Đề tài Tính toán thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy vo viên phân vi sinh hữu cơ hai tầng 3T/h

Đề tài “Tính toán thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy vo viên phân vi sinh hữu cơ hai tầng 3T/h”MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ Lời đầu tiên con xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, người đã nuôi con khôn lớn thành người,dạy dỗ con từng bước trưởng thành. Tôi xin cảm ơn các thầy cô khoa Cơ khí - Công nghệ trường Đại học Nông Lâm đã truyền đạt cho tôi những kiến thức vô cùng quí báu để tôi có thể vận dụng trong quá trình thực hiện đề tài và công việc sau này của mình. Đặc biệt hơn nữa xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS. Nguyễn Như Nam, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Tôi chân thành cám ơn các chú, các anh công nhân đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học hỏi và hoàn thành đề tài.Cảm ơn các bạn trong và ngoài lớp đã Mục lục Trang tựa 1 Lời cảm tạ…………………………………………………………………………... Tóm tắt……………………………………………………………………………… Chương 1. Mở đầu………………………………………………………………….. Chương 2. Mục đích luận văn………………………………………………………. Chương 3. Tra cứu tài liệu sách báo phục vụ trực tiếp đề tài…………………….. 3.1 Phân hữu cơ vi sinh ………………………………………………………… 3.1.1 Khái niệm phân hữu cơ vi sinh………………………………………….. 3.1.2 Tính chất cơ lý của các thành phần hỗn hợp phân hữu cơ vi sinh………… 3.1.3 Công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh…………………………………….. 3.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy vo viên dạng hảo hai tầng……….. 3.2.1 Cấu tạo máy vo viên dạng chảo hai tầng………………………………….. 3.2.2 Nguyên lý hoạt động . 3.3 Lý thuyết tính toán máy vo viên dạng chảo hai tầng 3.3.1Tính và chọn thông số thiết kế của máy vo viên…………………………. 3.3.1.1 Chọn góc nghiêng của đĩa và thể tích đĩa………………………………. 3.3.1.2 Tính số vòng quay của đĩa ……………………………………………….. 3.3.1.3 Hệ số chứa vật liệu 3.3.2 Tính công suất của máy 3.4 Điều khiển quá trình vo viên3.4.1 Điều khiển quá trình vo viên dựa vào sự thay đổi lượng nước và lượng cấp liệu3.4.2 Điều khiển quá trình vo viên dựa vào góc nghiêng, chiều sâu thành đĩa và số vòng quay của máy3.4.3 Điều khiển quá trình vo viên theo phương pháp điều khiển lượng nước3.5 Lượng nước trong quá trình vo viên3.5.1 Loại nước dùng trong quá trình vo viên3.5.2 Lượng nước cấp vào phối liệu trên đĩa3.6 Các tồn tại của máy vo viên 2 tầng chảo hiện đaịChương 4. Phương pháp và phương tiện4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết4.2 Công nghệ chế tạo4.3 Khảo nghiệmChương 5 Thực hiện đề tài và kết quả khảo nghiệm5.1 Yêu cầu kĩ thuật của máy vo viên5.2 Dữ liệu thiết kế 5.3 Lựa chọn mô hình máy5.4 Tính toán thiết kế chảo vo viên5.4.1 Kích thước đĩa quay nhỏ5.4.2 Số vòng quay của đĩa5.4.3 Vận tốc góc của đĩa5.4.4 Kích thước đĩa quay lớn5.4.5 Phân phối tỉ số truyền và chọn động cơ5.5 Tính toán thiết kế khung đỡ5.6 Tính toán thiết kế bộ phận truyền động5.6.1 Bộ truyền đai5.6.2 Hộp giảm tốc5.6.3 Tính toán bộ truyền bánh răng côn răng thẳng5.6.4 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng hở5.7 Tính toán trục và then5.7.1 Trục truyền động5.7.2 Trục đỡ đĩa 5.8 Tính toán thiết kế bộ phận làm ướt5.9 Thiết kế gối đỡ trục5.9.1 Trục truyền động5.9.2 Trục đỡ đĩa5.10 Tính toán và chọn bơm5.11 Công nghệ chế tạo5.11.1 Đĩa quay5.11.2 Khung5.11.3 Trục truyền động và trục đỡ đĩa5.12 Khảo nghiệm5.12.1 Khảo nghiệm không tải5.12.2 Khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật tại cơ sở sản xuất5.13 Ý kiến thảo luậnChương 6. Kết luận và đề nghị6.1 Kết luận6.2 Đề nghịChương 7. Tài liệu tham khảoChương 8. Phụ lục Chương I. MỞ ĐẦU (0989693688) Thế kỉ 21 - một thế kỉ của công nghệ sinh học, thế kỉ của sự phát triển nông nghiệp sạch và bền vững. Nhưng nguồn phế thải từ sản xuất và sinh hoạt thì ngày càng gia tăng đáng kể, nếu không có biện pháp xử lý đúng và kịp thời thì môi trường sẽ bị ô nhiễm, nguồn thực phẩm không sạch làm ảnh hưởng tới sức khoẻ của cộng đồng, con người và hệ thực động vật…Vì vậy áp dụng công nghệ sinh học, phân hữu cơ vi sinh 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 trườngvà nguồn nguyên liệu dồi dào có sẵn trong nước, nên hiện nay phân vi sinh đã được sử dụng phổ biến trong nông nghiệp; và nhu cầu thị trường lên đến hàng triệu tấn/ nămđã thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất phân vi sinh dạng viên trong nước phát triển với tốc độ cao. Việc tính toán, thiết kế, chế tạo máy vo viên phân hữu cơ vi sinh dạng chảo hai tầng trở thành một nhu cầu cần thiết, cấp bách phục vụ cho nông nghiệp, góp phần gián tiếp xây dựng môi trường trong sạch… Mặt khác đây cũng là công nghệ vo viên được sử dụng trong các nghành công nghiệp hoá chất, thực phẩm, dược phẩm….Máy vo viên dạng chảo hai tầng ngoài việc đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật: độ tin cậy - độ cứng vững kết cấu, độ bền và thời hạn phục vụ của máy. Máy vo viên lại rất phù hợp với nhu cầu thị trường Việt Nam với đặc điểm: máy kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ chế tạo dễ sử dụng, năng suất cao mà giá thành lại rẻ. Sự tạo viên trải qua ba giai đoạn: cấp liệu, sinh trưởng – phát triển, tháo liệu. Cơ chế của sự tạo thành viên từ các cấu tử dạng bột là tạo sự chuyển động lăn cho các hạt mà bề mặt các hạt đã được phủ chất kết dính ở dạng nước. Trong quá trình lăn bề mặt các hạt sẽ dính dần các phần tử nhỏ làm gia tăng kích thước. Kích thước của viên không tăng khi quá trình bám của các phân tử nhỏ vào các hạt không xuất hiện, nghĩa là với khối lượng và kích thước