, giá sàng và nền sàng
+ Việc chế tạo các mặt sàng với kích thước lớn gặp khó khăn
+ Gây ảnh hưởng tới chất lượng cá do sàng rung rất mạnh
2.4 Lựa chọn phương án thiết kế
Qua các phương án với những ưu, nhược điểm đã trình bày tôi chọn phương án MÁY SÀNG RUNG 1 MẶT SÀNG
Máy phân loại cá cần có tính cơ động cao để phù hợp với nhiều loại cá có hình dạng và kích thước khác nhau Điều này đòi hỏi khả năng thay thế nhanh chóng các bộ phận phân loại, đảm bảo hiệu quả trong việc xử lý từng loại cá.
Trong đồ án này, tôi chọn cá loại trung bình làm tiêu chuẩn, với hình dạng tương đối tròn và kích thước bề rộng từ 3cm đến 7cm.
Hình 2.7: Hình dạng sơ bộ của cá phân loại
2.5 Lựa chọn các cụm kết cấu máy thiết kế
2.5.1 Truyền động từ động cơ đến trục lệch tâm a Phương án 1 : sử dụng truyền động bằng khớp nối mềm
Ưu điểm của vật liệu này là khả năng biến dạng đàn hồi tốt, giúp giảm thiểu lực tác dụng và va đập hiệu quả Nó có khả năng giảm tải trọng và va đập một cách đáng kể, từ đó ngăn chặn tình trạng quá tải và bù đắp sai lệch tâm giữa các trục.
Trong quá trình sử dụng, truyền động bằng bộ truyền đai có nhược điểm là có độ rơ nhất định Phương pháp này cho phép truyền momen xoắn và tốc độ giữa hai trục, đồng thời có thể áp dụng cho khoảng cách lớn hơn so với bộ truyền bánh răng.
- Ưu điểm : + Việc truyền lực có tính đàn hồi
+ Chạy êm ít ồn và chịu sốc
+ Khoảng cách trục có thể lớn
+ Không cần thiết bôi trơn
+ Phí bảo dưỡng ít và có thể bảo vệ chi tiết máy khi quá tải
- Nhược điểm : + Bị trượt dây khi dây đai bị giãn nở qua đó tỷ số truyền không chính xác
+ Nhiệt độ sử dụng bị giới hạn
+ Thêm tải lên ổ trục do lực căng của dây đai
Với những ưu nhược điểm trên ta chọn sử dụng hệ truyền động đai để truyền động từ động cơ đến trục
2.5.2 Bộ phận tạo dao động rung a Phương án 1
Sử dụng hệ thống trục lệch tâm và quả lệch tâm tạo dao động rung
thiết kế kỹ thuật máy phân loại cá
Hệ thống mặt sàng
Mặt sàng bao gồm các thanh phân loại bố dạng nan quạt (hình 3.1), bao gồm các thông số như sau:
- Chiều rộng đáy nhỏ: B1 = 905mm
- Chiều rộng đáy lớn: B2 = 1545mm
- Khoảng cách giữa 2 thanh đầu nhỏ: h1 = 30mm
- Khoảng cách giữa 2 thanh đầu lớn: h2 = 70mm
- Khoảng cách giữa 2 đáy: L = 2400mm
Mặt sàng được phân thành 4 phần và cá thu được bao gồm 5 thành phần:
- Cá có bề rộng nhỏ hơn 40 mm
- Cá có bề rộng lớn hơn 40 tới 50 mm
- Cá có bề rộng lớn hơn 50 tới 60 mm
- Cá có bề rộng lớn hơn 60 tới 70 mm
- Cá có bề rộng lớn hơn 70 mm
Hình 3.1: Kết cấu mặt sàng (tất cả kích thước: mm)
3.1.3 Góc nghiêng của khung sàng
Góc nghiêng của khung sàng đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả và năng suất của quá trình sàng lọc Khi giảm góc nghiêng, tốc độ di chuyển của cá trên mặt sàng sẽ giảm, dẫn đến năng suất tăng nhưng hiệu quả lại giảm Ngược lại, nếu góc nghiêng quá lớn, hiệu quả sàng cũng không cao vì cá sẽ trượt nhanh trên bề mặt Do đó, để đảm bảo hiệu quả hoạt động của máy và sự trượt của cá, góc nghiêng tối ưu được chọn là α = 15 độ.