đủ lớn, ma sát của chảo với viên không đủ sức đưa nó lên cao. Do đó quá trình chuyển động lăn mang tính ngẫu nhiên theo mọi phương nên hạt có hình cầu. Khi hạt đạt đến kích thước nhất định, quá trình chảo quay sẽ giúp cho các phần tử có đủ động năng vượt qua thành chảo để rơi sang tầng khác của chảo vo viên nhờ thiết kế tầng ngoài quá trình vo viên làm việc liên tục. Hướng cải tiên này giúp gia tăng năng suất của máy vo viên, giảm chi phí năng lượng riêng, đạt độ đồng nhất về kích thước hơn so với máy vo viên dạng chảo một tầng vì ở máy vo viên một tầng chảo quá trình làm việc gián đoạn, việc cấp liệu, phun ẩm để tạo sự dính kết tháo sản phẩm đều riêng biệt. Được sự cho phép của khoa Cơ Khí- Công nghệ dưới sự hướng dẫn của thầy T.S Nguyễn Như Nam, chúng tôi thực hiện đề tài:“Tính toán thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy vo viên phân vi sinh hữu cơ hai tầng 3T/h” Là một đề tài phục vụ trực tiếp sản xuất, với thời gian thực hiện ngắn và kiến thức còn bị hạn chế, nên luận văn không thể tránh được những thiếu sót cả về lý thuyết lẫn thực tế. Chúng em xin chân thành cám ơn sự chỉ dẫn của Quí thầy – cô, các bạn sinh viên trong và ngòai trường, các nhà khoa học, các nhà quản lý và công nhân tại địa điểm lắp đặt máy về nội dung thực hiện luận văn này. Chương II. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI Mục đích luận văn là tính toán thiết kế, chế tạo máy vo viên phân hữu cơ vi sinh dạng chảo hai tầng khắc phục những nhược điểm từ máy vo viên phân dạng chảo một tầng như: - Máy gọn nhẹ, tốn nguyên liệu sát thép tối thiểu nhất. - Năng suất máy, công suất máy cao hơn. - Mức điện năng tiêu thụ th hơn. - Giá thành rẻ. - Độ đồng đều viên cao. - Không gây ô nhiễm môi trường. Khảo nghiệm và đưa vào ứng dụng máy vo viên có 2 tầng chảo dùng để tạo viên phân vi sinh hữu cơ có năng suất 3 tấn/h nhằm trang bị cho các công ty hay cơ sở sản xuát phân bón. Để thực hiện mục đích này, nội dung thực hiện gồm: - Tra cứu tài liệu thực hiện đề tài. - Lựa chọn mô hình máy thiết kế. - Tính toán thiết kế máy vo viên 2 tầng chảo. - Xây dựng bản vẽ lắp. - Tham gia chế tạo. - Khảo nghiệm máy. Chương III. TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP CHỦ ĐỀ ĐỀ TÀI 3.1 Phân hữu cơ vi sinh 3.1.1 Khái niệm 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. Phân hữu cơ luôn luôn chứa các nguyên tố dinh dưỡng : đạm, lân, kali, magie6, natri,…, các nguyên tố vi lượng ( đồng, kẽm, mangan, coban, bo, mo6lipden,..) 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 dưỡng cửa 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. Tác dụng của phân hữu cơ vi sinh là: một mặt cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, mặt khác (quan trọng hơn nhiều) cải thiện đặc tính vật lý của đất, làm tơi xốp, thông thoáng, giữ ẩm tốt, nhờ vậy cây trồng hấp thụ chất dinh dưỡng trong đất được tốt hơn, cho năng suất cao hơn. Phân hữu cơ hay hữu cơ vi sinh có thể chia thành 3 nhóm như sau: Nhóm vi sinh vật có: chế phẩm vi sinh vật, phân vi sinh Nhóm hữu cơ có: phân hữu cơ, phân sinh học Nhóm hỗn hợp có: phân hữu cơ – vi sinh, phân phức hợp hữu cơ vi sinh 3.1.2 Tính chất cơ lý của các thành phần hỗn hợp phân vi sinh Kích thước hạt: £ 1 mm Ẩm độ: £ 13 % Hình dạng: hình cầu Khối lượng riêng 500 – 650 tấn/ góc ma sát vật liệu với thép: Hệ số ma sát của vật liệu và thép : 0,7 3.1.3 Công nghệ sản xuất phân hữu cơ 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 3.1. Hình 3.1. Sơ đồ quy trình biến đổi hóa sinh nguyên liệu hữu cơ. Vi sinh vật Năng lượng Tỏa nhiệt Chất hữu cơ (than bùn,bã bùn) Phân hủy CO2 , H2O Tổng hợp MHCVS O2, H2O 3.2 Phương pháp tạo viên. 3.2.1 Các kiểu cấu trúc hạt Tạo hạt rắn Kết thúc tạo hạt Tạo ẩm Chất lõng dạng sương mù Cấu trúc “phủ tuyết” Hạt kết dính Chất lỏng đang kết dính Bột Chất dính Hình 3.2. Sự hình thành hạt theo phương pháp tạo ẩm. Cấu trúc giọt, được hình thành từ những giọt muối khan nóng chảy trong quá trình kết tinh ở chế độ không có trọng lực. Cấu trúc hạt có lỗ rỗng hình thành do cấu tạo chùm tinh thể từ những tinh thể nhỏ hơn. Cấu trúc này được tạo thành chủ yếu khi lăn hỗn hợp được tạo ẩm. (hình 3.2.) Cấu trúc hạt xích chặt hình thành khi nén ép bột và cả khi lăn trong thùng quay có tỉ lệ hồi lưu cao. (hình 3.3.) Nén thành sợi cắt đứt dạng khối cầu vo viên nhỏ Sợi Dài Hình 3.3. sự hình thành hạt theo phương pháp nén ép. Cấu trúc tạo thành lớp, thu được trong thiết bị vo viên tròn khi phun bùn vào lớp vật liệu hạt nhỏ hoặc trong thiết bị vo viên lớp sôi. (hình 3.4.) Bùn giọt nhỏ Hạt mầm Hạt đã bị bao Cấu trúc phủ lấp Hình 3.4. sự hình thành hạt theo phương pháp phủ lấp. 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý một số máy và thiết bị tạo hạt Cấu trúc nhỏ giọt có thiết bị tạo hạt kiểu tháp (hình 3.5.) Nguyên lý làm việc: dung dịch chất dính hào tan và không khí được cấp vào tháp qua bơm 3. Nhờ bép phun nên dung dịch vào tháp dạng tơi sương, do không khí mang nhiệt nên dung dịch sẽ mất nước và kết tụ thành những hạt nhỏ. Hạt nhỏ dần đến khối lượng quy định sẽ thắng được lực đẩy của không khí từ dưới lên và rớt dưới đáy tháp nhờ trọng lực. Không khí được làm sạch qua xiclon 1 trước khi ra ngoài. Để điều chỉnh nhiệt độ lấy hơi nước trong tháp người ta dùng thiết bị điều chỉnh nhiệt độ 5. Hình .35. Sơ đồ nguyên tắc tạo hạt kiểu tháp tạp hạt. Cấu trúc hạt có lỗ rỗng có máy tạo hạt kiểu thùng(hình 3.6.) Hình 3.6. Máy vo viên kiểu trống quay. Số vòng quay của trống quay: (vg/ph) (3.1) Trong đó là đường kính trống. + Góc nghiêng của thùng so với mặt phẳng nằm ngang: 0,5 + Thời gian