3.1.3 Tần số và biên độ dao động tối ưu
Tần số và biên độ dao động tối ưu của sàng phụ thuộc vào hình dạng quỹ đạo chuyển động, với ba yếu tố này ảnh hưởng đến năng suất và khả năng kẹt rãnh của cá Tốc độ và dạng quỹ đạo chuyển động là những yếu tố chính quyết định khả năng kẹt rãnh, khi tốc độ chuyển động của mặt sàng tăng lên, khả năng tránh kẹt rãnh cũng cải thiện Tuy nhiên, hiệu quả phân loại của sàng lại giảm do cá văng lên cao, dẫn đến số lần tiếp xúc giữa cá và mặt sàng giảm, làm giảm khả năng phân loại Quỹ đạo chuyển động của cá được mô tả qua hệ phương trình.
Góc nghiêng của mặt sàng được ký hiệu là α, trong khi tốc độ dao động của mặt sàng được ký hiệu là vo Phương trình chuyển động của cá tương tự như phương trình chuyển động trong bài toán ném một vật thẳng đứng với vận tốc đã cho.
Công thức vận tốc độc lập với thời gian t: 𝑣 2 -𝑣 𝑜 2 =2gh cosα
Vận tốc ban đầu lớn nhất khi v=0 là vo = 2.g.h.cos = 2.9,81.cos15 o = 3,37 m/s Trong đó: h = 0,25L = 0,25.2400 = 600mm = 0,6m
Với L là chiều dài khung sàng
Với h là chiều cao khung sàng.
Hệ thống trục lệch tâm
3.2.1 Xác định số vòng quay của trục lệch tâm
Máy gồm các thông số đã định sau:
+ Biên độ dao động của khung sàng: e = 7mm
+ Bán kính quay của quả lệch tâm: R = 200 mm
+ Tổng trọng lượng của sàng và cá khi máy họat động là 150 kg (Trong đó trọng lượng sơ bộ của cá trên mặt sàng là 100 kg)
Nguyên liệu chuyển động trên sàng theo quỹ đạo dạng elíp thì lực ly tâm P tác dụng lên cục vật liệu bằng: g
Cục vật liệu sẽ nhảy lên khỏi bề mặt lưới sàng khi lực ly tâm P vượt quá trọng lượng G của nó, điều này tạo điều kiện cho việc phân loại vật liệu.
Trong đó : k - hệ số sử dụng có hiệu quả; k = 1,5 ÷ 2,5; chọn k = 2,5 e - biên độ dao động của sàng, e = 7mm = 0,007m
Thay vào công thức (3-6) ta có: n = 30.
2 = 567 (vg/ph) Chọn n = 600 vg/ph
3.2.2 Trọng lượng quả lệch tâm
Trọng lượng quả lệch tâm được xác định theo công thức:
Trong đó: GS -Trọng lượng của khung sàng và cá, GS = 1500 N
R - Bán kính quay của quả lệch tâm, R = 200mm
3.2.3 Trục lệch tâm a Chọn vật liệu trục
Vật liệu: thép C45 tôi cải thiện
- Giới hạn bền kéo: σb = 800N/mm 2
- Giới hạn bền chảy: σch = 450N/mm 2
- Độ cứng: HB = 220 b Tính đường kính sơ bộ của trục
Theo công thức 7.2, trang 114 [2] ta có: dsb 3 n
Trong đó: N là công suất truyền động, NkW ( Tính toán ở phần 3.3) n - số vòng quay của trục, n = 600 vg/ph
C - Hệ số tính toán phụ thuộc vào vật liệu chế tạo, C = 130÷110
130 3 , ta chọn dsb = 40mm c Tính gần đúng
Với dsb = 40, Ta chọn ổ lăn trung bình có B = 23 mm
❖ Phác thảo kết cấu trục (hình 3.2):
Hình 3.2 mô tả kết cấu trục lệch tâm với các thông số kỹ thuật quan trọng: chiều dài đai ốc (a) là 40mm, chiều rộng quả lệch tâm (b) là 80mm, bề rộng vỏ bọc (v) là 150mm, bề rộng ổ bi (o) là 23mm, chiều rộng sàng phân loại (d) là 1545mm, bề rộng bánh đai (bđ) là 120mm, và bề rộng vỏ bọc ngoài quả lệch tâm (e) là 0mm Tổng chiều dài của trục cần được tính toán dựa trên các thông số này.
Lực ly tâm do quả lệch tâm sinh ra tác dụng lên trục sẽ là :
Với: - GQ: trọng lượng của đối trọng, GQ = 52,5N
- n : số vòng quay của trục, n = 600 vg/ph
- R: là bán kính quay của đối trọng, R = 0,2 m
Trục chỉ chịu mô men uốn theo phương y và phương x nên phản lực tại các ổ trục được tính như sau:
+ Mô men uốn theo phương y: ΣMA= 201,5.PQ + 1568.RB - (201,5 + 1568).PQ = 0
Tổng lực: 2PQ-RA-RB=0 RA= 4200N
Mô men uốn tại 2 gối A, B là :
+ Mô men uốn theo phương x: ΣMB= - 461,5.Pđ + 1568.PA = 0
MuB = 1608.461,5 = 742092 N.mm Vậy tổng mô men tại B là: Mtđ = ( 846300 2 +742092 2 )=1125577 N.mm
+ Đường kính trục tại 2 gối A và B được xác định theo công thức:
Theo bảng 51, trang 90 [2] ta có: P N/mm 2
Thay số vào (3-9) ta có: dA ≥ √ 856161
Tại vị trí 2 quả lệch tâm chọn: d = 50 mm
Tại vị trí lắp bánh đai chọn: d = 45 mm
Hình 3.3: Biểu đồ mô men của trục gây rung động
Xác định công suất động cơ và năng suất của máy
3.3.1 Xác định công suất động cơ
Năng suất tiêu hao cho máy chủ yếu là để tạo ra động năng cho khối sàng chuyển động, để thắng ma sát ở ổ đỡ trục gây rung động
❖ Công suất tạo ra động năng cho khối sàng chuyển động được tính theo (công thức 3.80, trang 90 [3] ta có:
- Ad : Động năng cung cấp cho máy sàng chuyển động trong một vòng quay của trục gây rung động (Nm)
Với + Gs :Trọng lượng của khung sàng và cá , G = 150kg = 1500N
+ n: Số vòng quay của trục gây rung động, n `0 vg/ph
+ a : Biên độ dao động, a = 7mm = 0,007m
Chu kỳ dao động của sàng do quả lệch tâm tạo ra lực ly tâm, kích thích bộ phận rung động trong thời gian một vòng quay của trục.
❖ Công suất để thắng ma sát ở gối đỡ trục gây rung động được xác định theo công thức:
+ f : hệ số ma sát trong ổ đỡ, f = 1
+V1: vận tốc tiếp tuyến ở ổ đỡ trục, m/s
Với r: là bán kính cổ trục (m), đường kính lắp ổ là Φ 60 nên r = 30mm = 0,03m + PQ: Lực ly tâm của quả lệch tâm, (N)
Thay các thông số vào ( 3-11) ta tìm được công suất Nms như sau:
❖ Công suất động cơ điện được xác định theo công thức :
Với η: là hiệu suất truyền động của động cơ, η = 0,85
Động cơ ĐK 62-4 là loại động cơ điện không đồng bộ ba pha, có rô to đoản mạch được đúc từ nhôm và được che kín Động cơ này có công suất định mức 10 kW và vận tốc quay đạt 1460 vòng/phút.