tạo hạt từ 612 phút. Cấu trúc hạt có thiết bị tạo hạt kiểu nén ép: quá trình chế biến thành hạt qua 3 giai đoạn: giai đoạn ép thành sợi dài dùng khuôn ép (hình 3.7.),sau đó sợi dài được cắt thành những đoạn ngắn, cuối cùng sợi ngắn được vo viên kiểu đĩa ngang. Hình 3.7. Máy tạo hat kiểu khuôn ép. Trong lĩnh vực sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh, phương pháp tạo hạt kiểu cấu trúc có lỗ rỗng được áp dụng nhiều hơn. Trong đó, hiện nay người ta dùng máy vo viên kiểu đĩa nhiều hơn vì các quá trình sản xuất phân còn đơn chiếc và thủ công... 3.2.3. Cấu tạo của máy vo viên kiểu đĩa nghiêng Hình 3.8. Cấu tạo máy vo viên 1 tầng chảo. 1, Chảo vo viên; 2, Vòi phun; 3, Trục chảo;4, Khung máy. Bộ phận làm việc chính là chảo vo có dạng hình tròn xoay dạng cầu hoặc trụ. Với dạng hình trụ, để khắc phục hiện tượng dính chảo, đáy có dạng hình côn. Với máy vo viên có năng suất và kích thước nhỏ thì toàn bộ trọng lượng chảo và hỗn hợp vo viên được đỡ trên trục. Với chảo có kích thước và năng suất lớn, chảo được đỡ trên các con lăn. Chảo hay trục chảo được truyền qua các bộ truyền giảm tốc. Cấp liệu vào máy bằng thủ công hay bằng băng tải. Khi chảo quay, hỗn hợp tạo viên chuyển động cùng với thùng lên độ cao nhất định thì lăn xuống. Các phần tử vật liệu nhờ được phủ một lớp chất lỏng bề mặt, nên có khả năng liên kết với các phần tử khác mà chủ yếu là các phần tử dạng bột khi chuyển động lăn xuống. Vì chuyển động lăn của các phần tử mang tính ngẫu nhiên theo mặt phẳng đã định nên chúng có dạng hình cầu. Việc gia tăng kích thước các phần tử cầu này chỉ kết thúc khi chúng đủ lớn, không còn phần tử bột, chấm dứt phun chất lỏng tạo kết dính và hổn hợp vo viên vượt thành chảo ra ngoài. Vì vậy, quá trình làm việc ở chảo vo viên 1 tầng mang tính gián đoạn theo các bước như sau: cấp liệu dạng bột, phun ẩm để hình thành viên, kết thúc phun ẩm và cấp liệu thêm, thu hồi sản phẩm. Trong sản xuất phân bón sự tạo viên thường được thực hiện trong thiết bị đãi quay gồm những giai đoạn sau:(1). Trộn pha rắn và pha lỏng làm cho phối liệu đồng nhất về thành phần hóa học;(2).Vo viên;(3).Sấy;(4). Phân loại hạt theo kích thước va đập những hạt lớn;(5). Làm nguội hạt thành phẩm. Ưu điểm của dạng viên: phân dạng viên bảo quản được lâu hơn; thể tích chứa giảm so với phân dạng bột; sử dụng thuận lợi hơn; vận chuyển dể dàng hơn và không bị phân lớp;giá trị dinh dưỡng và độ đồng đều cao; giảm hao hụt trong bảo quản và sử dụng… 3.3. Điều khiển quá trình vo viên 3.3.1. Điều khiển quá trình vo viên dựa vào sự thay đổi của lượng nước và lượng cấp liệu Đặc điểm kĩ thuật khi điều khiển đĩa: + Khi liệu ra không nhịp nhàng thì nó sẽ ảnh hưởng quá trình hình thành hạt, kết quả là hạt ra với kích thước lớn nhỏ khác nhau. Để khắc phục nhược điểm này ta phải thay đổi lượng nước cấp vào trong đĩa. + Trường hợp thành trong của đĩa không gắn gờ thì thường gặp sự quá ẩm, sinh ra lớp đọng không bền theo chiều cao, dẫn đến chiều cao của lớp phối liệu sát thành đĩa bị biến đổi… khi đó để hạt ra ổn định thì phải giảm lượng nước trong đĩa. 3.3.2. Điều khiển quá trình vo viên dựa vào sự thay đổi góc nghiêng, chiều sâu thành đĩa và số vòng quay của máy Đặc điểm kỹ thuật khi tạo viên: Kích thước hạt thay đổi khi góc nghiêng đĩa , tốc độ quay của đĩa, chiều cao thành đĩa thay đổi. Khi thay đổi vật liệu vo viên thì thay đổi góc nghiêng của đĩa. 3.3.3. Điều khiển hạt theo phương pháp điều khiển lượng nước Đặc điểm kỹ thuật khi tạo viên: khi hạt có xu hướng kích thước lớn hơn quy định thì lượng nước phải giảm, ngược lại khi hạt phân có xu hướng nhỏ hơn kích thước qui định thì phải tăng lượng nước. 3.4. Lượng nước trong quá trình vo viên 3.4.1. Loại nước dùng trong quá trình vo viên Nước có khả năng kết dính, nước có thành phần hóa học tốt cho cây trồng và không ảnh hưởng xấu tới vi sinh vật trong phân bón 3.4.2. Lượng nước cấp vào phối liệu trên đĩa, Lượng nước cấp vào phối liệu trên đĩa được xác định bởi công thức: , (3.2) Wv : độ ẩm vo viên; - Wp.l : độ ẩm ban đầu của phối liệu; Qp.l: khối lượng phối liệu cấp vào đĩa;-K: hằng số. Nước được định lượng liên tục với độ phân tán cao có ý nghĩa quan trọng khi vo viên. Điều này cho phép tăng cường quá trình và tạo điều kiện cho những phần tử vật liệu phân tán mịn liên kết tốt với chất lỏng làm mầm vo viên. Nang suất của quá trình nói chung phụ thuộc vào số lượng và chất lượng của mầm như thế. 3.5. Lý thuyết tính toán máy vo viên dạng chảo hai tầng 3.5.1. Tính và chọn thông số thiết kế của máy vo viên 3.5.1.1 Chọn góc nghiêng của đĩa và thể tích đĩa. a) Góc nghiêng của đĩa q: là góc nghiêng của đường tâm cùa đĩa và mặt phẳng nằm ngang . Góc nghiêng ảnh hưởng đến hệ số chứa vật liệu của đĩa; loại vật liệu; tốc độ quay của đĩa nghiêng và đường kính hạt cần đạt được… Góc nghiêng của đĩa khoảng từ 350- 600 , thường chọn q = 500. (3.3) b) Thể tích đĩa: Thể tích đĩa tính theo công thức: VR=Q.t /(.g) , m3 ; (3.4) Trong đó: Q – năng suất riêng của máy T/h; t – thời gian hình thành viên, h; – hệ số chứa của máy; g – khối lượng thể tích của phân, T/m3. Tỷ lệ giữa đường kính và chiều dài đĩa, lấy khoảng :D/L = 5 - 10. (3.5) 3.5.1.2. Tính toán số vòng quay của đĩa Khảo sát sự chuyển động của vật liệu trong đĩa: Khi máy làm việc thì vật liệu phải quay theo đĩa. Để tìm công thức tính, ta giả thiết rằng trong đĩa quay chỉ chứa một ít vật liệu có đường kính rất bé so với đường kính đĩa; như vậy có thể xem bán kính quay của vật liệu bằng bán kính trong của đĩa (hình 3.10). Hình 3.10. Sơ đồ chuyển động của vật liệu theo đĩa chiếu lên mặt phẳng nằm ngang. Khảo