3.3.2 Xác định năng suất của máy phân loại
Năng suất phân loại của máy được xác định theo công thức:
+ B là chiều rộng của sàng khi cá mới được nạp vào sàng
B = 905mm = 0,905 m + h là chiều dày lớp cá trên sàng Máy phân loại cá có kích thước d = 30 ÷ 70mm nên ta chọn trung bình h = 50 mm = 0,05 m( h ≈ bề rộng của cá )
+ Khối lượng thể tích của cá, γ = γ0.k = 900 0,4 = 360 kg/m 3
( k: là hệ số không gian thể tích do khoảng trống của cá trên mặt sàng)
+ Vận tốc của cá chuyển động dọc theo chiều dài của sàng
= m/s α: là góc nghiêng của mặt sàng, α = 15 o n = 600 vg/ph e = 0,007 m Thay vào công thức ta có:
3.3.3 Thiết kế hệ lò xo đỡ
Máy phân loại cá hệ lò xo sử dụng lò xo để đỡ khung sàng, giúp tăng cường hiệu quả của quá trình dao động nhờ vào tính đàn hồi của lò xo.
Lò xo thường được sản xuất từ các loại thép như thép nhiều carbon, thép mangan và thép silic Trong số đó, thép nhiều carbon là vật liệu phổ biến nhất cho việc chế tạo lò xo xoắn ốc trụ.
Các thông số chính của lò xo như sau:
+ Đường kính dây: d = 10mm, b = 1300 Mpa,[𝜏] = 650𝑀𝑝𝑎 + Đường kính trung bình: D = 140mm,Dngoài = 150mm,Dtrong = 130mm + Chiều cao: Ho = 360, (Ho/D=2,5÷3)
+ Số vòng làm việc của lò xo: n = 12 + Bước t của lò xo: t = H/n = 360/12 = 30 mm
𝜋.0,01 3 =534,7(Mpa) ứng suất tổng :𝜏 = 𝜏 𝑐 +𝜏 𝑥 U3,7 (Mpa) thỏa mãn Đường kính lò xo : d ≥ 1,6 √ 𝐾 𝑤 𝐹 [𝜏] 𝑚𝑎𝑥 𝑐 = 1,6 √ 1,1 1500 ,13
Ta chọn đường kính lò xo d = 10mm là thỏa mãn
Với 𝐹 𝑚𝑎𝑥 = 1500N tải trọng tác dụng
10 = 13) Độ cứng chung của các lò xo thép theo phương thẳng đứng được xác định theo công thức
+ F là tổng trọng lượng của khung sàng và cá nằm trên mặt sàng:
G = 150 kg = 1500N + ∆𝐿:khoảng cách tối thiểu khi lo xo ở trạng thái cân bằng đến khi chịu nén (kéo) ∆𝐿 = |X-Xo |0mm
Thay vào công thức trên ta được:
0,03 = 50000 N/m Khung sàng được đỡ trên 4 lò xo, do vậy độ cứng của mỗi lò xo là:
3.3.4 Thiết kế hệ thống truyền động đai
Truyền động từ động cơ đến trục lệch tâm có thể sử dụng khớp nối mềm, nhưng với máy sàng rung, lực tác động lên ổ đỡ và máy rất lớn Do đó, tôi lựa chọn hệ thống truyền động bằng đai, vì đây là phương pháp truyền động mềm, giúp khắc phục những nhược điểm của khớp nối.
Truyền động đai là phương pháp hiệu quả để truyền chuyển động giữa các trục cách xa nhau, với ưu điểm nổi bật như kết cấu đơn giản và hoạt động êm ái Hệ thống này còn có khả năng bảo vệ các thiết bị máy móc và động cơ khỏi tình trạng quá tải đột ngột Đai thang, một loại chi tiết tiêu chuẩn, được sản xuất hàng loạt từ vật liệu vải cao su, mang lại độ bền và hiệu suất cao cho hệ thống truyền động.
Chọn tiết diện đai thang theo giá trị mômen xoắn trên trục dẫn
Hình 3.4: Thông số đai thang b Xác định đường kính bánh đai
- Chọn đường kính bánh đai nhỏ theo bảng 17 ( [2] – trang 92 )
- Kiểm nghiệm vận tốc bánh đai theo điều kiện
V = 1 4 1 m/s (3.16) n1 – số vòng quay trục dẫn : n1 = 1460 [vg/ph]
V < Vmax = 30 ÷ 35 [m/s] c Tính đường kính bánh đai lớn
1 = Với đai thang: hệ số trượt ζ = 0,02
- Số vòng quay trục bị dẫn
2 = − = − = [vg/ph] d Chọn sơ bộ khoảng cách trục ( A sb )
Khoảng cách trục Asb được chọn theo điều kiện
- Giả thiết vận tốc trượt của đai V > 4 m/s
- Chọn loại tiết diện đai B có: b x h = 22 x 13,5 [mm] bc = 19 [mm]
Diện tích tiết diện F = 230 [mm 2 ]
DUT.LRCC e Xác định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục A
- Tính chiều dài đai sơ bộ
Theo bảng 20 ( 2, trang 92 ) ta có:
- Kiểm tra số vòng chạy của đai theo điều kiện
- Xác định chính xác khoảng cách trục A theo L
- Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai :
- Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng :
A max = + = + = [mm] f Kiểm nghiệm góc ôm bánh đai
180 400 g Xác định số đai cần thiết
- Số đai cần thiết Z được xác định theo khả năng kéo của bộ truyền
F – diện tích tiết diện đai [mm 2 ] Tra bảng 17, 21, 12, 22, 23 (2 trang 94) ta có :
Chọn Z = 2 h Xác định kích thước bánh đai
Tra bảng 10-3, trang 257 [2] ta có: t = 26
- Đường kính ngoài cùng của bánh đai:
- Đường kính trong của bánh đai lớn:
Dt2 = Dn2 - 2.e = 410 - 2.21 = 368 [mm] i Xác định lực tác dụng lên trục sin 2
Thiết kế và tính toán hệ thống băng tải
Băng tải gồm có tấm băng kín uốn cong trên tang dẫn và tang căng, tấm băng này vừa làm nhiệm vụ kéo vừa là bộ phận tải liệu
Tấm băng chuyển động nhờ lực ma sát từ tang dẫn quay, với động cơ điện, hộp giảm tốc và các nối trục tạo thành cơ cấu truyền động Để làm sạch tấm băng, cần có bộ phận chặn ở tang chủ động, trong khi tấm băng được căng sơ bộ bởi bộ phận căng ở tang bị động Tất cả các cụm máy này được lắp trên một khung đỡ, giúp tấm băng di chuyển trên các giá đỡ trục lăn, mang theo cá từ mặt sàng xuống máng tháo nguyên liệu.
Mặt băng tải được sản xuất từ nhiều loại chất liệu như vải, len lạc đà, vải-cao su, thép lá và lưới thép Đặc biệt, trong máy phân loại, mặt băng thường được chế tạo từ vải-cao su để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
DUT.LRCC là một băng tải được cấu tạo từ nhiều lớp vải và cao su xen kẽ, trong đó lớp cao su chịu lạnh được sử dụng để phân loại cá đông lạnh Để tăng cường độ bền cho mép băng, vỏ bọc ngoài được chế tạo bằng vải Chiều rộng của băng tải phụ thuộc vào chiều dài của máy phân loại, và mặt băng được chia thành nhiều phần khác nhau tùy thuộc vào số loại cá cần phân loại.
3.4.2 Tang và bộ phận căng tang
Tang là bộ phận quan trọng trong hệ thống băng tải, được thiết kế để cuốn và vận chuyển cá liên tục Với chiều dài 2,5m và đường kính 300 mm, tang được chế tạo từ gang GX18-36 Khoảng cách giữa tâm tang chủ động và tâm tang bị động là 1,6 m.
Bộ phận căng tang đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra lực căng cần thiết cho tấm băng, giúp băng bám chặt vào tang dẫn và giảm độ võng, từ đó hỗ trợ quá trình vận chuyển cá hiệu quả Nếu lực căng quá yếu, băng tải sẽ hoạt động không ổn định và có thể gây va chạm Tuy nhiên, việc làm cho băng quá căng cũng không nên thực hiện, vì điều này sẽ dẫn đến hao mòn nhanh chóng các chi tiết và tăng mức tiêu hao năng lượng Đối với máy phân loại cá, việc sử dụng căng tang bằng bu lông giúp điều chỉnh khoảng cách một cách hiệu quả.