sát sự chuyển động của khối lượng vật liệu có trọng lượng G theo đĩa quay có bán kính R. Hình chiếu trên mặt phẳng của đĩa là hình elip nhưng để dơn giãn trong tính toán có thể xem như hình tròn. Trọng lượng G tại điểm A chịu tác dụng của trọng lực G, lực ly tâm C và lực ma sát T. Ta có phương trình sau: G = P.cosq = m.g. cosq (3.6) Trọng lượng G của vật liệu bị chia thành làm hai thành phần vuông góc và tiếp tuyến với mặt đĩa là N và S. N = G.cosa (3.7) S = G.sina Trong đó: G - trọng lượng vật liệu, N; a - góc nâng của vật liệu, độ; R - bán kính trong của đĩa, m; n - số vòng quay của đĩa, vòng/phút; g - gia tốc trọng trường, m/s2. Lực ly tâm C và thành phần lực pháp lực N gây ra lực ma sát T: T = f(C+N) (3.8) Trong đó f là hệ số ma sát của vật liệu với mặt đĩa. Thay giá trị của C và N vào (3.8), ta có: Từ hình 3.10. ta thấy rằng, nếu lực T lớn hơn lực S thì vật liệu được nâng lên đĩa quay theo chiều mũi tên. Nếu lực T bé hơn lực S thì vật liệu sẽ tụt xuống dưới. Còn nếu lực T bằng lực S thì vật liệu nằm ở trạng thái cân bằng và bắt đầu rời khỏi mặt đĩa. Khi đó ta có mối quan hệ giữa số vòng quay của thùng và góc a như sau (: Rút ra số vòng quay của đĩa (tính bằng vòng/phút): (3.9) Khi viên bi được nâng lên vị trí cao nhất là điểm A3, tức là thì số vòng quay của đĩa là: (vg/ph) (3.10) Khi vật liệu được nâng lên vị trí A, thị trọng lượng G của nó bằng với lực ly tâm C tác dụng lên nó, vật liệu không rời khỏi mặt đĩa để thực hiện quá trình vo viên, do đó quá trình vo viên không xảy ra. Do đó tốc độ quay gọi là tốc độ quay tới hạn của đĩa quay. Tốc độ làm việc của đĩa phải lấy bé hơn tốc độ quay tới hạn của đĩa. Do đó số vòng quay thực tế của đĩa lấy như sau: , (vg/ph) 3.5.1.3 Hệ số chứa vật liệu Hệ số chứa là tỉ số giữa phần diện tích do tải trọng vật liệu chiếm với diện tích mặt cắt ngang của đĩa, tức là: Hình 3.11. Hệ số chứa vật liệu. Khi đĩa chưa quay, diện tích tiết diện tải trọng vật liệu chiếm sẽ là: Trong đó: – góc ở tâm tải trọng vật liệu chiếm được. Từ (3.12) và (3.13), ta có : Đây là phương pháp tính hệ số chứa theo lý thuyết. Để máy làm việc tốt thì hệ số chứa phụ thuộc vào vận tốc của đĩa. 3.5.2. Tính công suất của máy Hình 3.12. Sơ đồ xác định lực trong máy vo viên. Góc nâng phụ thuộc vào số vòng quay của thùng. Công suất của máy vo viên tính theo công thức: , Trong đó: N1 - là công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao thích hợp, kW; N2 - là công suất cần thiết để khắc phục ma sát trượt của vật liệu với bề mặt đĩa, kW; N3 - là công suất cấn thiết để khắc phục ma sát ở các bộ phận đỡ, kW. Công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao thích hợp được xác định như sau: (kW) (3.18) Trong đó: Gv - trọng lượng vật liệu nằm trong thùng, N; P- lực vòng cần thiết, (N); Công suất cần thiết để thắng lực ma sát T do sự chuyển động của vật liệu trên mặt sàng là: (kW) (3.19) Xác định lực ma sát T: , (N) Vậy: (kW) (3.20) Công suất cần thiết để thắng lực ma sát ở các ổ đỡ của máy vo viên được xác định như sau: (3.21) Trong đó P’là lực tiếp tuyến cần thiết đặt trên vỏ đĩa để thắng các lực cản ở các ổ đỡ, . Xác định lực vòng P’: (N); Trong đó: Gđ – trọng lượng đĩa quay, N; f1 – hệ số ma sát ở trong ổ đỡ; r – bán kính cổ trục quay, m. Vậy công suất N3: (kW) (3.22) Vậy công suất động cơ điện bằng: (kW) (3.23) Trong đó: K – hệ số dự trữ, K = 1,1 – 1,2; – hiệu suất bộ truyền động. Khoảng cách từ trọng tâm của khối vật liệu đến tâm thùng quay là: m (3.24) Với hệ số chứa thì . 3.6. Một số mẫu máy vo viên Ứng với mỗi công nghệ sản xuất có các mẫu máy vo viên tương ứng : Hình 3.12.Các máy vo viên. a – 1.Đĩa chứa vật liệu; 2.Hộp giảm tốc; 3.Động cơ; 4. khung máy. b –1.Đĩa chứa vật liệu; 2.Động cơ; 3.Cơ cấu thay đổi; c – 1.Đĩa chứa vật liệu; 2.Động cơ; 3.Cặp bánh răng côn;4. Góc nghiêng của đĩa. Mẫu máy (hình 3.12. a,c) có đĩa vo viên được lắp cố định trên khung. Mẫu máy hình (3.12. b) có đĩa vo viên có thể điều chỉnh được góc nghiêng của đĩa. Chương IV. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 4.1. Phương pháp thiết kế Áp dụng lý thuyết tính toán các máy tạo hạt để tính toán quá trình làm việc của máy vo viên, là cơ sở tính toán các thông số hình học, động học và động lực học của máy vo viên. Các chi tiết dùng chung như ổ bi, các bộ truyền động, mối ghép được tính toán thiết kế theo giáo trình chi tiết máy và truyền động cơ khí. Bơm và ống dẫn được tính toán theo lý thuyết thuỷ khí động lực học. Từ lưu lượng và cột áp cần thiết tính toán được tiến hành lựa chọn bơm phù hợp theo yêu cầu. 4.2. Công nghệ chế tạo Máy được chế tạo theo đơn đặt hàng của cơ sở sản xuất, do đó máy được chế tạo theo năng suất, mẫu máy và giá thánh khác nhau. Như vậy máy được sản xuất riêng lẻ để phù hợp với từng khách hàng và nơi chế tạo. Cho nên, những chi tiết máy được chế tạo riêng lẻ, từng công đoạn, theo từng cỡ máy. Vì vậy, phương phap chế tạo theo các bước sau: Các chi tiết tiêu chuẩn như bulong – đai ốc, ổ bi, các bộ truyền động cơ khí, động cơ điện chọn mua trên thị trường. Các chi tiết máy và các bộ phận còn lại được tiến hành chế tạo theo các họ công nghệ chế tạo điễn hình như sau: Chi tiết họ càng; chi tiết họ moay ơ; chi tiết họ trục; chi tiết vo hộp 4.3. Khảo nghiệm 4.3.1 Các thiết bị đo Đo các thông số hình học bằng thước các loại: Thước mét, thước kẹp, thước đo góc. Đo khối lượng bằng cân các loại: Đo khối lượng gia công lớn bằng cân đồng hồ. Đo khối lượng nhỏ trong phòng thí nghiệm bằng cân điện tử. Đo các đại lượng điện: thiết bị đo công suất kiểu hiện số điện tử của Nhật với thang do 20kW 200kW với độ chính xác 1/1000 kW. Đo vận tốc và thời gian: đồng hồ đo số vòng quay có hiện số điện tử của Nhật, đồng hồ bấm giây đo thời gian. Đo độ bền viên bằng thiết bị đo kiểu quay có so sánh với phương pháp đo thời gian tan trong nước. 4.3.2. Bố trí thí nghiệm Ngoại trừ quá trình chạy rà máy theo quy định, còn thí nghiệm được tiến hành trực tiếp trong quá trình sản xuất với mục đích xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của máy thiết kế. Vì vậy, thí nghiệm được bố trí theo phương pháp ngẫu nhiên theo thời gian kể cả ngày và giờ tiến hành thí nghiệm. 