2 tang chủ động và tang bị động
3.5 Hộp giảm tốc của hệ thống băng tải
Cấu tạo của hệ thống băng tải được trình bày như hình 3.5
Hộp giảm tốc được phân biệt qua cấp số truyền, sơ đồ bố trí trục và kích thước Các thông số cơ bản bao gồm tỷ số truyền i, công suất truyền N và mômen xoắn Mx.
+ Mô men xoắn: Mx = 9,55.10 6 N.mm
Hộp giảm tốc bao gồm:
2-Bộ truyền độnh bánh răng 5 - truyền động đai
Hình 3.5: Sơ đồ hệ thống băng tải
3.5.1 Xác định công suất làm việc
Quá trình vận chuyển cá diễn ra liên tục, với trọng lượng cá trên sàng được coi là không thay đổi, dẫn đến lực tác dụng cũng không thay đổi trong suốt quá trình làm việc Do đó, công suất làm việc của động cơ sẽ giữ nguyên.
Theo công thức 2-12, trang 22 [2] thì công suất được xác định theo công thức:
Trong đó: P - Lực vòng, P = 2000 N (Coi như tại mọi thời điểm cá trên băng tải bằng với lượng cá trên mặt sàng )
V - Vận tốc của băng tải, V = 0,5m/s
Thay vào công thức (3-27) trên ta có :
3.5.2 Hiệu suất của hệ thống
Máy bao gồm nhiều cơ cấu, mỗi cơ cấu đạt được hiệu suất nhất định Hiệu suất chung của hệ thống được xác định theo công thức ηht= ηkn ηbr1 ηbr2 ηổ 4 ηđ ηbt Theo bảng 1 trang 22, hiệu suất của khớp nối ηkn là 0,97.
Hiệu suất tổng hợp của hệ thống truyền động được tính bằng công thức ηht = ηbr1 × ηbr2 × ηổ × ηđ × ηbt, với các giá trị cụ thể là ηbr1 = 0,96, ηbr2 = 0,96, ηổ = 0,99, ηđ = 0,95 và ηbt = 0,86 Kết quả cuối cùng cho thấy hiệu suất tổng hợp đạt 0,72.
3.5.3 Tính chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
Theo công thức 2-9, trang 25 [2] ta có:
Trong đó: nlv –Tốc độ làm việc, vg/ph
D – Đường kính tang truyền, D = 300mm Thay vào công thức trên ta có : nlv = 32
+ Công suất yêu cầu của động cơ được xác định theo công thức 2-3 [2]:
Dựa trên các số liệu đã tính toán, chúng tôi đã chọn động cơ không đồng bộ ba pha với roto đoản mạch che kín, loại quạt gió AO2-22-4 Thông số kỹ thuật của động cơ được trình bày trong bảng dưới đây, bao gồm thông tin về công suất của động cơ.
❖ Phân phối tỷ số truyền động:
Tỷ số truyền động của hệ thống được xác định theo công thức sau: ic = 44,4
1420 n n lv đc = Trong đó : + nđc : tốc độ quay của động cơ, (vg/ph)
+ nlv : tốc độ làm việc của hệ thống, vg/ph
Mặt khác ta có iht = ibr1 ibr2 i đ
Chọn iđ : Tỷ số truyền của đai, iđ = 2,5
Để đảm bảo hiệu quả bôi trơn cho các bộ truyền bên trong hộp giảm tốc, phương pháp ngâm dầu là cần thiết Đối với hộp giảm tốc 2 cấp khai triển, tỷ số truyền được xác định là i nh = (1,2 ÷ 1,3) i ch.
❖ Tính tốc độ quay của trục nI đ đc i n = 568
❖ Tính công suất danh nghĩa trên các trục
❖ Tính momen xoắn trên các trục Áp dụng công thức: i i
3.5.4 Thiết kế bộ truyền động đai
Truyền động đai là giải pháp lý tưởng để truyền chuyển động giữa các trục cách xa nhau, với ưu điểm nổi bật như kết cấu đơn giản và hoạt động êm ái Hệ thống này cũng có khả năng bảo vệ các thiết bị máy móc và động cơ khỏi tình trạng quá tải đột ngột Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số nhược điểm cần được xem xét.