4.3.3. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm Xử lý số liệu được tiến hành theo phương pháp xử lý thống kê khi đo đạc xác định các thông số thực nghiệm. Công thức xác định khoảng tin cậy của thông số đo thực hiện theo công thức: atb - t (a,k). S/n ≤ a ≤ atb + t (a,k). S/n Trong đó: atb – giá trị trung bình cộng của các kết quả quan trắc; S – sai số tiêu chuẩn thực nghiệm; t (a,k) – giá trị tra theo bảng phân bố Student; a – mức ý nghĩa, a = 0,05; k – số bậc tự do, k = n – 1. Chương V. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 5.1 Dữ liệu thiết kế - Ẩm độ phân dạng thô £ 13 %; - Kích thước hạt phân dạng thô £ 1 mm; - Khối lượng thể tích của phân: ; - K ích thước viên cần đạt đựơc từ f 4 - f 6. -Năng suất máy vo viên 3T/h; 5.2. Lựa chọn mô hình máy + Lựa chọn nguyên lý làm việc: Xuất phát từ yêu cầu về năng suất 3 tấn/h, nếu chọn nguyên lý vo viên 1 tầng thì đường kính máy vo viên tới 5 m. Vì ở máy vo viên một tầng, quá trình làm việc của máy gián đoạn: việc cấp liệu, phun ẩm để tạo sự dính kết, tháo sản phẩm sẽ riêng biệt. Do đó, năng suất ở các máy vo viên một tầng thấp hơn nhiều so với máy vo viên hai tầng, người vận hành thao tác phức tạp, hiệu quả sản xuất thấp. Để khắc phục, cần thiết cải tiến quá trình làm việc của máy vo viên là liên tục, nên chúng tôi chọn nguyên lý làm việc của máy vo viên thiết kế kiểu 2 tầng. Ở nguyên lý làm việc này cả 3 quá trình nạp nguyên liệu, vo viên tạo hạt, tháo sản phẩm diễn ra đồng thời. Máy có sơ đồ nguyên lý trình bày như hình 5.1. Nguyên lý hoat động của máy như sau: Hình 5.1. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy vo viên hai tầng. 1. Chảo thu sản phẩm; 2.Chảo vo; 3. Vòi phun; 4. Trục chảo; 5. Khung máy. Hỗn hợp phân vi sinh đưa vào vo viên có kích thước hạt đạt yêu cầu và đã được phối trộn cũng như trộn đều. Hỗn hợp được cung cấp tự động liên tục vào máy bằng băng tải hay thủ công. Khi chảo quay, nhờ ma sát mà hổn hợp được nâng lên theo chiều quay chảo tới độ cao nhất định, rồi chuyển động lăn xuống phía dưới. Trong quá trình này, các phân tử được làm ẩm bằng phun nước, khi chuyển động lăn xuống dưới sẽ liên kết cới nhau như lăn bột, làm cho các phần tử có dạng hình cầu và tăng dần kích thước. Khi đạt đến kích thước nhất định, quá trình chảo quay sẽ giúp cho các phần tử có đủ động năng vượt qua thành chảo để rơi sang tầng khác của chảo vo viên. Nhờ thiết kế thêm tầng ngoài, nên quá trình vo viên làm việc liên tục. 5.3. Tính toán thiết kế chảo vo viên 5.3.1. Xác định kích thước đĩa quay nhỏ Đĩa vo viên phân có hình dạng nồi trụ (hình 5.2), đường kính D và chiều cao thành chảo L. Hình 5.2. Đĩa vo viên. Thể tích đĩa vo viên (tầng thứ nhất có đường kính nhỏ) tính theo công thức: V1 = Q.t/ (j.g) = 3000 . 0,085 / (0,3 . 600) = 1,42 , m3 ; (5.1) Trong đó: Q – năng suất của máy vo viên, Q = 3.000 kg/h; T – thời gian hình thành viên, t = 0,085 h; j – hệ số chứa, j = 0,3; g – khối lượng thể tích của hỗn hợp, g = 600 kg/m3. Chọn tỉ số giữa chiều dài và đường kính L/D=1/5. Ta có hệ phương trình xác định chiều cao đĩa như sau: (m) Chọn L = 0,4 (m). (5.2) Vậy đường kính đĩa nhỏ bằng: D = 5L = 04.5 = 2 (m). (5.3) 5.3.2 Số vòng quay của đĩa Số vòng quay của đĩa tính theo công thức: vg/ph Thay R = D/2 = 1(m) vào, ta có: (vg/ph); Vậy chọn số vòng quay của đĩa là (vòng/phút). (5.4) 5.3.3 Vận tốc góc của đĩa (rad/s ); (5.5) Trong đó: V - vận tốc của đĩa quay, m/s; R - bán kính của đĩa quay, m. 5.3.4. Xác định các kích thước của đĩa quay lớn Đĩa quay lớn đồng trục với đĩa quay nhỏ là nơi chứa sản phẩm đã tạo hình xong chờ tháo liệu ra ngoài. Đường kính của đĩa quay lớn được xác địng từ kích thước của đĩa nhỏ: DL = D + 0,8 m = 2 + 0,8 = 2,8 (m ) (5.6) Chọn chiều cao của đĩa quay lớn HL = 0,2 (m). (5.7) 5.3.5. Tính toán công suất truyền động cho máy vo viên Công suất truyền động cho máy vo viên là: (kW) Trong đó: N1 – công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao thích hợp, kW; N2 – công suất cần thiết để thắng lực ma sát T do sự chuyển động của vật liệu trên bề mặt đĩa, kW; N3 – công suất cần thiết để thắng lực ma sát ở các ổ đỡ của đĩa, kW. Công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao thích hợp tính theo công thức: [kW] Vậy: 2,85 [kW] (5.8) Công suất cần thiết để thắng lực ma sát T do sự chuyển động của vật liệu trên bề mặt đĩa tính theo công thức: [kW] Với f= 0,7 (5.9) Công suất cần thiết để thắng lực ma sát ở các ổ đỡ của đĩa: [kW] Trong đó: Gv - trọng lượng vật liệu trong đĩa quay, N; Gd - trọng lượng của đĩa, N; r - bán kính cổ trục quay, r = 0.05 m; f1 - hệ số ma sát ở trong các ổ đỡ, f1=0,6:. Mặt khác: (N) Trong đó: G1 - trọng lượng của đĩa nhỏ; G2 - trọng lượng của đĩa lớn; G3 - trọng lượng của đĩa lắp ghép bộ phận truyền động với đĩa vo viên; G4 - trọng lượng của đĩa lắp ghép bộ phận trục với đĩa vo viên. Hình 5.3. Cấu tạo phần đĩa vo viên). Đĩa nhỏ; 2. Đĩa lớn; 3. Đĩa lắp ghép với bộ phận truyền động; 4. Đĩa lắp ghép với trục đỡ. Vậy: Gd= Trong đó: rt - khối lượng riêng