DUT.LRCC có kích thước khuôn khổ lớn, với đường kính bánh đai thường lớn hơn 5 lần so với bánh răng trong cùng điều kiện làm việc Tỷ số truyền không ổn định và có hiện tượng trượt đàn hồi của đai trên bánh đai Lực tác dụng lên trục và ổ tăng lên từ 2 đến 3 lần so với truyền động bánh răng do cần phải căng đai Tuổi thọ của hệ thống thấp khi hoạt động ở vận tốc cao.
Truyền động đai có khả năng hoạt động với công suất lên đến 150Kw, nhưng phổ biến nhất trong khoảng 0,3 ÷ 50Kw Bộ truyền động đai thường được thiết kế cho tốc độ nhanh, với bánh dẫn gắn vào trục động cơ, giúp tiết kiệm không gian Có bốn loại truyền động đai chính: đai dẹt với tỷ số truyền i ≤ 5, đai thang với i ≤ 10, đai tròn cho thiết bị dân dụng và đai hình lược (đai răng) cho thiết bị đo Đai thang là loại tiêu chuẩn, thường được sản xuất hàng loạt từ vật liệu vải cao su với kích thước và tiết diện quy chuẩn.
Chọn tiết diện đai thang theo giá trị mômen xoắn trên trục dẫn
Hình 3.6: Thông số đai thang b Xác định đường kính bánh đai
- Chọn đường kính bánh đai nhỏ:
- Kiểm nghiệm vận tốc bánh đai theo điều kiện
= m/s n1 – số vòng quay trục dẫn : n1 = 1420 [vg/ph]
- Giả thiết vận tốc trượt của đai V > 4 m/s
- Theo bảng 5.11(trang 92,[2]): Chọn loại tiết diện đai Ъ có : b x h = 17 x 10,5 [mm] bc = 14 [mm]
Diện tích tiết diện F = 138 [mm 2 ]
V < Vmax = 30 ÷ 35 [m/s] c Tính đường kính bánh đai lớn
- Số vòng quay trục bị dẫn
2 = − = − = [vg/ph] d Chọn sơ bộ khoảng cách trục ( A sb )
Khoảng cách trục Asb được chọn theo điều kiện
225 ≤ Asb ≤ 780 Chọn Asb = 1,2.D2 = 1,2.280 = 336 [mm] e Xác định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục A
- Tính chiều dài đai sơ bộ
Theo bảng 5-12 (trang 92,[2]) ta có: L = 1320 [mm]
- Kiểm tra số vòng chạy của đai theo điều kiện:
- Xác định chính xác khoảng cách trục A theo L
- Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai :
- Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng :
A max = + = + = [mm] f Kiểm nghiệm góc ôm bánh đai
180 280 g Xác định số đai cần thiết
- Số đai cần thiết Z được xác định theo khả năng kéo của bộ truyền
F – diện tích tiết diện đai [mm 2 ] Tra bảng 5-6, 5-17, 5-18, 5-19 (trang 95, [2]) ta có :
Chọn Z = 1 h Xác định kích thước bánh đai
B = ( Z – 1 ).t + 2S Tra bảng 10-3 (trang 257, [2]) ta có: t = 20
- Đường kính ngoài cùng của bánh đai
Dn2 = D2 + 2.Yo = 280 + 2.4 = 288 [mm] i Xác định lực tác dụng lên trục sin 2
3.5.5 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh
DUT.LRCC là một yếu tố quan trọng trong việc chọn vật liệu chế tạo bánh răng Đối với các bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình, thép tôi cải thiện (tôi và ram ở nhiệt độ cao) là lựa chọn phù hợp.