của thép, kg/m3; b - chiều dày của thép làm đĩa, b= 0,006m:; blg - chiều dày của thép làm đĩa lắp ghép, blg= 0,01 m; D1 - đường kính của đĩa nhỏ, D1=2 m; D2 - đường kính của đĩa lớn, D2=2,8 m; D3 - đường kính của ụ lắp ghép với bộ phận truyền động, D3=1 m; D’3 - đường kính ngoài của đĩa lắp ghép với bộ phận truyền động, D’3 = 1,09 m; D”3 - đường kính trong của đĩa lắp ghép với bộ phận truyền động, D”3 = 0,98 m; D4 - đường kính của ụ lắp ghép với trục đỡ, D4 = 0,62 m; D’4 - đường kính ngoài của đĩa lắp ghép với trục đỡ, D’4 = 0,78 m; D”4 - đường kính trong của đĩa lắp ghép với trục đỡ, D”4 = 0,51 m; L1 - chiều cao của đĩa nhỏ, L1 = 0,4 m; L2 - chiều cao của đĩa lớn, L2 = 0,2 m; L3 - chiều cao của đĩa lắp ghép với bộ phận truyền động, L3 = 0,06 m; L4 - chiều cao của đĩa lắp ghép với trục đỡ, L4 = 0,15 m. Vậy : [N] 0,2 , kW; (5.10) Công suất truyền động cho máy vo viên là: N = 2,85+1,5+0,2 = 4,55 , kW; 5.3.6. Phân phối tỷ số truyền và chọn động cơ Sơ đồ truyền động của máy chọn như hình vẽ: Hình 5.4. Sơ đồ truyền động của máy 1. Động cơ; 2. Bộ truyền đai; 3. hộp giảm tốc bánh răng trụ; 4. khớp nối; 5. Bộ truyền bánh răng nón; 6. Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng. Công suất thực tế của động cơ dẫn động cho máy là: . Với K là hệ số dự trữ K = 1,2, hiệu suất . Trong đó: - hiệu suất bộ truyền đai, = 0,96; - hiệu suất bộ truyền bánh răng côn răng thẳng, = 0,97; - hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ kín, = 0,98; - hiệu suất khớp nối, = 1; - hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng hở, = 0,95; - hiệu suất truyền động của một cặp ổ lăn, = 0,99. = 6,825 , kW ; (5.12) Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền Công suất cần thiết của động cơ: kW. Theo tài liệu /6/ bảng tiêu chuẩn 2P, chọn loại động cơ che kín có quạt gió loại AO2-51-4 có công suất là: (kW) với số vòng quay là (vòng/phút). Tỉ số truyền động chung: (5.13) Bảng phân phối tỉ số truyền: Động cơ Bộ truyền đai Bộ giảm tốc bánh răng trụ Bộ truyền bánh răng côn Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng Số vòng quay (vòng/phút) 1460 1352 90 90 18 Tỉ số truyền 1,08 15 1 5 Công suất (kW) 7,5 7,2 6,71 6,44 5,99 5.4. Thiết kế khung đỡ Khung đỡ được thiết kế như mô hình. Kết cấu khung dạng giàn. Các thanh được chế tạo từ thép tấm dày 6 mm gập thành thanh thép định hình dạng chữ U 100. Các thanh được ghép với nhau bằng mối ghép hàn. 5.5. Tính toán thiết kế các bộ phận truyền động 5.5.1 Tính toán thiết kế bộ truyền đai Dựa vào bảng phân phối tỉ số truyền ta có các thông số sau: Công suất của động cơ: (kW) Số vòng quay của động cơ: vòng/phút Tỉ số truyền: i =1,08 Theo tài liệu “Thiết kế chi tiết máy”: - Ta chọn loại đai Б Theo bảng 5-13 ta chọn tiết diện đai : Б Kích thứơc tiết diện đai a(mm) (bảng5-11): 17x10,5 Diện tích tiết diện F (mm):138 + Đường kính bánh đai nhỏ (bảng 5-14) nằm trong khoảng: 140÷280 (mm). Theo tiêu chuẩn ta chọn = 140 (mm) Kiểm nghiệm vận tốc của đai: (m/s) (5.15) + Đường kính bánh đai lớn: (5.16) với ξ là hệ số trượt của đai hình thang, ξ = 0,02. Theo tiêu chuẩn ta chọn: = 160 (mm). + Chọn sơ bộ khoảng cách trục A phải thoả mãn: với h = 10,5 (mm) Ta có: 175,5600 Ta chọn sơ bộ: A = 240 (mm). +Tính chiều dài L theo khoảng cách trục A sơ bộ 951 (mm); Theo tiêu chuẩn ta lấy L=1060 (mm) Vậy chiều dài L để tính toán là: L =1060 + 40 =1100 (mm); Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1s: (5.20) +Xác định khoảng cách trục A theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn = 315 (mm) (5.21) thỏa điều kiện: 175,5 600 (mm) Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai: 331 (mm) (5.22) Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng đai: 347 (mm) (5.23) + Tính góc ôm của đai trên bánh nhỏ và bánh lớn: (5.24) + Xác định số đai cần thiết để tránh điều kiện trượt trơn giữa đai và bánh đai: Chọn ứng suất căng ban đầu và theo trị số tra bảng 5-17 tìm được ứng suất có ích cho phép . Các hệ số: : hệ số xét tới ảnh hưởng của chế độ tải trọng, ( tra bảng 5-6); : hệ số xét tới ảnh hưởng của góc ôm, (tra bảng 5-18); : hệ số xét tới ảnh hưởng của vận tốc (tra bảng 5-19) 4,19 Vậy ta chọn số đai Z = 4. (5.25) + Định các kích thước chủ yếu của bánh đai Chiều rộng bánh đai: B = (Z-1)t+2S Tra (bảng 10-3) ta có: t = 20, S = 12,5 , h0 = 5 B = (4-1)20+2.12,5 = 85 (mm); (5.26) Đường kính ngoài cùng của bánh đai: (5.27) +Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục R (N) (5.28) 1986 (N) (5.29) 5.5.2 Thiết kế bộ giảm tốc bánh răng trụ Dựa vào bảng phân phối tỉ số truyền ta có các thông số sau: Công suất của trục truyền động: 7,2 (kW). Số vòng quay của trục: 1352 (vòng/phút). Tỉ số truyền: i = 15. (5.30) Vì công nghệ chế tạo hộp giảm tốc rất phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao và máy móc phức tạp mà nếu chế tạo ta chỉ chế tạo đơn chiếc nên giá thành rất cao, nên chúng tôi lấy các thông số của bộ truyền theo các tiêu chuẩn trên và mua trên thị trường để phù hợp với nhu cầu của mình. Với tỉ số truyền i = 15 ta chọn hộp giảm tốc hai cấp khai triển. Hình 5.5. Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp khai triển. 1. Bánh răng cấp nhanh; 2. Bánh răng cấp chậm; 3. Bánh răng. Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, ở đây chọn vật liệu hai cấp bánh răng như nhau, theo bảng 6.1 chọn: Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt HB 241…285 có = 850Mpa; = 580Mpa. Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt HB 192…240 có = 750Mpa; = 450Mpa. Phân tỉ số truyền i = 15 cho các cấp: sử dụng bảng 3.1 ta có: u1 = 5,1; u2 = 2,95. Xác định ứng suất cho phép: Theo bảng 6.2,sơ bộ xác định được max= 1260Mpa; max= 464 Mpa; max= 360 Mpa. Tính toán bộ truyền cấp nhanh: bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: Khoảng cách trục là: Với: bảng 6.5 răng nghiêng Ka= 43, bảng 6.6 = 0,25, bảng 6.7 K= 1,14. Vậy : T1= = 50858 (Nmm) = 140,8 (mm); lấy =140 (mm)chọn môđun pháp m= 2; Chọn sơ bộ =10o vậy số răng bánh nhỏ là: z1= = 22,6; vậy lấy z1=23; Số bánh răng lớn là: z2= u1.z1= 23.5,1= 117,2; vậy lấy z2= 117. (5.31) Tỉ số truyền thực tế sẽ là: u1=z2/z1=5,09; cos= 1 vậy =00. Kích thước bộ truyền: - Khoảng cách trục: aw= 140 (mm) - Môđun pháp: m=2 - Tỉ số truyền: u1= 5,09 - Chiều rộng vành răng: b1= 0,3.140=42 (mm) - Số răng bánh răng: z1=23; z2= 117 - Hệ số dịch chỉnh: x1= 0; x2= 0; - Đường kính vòng chia: d1= m.z1= 46; d2= m.z2= 234; - Đường kính đỉnh răng: da1= d1+2m= 50; da2= d2+2m= 238; - Đường kính đáy răng: df1= d1-2,5m= 41; df2= d2-2,5m= 229. (5.32) Tính toán bộ truyền cấp chậm: bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: Khoảng cách trục là: Với: bảng 6.5 răng thẳng Ka= 49,5; bảng 6.6 = 0,4; bảng 6.7 K= 1,05. T2= = 9,55.106. = 251630 (Nmm) = 193,4 (mm); lấy =194 (mm)chọn môđun pháp m’= 2; Số răng bánh nhỏ là: z’1= = 48,8; vậy lấy z’1=49; (5.33) Số bánh răng lớn là: z’2= u2.z’1= 49.2,95= 144,55; vậy lấy z’2= 145. (5.34) Tỉ số truyền thực tế sẽ là: u2=z’2/z’1=2,96; Kích thước bộ truyền: - Khoảng cách trục: aw2= m’(z’1+z’2)/2= 194 (mm) - Môđun pháp: m’=2 - Tỉ số truyền: u2= 2,96 - Chiều rộng vành răng: b2= 0,3.194= 58 (mm) - Số răng bánh răng: z’1=49; z’2= 145 - Hệ số dịch chỉnh: x1= 0; x2= 0; - Đường kính vòng chia: d’1= m.z1= 98; d’2= m.z2= 290; - Đường kính đỉnh răng: d’a1= d1+2m= 102; d’a2= d’2+2m= 294; - Đường kính đáy răng: d’f1= d’1-2,5m= 94; d’f2= d’2-2,5m= 285. (5.35) 5.5.3 Thiết kế bộ truyền bánh răng côn răng thẳng  Dựa vào bảng phân phối tỉ số truyền ta có các thông số sau: Công suất của trục truyền động: 6,44 (kW). Số vòng quay của trục: 90 (vòng/phút). Tỉ số truyền: i = 1. (5.36) Cũng như bộ giảm tốc bánh răng trụ ở trên, chúng tôi lấy các thông số của bộ truyền động bánh răng nón răng thẳng rồi tìm mua trên thị trường để đáp ứng nhu cầu của mình. Hình 5.6. Sơ đồ bộ truyền bánh răng côn răng thẳng 1. Bánh răng côn truyền động; 2. Bánh răng côn bị động. Tương tự hộp giảm tốc đã thiết kế ở trên ta chọn vật liệu cho bánh răng côn là: thép 45 tôi cải thiện đạt HB 192…240 có = 750Mpa; = 450Mpa. Ta có []= 481,8 Mpa. Chiều dài côn ngoài của hai bánh côn lấy bằng nhau và bằng: Re = KR Với bộ truyền răng thẳng bằng thép KR= 0,5.Kd= 0,5.100= 50 Mpa1/3; Chọn Kbe= 0,25 = 0,143; Theo bảng 6.21,trục bánh côn lắp trên ổ đũa; ta có: KHβ= 1,04; T= = 683355(Nmm) Re= 179,4 mm. Số răng răng bánh răng côn là: de= = 253,7 mm; tra bảng 6.22 ta có z= 30. (5.37) Đường kính trung bình : dm= (1-0,5Kbe)de= 222 mm. Môđun trung bình : mtm= dm/z= 7,4 mm. Môđun vòng ngoài: mte= mtm/(1-0,5Kbe)= 8,45 mm. Lấy theo bảng 6.8: mte= 8 mm;do đó mtm= mte(1-0,5Kbe)= 7 mm; z= dm/mtm= 31,7; vậy lấy z= 32 răng. Góc côn chia của bộ truyền δ= 45o. Đường kính trung bình : dm= z.mtm= 224 mm. Chiều dài côn ngoài: Re= 0,5mte.z=128 mm. Chiều rộng vành răng: b=Kbe.Re= 32 mm. 5.5.4 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng hở Dựa vào bảng phân phối tỉ số truyền ta có các thông số sau: Công suất của trục truyền động: 5,99 (kW). Số vòng quay của trục: 90 (vòng/phút). Tỉ số truyền: i = 5. (5.38) Chọn vật liệu dựa vào các bảng 3-6, 3-7, 3-8: -Bánh nhỏ: chọn loại thép 45 thường hoá có giới hạn bền ,, có HB = 200, (giả thiết đường kinh phôi dưới100). chọn theo các bộ truyền chịu tải trung bình. -Bánh lớn: để có thể chạy mòn tốt nên chọn độ rắn của bánh lớn nhỏ hơn độ rắn bánh nhỏ, chọn vật liệu làm bánh lớn như sau: thép 40, thường hoá, có , HB = 160. Ứng suất tiếp xúc cho phép: cho bởi công thức: . Trong đó:là ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài. là hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc, = 600N/mm. Với bánh lớn:= 637N/mm. Ứng suất uốn cho phép: Vì răng có thể làm việc cả hai mặt nên:. Trong đó: - giới hạn mỏi trong chu kì đối xứng; n - là hệ số an toàn, n = 1,5; - hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, =1,8; - hệ số chu kì ứng suất uốn; Với bánh nhỏ: =270 N/mm, thì: , m là bậc đường cong mỏi - lấy m = 6, No là số chu kì cơ sở của đường cong mỏi uốn -lấy No = 5*106. = 95 N/mm Với bánh lớn: 520= 234 N/mm,= 116 N/mm. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng: k = 1,3. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: , với bộ truyền chiụ tải trung bình. -Xác định khoảng cách trục A: tính theo sức bền tiếp xúc: = 294 mm. Chọn sơ bộ: A = 294 mm. Vận tốc vòng cho bởi công thức: . = 0,46 m/s < 3m/s. Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng (bảng 3-11) là 9. -Định chính xác hệ số tải trọng và khoảng cách trục: Hệ số tải trọng: , là hệ số tập trung tải trọng . là hệ số tập trung tải trọng khi bộ truyền không chạy mòn, tra bảng 3-12. = 1,22, với là hệ số đường kính. , là hệ số tải trọng động, tra bảng 3-13: . 