Thép thường hóa hoặc thép đúc để chế tạo bánh răng, độ cứng bề mặt HB ≤ 350 Bánh nhỏ: Thép 45 thường hóa (đường kính phôi dưới 100 mm) σb = 600 [N/mm 2 ] σch = 300 [N/mm 2 ]
HB = 200 Bánh lớn: Thép 40 thường hóa ( đường kính phôi 100 ÷ 300 mm ) σb = 540 [N/mm 2 ] σch = 270 [N/mm 2 ]
HB = 170 b Xác định ứng suất cho phép
- Ứng suất tiếp xúc cho phép
tx N 0- ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài
Theo bảng 3-10, trang 45 [2] ta có:
N0 – số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc, theo bảng 3-10 trang 45 [2] ta có: N0 = 10 7
Ntd – số chu kỳ ứng suất tương đương khi bánh răng chịu tải trọng không thay đổi thay đổi
+ t : là tổng thời gian làm việc t = 7 năm x 260 ngày x 2 ca x 8 giờ = 29120 giờ + n: Số vòng quay trong 1 phút của bánh răng dẫn
DUT.LRCC n = 568 vg/ph (trục I-II) n 3 vg/ph (trục II-III) + u: Số lần ăn khớp của bánh răng trong 1 vòng quay, u = 1 Vậy : Ntd = 29120.60.568.1 = 99.10 7 (trục I-II)
Vì Ntd > N0 = 10 7 nên chọn K ' N = 1 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
- Ứng suất uốn cho phép
Trong đó : σ-1 – giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng được xác định Đối với thép 1 − 1 =(0,40,45) b
− [N/mm 2 ] n – hệ số bền dự trữ: n = 1,5
KN – hệ số chu kỳ ứng suất m td
K = N (3.34) m – Bậc đường cong mỏi uốn: m = 6
N0 – số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn: N0 ≈ 5.10 6 ( Theo [2], trang 44 )
+ Đối với trục II - III : 0 , 53
Kσ – hệ số tập trung ứng suất: Kσ = 1,8
- Ứng suất quá tải cho phép
+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép
+ Ứng suất uốn quá tải cho phép
uqt 2 =0 , 8 ch 2 =0 , 8 270=216 [N/mm 2 ] c Chọn sơ bộ hệ số tải trọng
Ksb = 1,3 d Chọn hệ số chiều rộng bánh răng
- Bộ truyền bánh răng chịu tải trọng nhỏ: ΨA = 0,3 e Xác định khoảng cách trục A
Theo công thức 3-9, trang 45 [2] ta có:
Lấy A2 [mm] f Chọn vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng
Theo bảng 3-11,trang 46 [2] chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng thẳng là cấp chính xác 9 g Xác định chính xác khoảng cách trục A
Hệ số tải trọng K được xác định :
Ktt – hệ số tập trung tải trọng
Tra bảng 3-12, trang 47 [2]: K’tt = 1,05→ Ktt =1,025
Kđ – hệ số tải trọng động
Tra bảng 3-13, trang 48 [2]: Kđ = 1,45 Vậy K = 1,025.1,45 = 1,49 Vậy giá trị K tính toán chênh lệch nhiều so với Ksb nên:
= [mm] h Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng
- Số răng bánh răng nhỏ:
- Chiều rộng bánh răng: b1 = ΨA.A = 0,3.128 = 38,4 [mm] i Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
(3.39) y1 – hệ số dạng răng Theo bảng 3-18 (trang 52, [2]): y1 = 0,4142 ; y2 = 0,517 b1 – chiều rộng răng : b1 = 38,4 [răng]
Z1 – số răng: Z1 = 23 [răng] n1 = 568 [vg/ph]
6 1 u = [N/mm 2 ] ≤ u 1 = 54,67 [N/mm 2 ] Ứng suất uốn bánh lớn :
[N/mm 2 ] < [σu2] = 63,6 [N/mm 2 ] k Định các thông số hình học bộ truyền
- Đường kính vòng chia : dc1 = m.Z1 = 2.23 = 46 [mm] dc2 = m.Z2 = 2.108 = 216 [mm]
- Chiều rộng bánh răng : b2 = 38,4 [mm] ; b1 = 43,4 [mm]
- Đường kính vòng đỉnh răng :
- Đường kính vòng chân răng :
Di2 = dc2 – (2,5.m) = 216 – 2,5.2 = 211 [mm] l Tính lực tác dụng lên trục
- Lực hướng tâm : pr1 = pr2 = p.tgα (3.43) α – Góc ăn khớp : α = 20º