1,11.1,1=1,2, phù hợp với đã chọn. Tính chính xác khoảng cách trục:= 287,8 mm.lấy A = 288 mm. Môđun được chọn theo khoảng cách trục A: m = (0,01….0,02)A, hay: m = (0,01…..0,02)288, hay m = 2,88……5,76, chọn m = 5. Số răng bánh dẫn: =19,2, lấy Z1 =19. Số răng bánh bị dẫn: 19.5= 95, lấy Z2 = 95. Chiều rộng bánh răng: 115,2mm. Đường kính vòng chia ( vòng lăn ): 5.19= 95 mm, 5.95+95= 570 mm. 5.6 Tính toán thiết kế trục và then 5.6.1 Trục truyền động từ bộ truyền bánh răng côn tới bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng hở: Ta có: Công suất truyền trên trục Nt = 6,44 (kW) Số vòng quay của trục nt = 90 (vg/ph) Đường kính sơ bộ của trục: Trong đó: C là hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép, lấy C=120. d49,8 mm; chọn d= 55 mm. (5.39) Chọn sơ bộ ổ: dựa theo d chọn sơ bộ ổ lắp trên trục, loại ổ là cỡ trung bình, có đường kính bằng đường kính trục sơ bộ, ta xác định chiều rộng B Chọn B dựa theo d ở bảng 14P: = 55 mm= 24 mm (5.40) Khoảng cách giữa 2 gối đỡ trục dẫn và trục bị dẫn là: l= 650 mm + Xây dựng sơ đồ tính toán trục a1= 250 mm; a2=175 mm. (5.41) + Xác định phản lực tại các gối đỡ: Hình 5.7. Sơ đồ lực tác dụng lên trục lắp bánh răng trụ nhỏ. Mômen xoắn của khớp nối là: M2= =9,55.106.= 683355 (Nmm). Lực vòng tác dụng lên khớp nối là: P2== = 15186 (N). Mômen xoắn của bánh răng là: M1= = 9,55.106.= 635606 (Nmm). Lực vòng tác dụng lên bánh răng là: P1= = = 13760 (N). Lực hướng tâm tác dụng lên bánh răng là: Pr1 = P1.tg = 5008 (N). Góc ăn khớp: . (5.42) Trong mặt phẳng xoz có các lực tác dụng: P2;RAy; RBy; P1; Tổng các lực chiếu lên trục x:Fx= P1-RAx– RBx+ P2= 0RAx+ RBx= 28946; Tổng mômen tại điểm A: = a1P1+ lRBx- (a2+l)P2 = 0 RBx= 13982 (N) RAx= 14964 (N) Trong mặt phẳng yoz có các lực tác dụng: Pr1, Ray, RBy Tổng các lực chiếu lên trục y: Fy= Pr1- RAy+ RBy= 0- RAy+ RBy= -5008 Tổng mômen đối với điểm A:mA= a1Pr1 -lRBy = 0 RBy= 1926 (N) RAy= 6934 (N). (5.43) - Biểu đồ mômen uốn: TạI A :Muy = P1.a1= 3440000 (N.mm) Mux = Pr1.a1= 1252000 (N.mm) TạI B : Muy= P1.(a1+l)- RAx.l= 2657400 (N.mm) Mux= Pr1.(a1+l)- Ray.l= 100 (N.mm) (5.44) Hình 5.8. Biểu đồ nội lực tác dụng lên trục lắp bánh răng trụ nhỏ. Trục đỡ và truyền động cho đĩa Ta có: Công suất truyền trên trục Nt = 5,99 (kW) Số vòng quay của trục nt = 18 (vg/ph) Đường kính sơ bộ của trục: C: hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép, lấy C=120 d83,2 mm; chọn d= 90 mm. (5.45) Chọn sơ bộ ổ: dựa theo d chọn sơ bộ ổ lắp trên trục, loại ổ lớn ổ đũa côn đỡ chặn cỡ trung có góc nghiêng lớn, có đường kính bằng đường kính trục sơ bộ, ta xác định chiều rộng B Chọn B dựa theo d ở bảng 18P: = 90 mm= 49 mm (5.46) Khoảng cách giữa 2 gối đỡ trục dẫn và trục bị dẫn là: l= 65 mm + Xây dựng sơ đồ tính toán trục a1= 80 mm; a2=50 mm. (5.47) + Xác định phản lực tại các gối đỡ: Tính toán thiết kế bộ phận làm ướt 5.7.1. Tính toán lưu lượng bơm Lưu lượng bơm Qb cần thiết được tính từ nhu cầu nước vo viên với các dữ liệu sau : + Độ ẩm nguyên liệu vào vo viên : W1 = 12 – 22 %. Tính trong trường hợp phải cung cấp nước nhiều nhất là W1 =12 %. + Độ ẩm hình thành viên: W2 = 25 %. + Năng suất : Qvv = 3.000 kg/h. Từ công thức tính độ ẩm : W2 = (M2 – M0)/M0 . Với M0 là khối lượng vật chất khô, tương ứng độ ẩm là 0 % có trong khối lượng sản phẩm viên mà máy gia công được trong 1 giờ là M2 . Vì khối lượng vo viên bao gồm cả sản phẩmn có kích thước lớn và nhỏ hơn theo qui định, nên M2 được lấy bằng 1,15 ¸1,25. Qvv. Chọn M2 = 1,25.Qvv = 3.750 kg/h. Đại lượng M0 được tính theo công thức : M0 = M2/ (1 + W2) = 1,25. Qvv/ (1 + 0,25) = Qvv = 3.000 kg/h. Khối lượng tính theo thời gian đưa vào vo viên là M1. M1 được xác định theo công thức tính độ ẩm vật liệu bắt đầu đưa vào vo viên: W1 = (M1 – M0)/M0. M1 = (1 + W1). M0 = (1 + 0,12). 3.000 = 3.360 kg/h. Vậy khối lượng nước đưa vào theo thời gian để vo viên chính là lưu lượng bơm: Qb = M2 – M1 = 3.750 – 3.360 = 390 kg/h = 0,39 m3/h = 1,083. 10-4 m3/s = 6,5 l/ph. 5.7.2. Tính toán đường ống Đường kính ống dẫn được tính theo công thức Brexơ (Bresse): dô = 1,5. Q0,5 = 1,5. (1,083)-4.0,5 = 0,016 , m ; () Tra tiêu chuẩn chọn dô = 21 mm. Tương ứng với vận tốc nước chảy trong ống V » 0,6 m/s. Đườpng kính lỗ ống f16 5.7.3. Tính toán cột áp của bơm Dữ liệu tính toán: Chiều cao hút hh = 0 (Do trục bơm đặt ngang mực nước của thùng chứa); chiều cao đẩy kể cả đảm bảo áp suất phun là 20 m (áp suất phun 2 at) và chiều cao hình học từ bơm đến miệng vòi phu là 4 m thì hđ = 24 m; vận tốc dòng nước ra khỏi ống đẩy chảy vào buồng nghiền Vđ = 0,6 m/s. Chiều dài đường ống l = 6 m. Cột áp toàn phần của bơm xác định theo công thức: H = H0 + hm + (p2 – p1)/r.g = 24 + 0,861 + 0 = 24,861 , m ; () Trong đó: H0 – Chiều cao nâng chất lỏng, m. H0 = hđ = 24 m; hm – áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy. hm tính theo công thức: hm = 1,15 l.Qb2/ K2 = 1,15. 6. (1,083.10-4) 2 /(306,5.10-6)2 = 0,861 , m; () Với: Qb – lưu lượng bơm, Qb = 1,083.10-4 m3/s; K – mô đun lưu lượng. Tra bảng K =306,5.10-6 m3/s. p1 – áp suất trên bề mặt chất lỏng trong không gian hút, p1 = 0; p2 – áp suất trên bề mặt chất lỏng trong không gian đẩy, p2 = 0; 5.7.4. Chọn bơm Chọn bơm ly tâm mã hiệu GP – 129 JX của Nhật Bản (sản xuất tại Inđônêxia). Đặc tính kỹ thuật của bơm là: Lưu lượng cực đại 30 l/ph, áp suất cực đại 30 m, công suất động cơ điện 125 W. 5.8. Công nghệ chế tạo Qui trình chế tạo một số chi tiết chính: 5.8.1 Công nghệ chế tạo đĩa quay: Nguyên công 1: Đột dấu tâm; Nguyên công 2: Khai triển biên dạng đĩa : Mặt bên và mặt lưng; Nguyên công 3:: thục hiện cắt phôi bằng mỏ cắt Axetylen; Nguyên công 4: Dùng máy cuốn tôn để cuốn phần lưng theo biên dạng cần thiết; Nguyên công 5: Hàn mặt bên với mặt lưng bằng hàn hồ quang. 5.8.2. Công nghệ chế tạo khung Nguyên công 1: Dùng mỏ Axetylen để cắt các thanh chữ U với kích thước đã tính toán Nguyên công 2: Hàn các thanh lại với nhau Nguyên công 3: Sơn để chống rỉ sét. 5.8.3 Công nghệ chế tạo trục Nguyên công 1: Tiện mặt đầu Nguyên công 2: Khoan lỗ chống tâm Nguyên công 3: Tiện thô Nguyên công 4: tiện tinh Nguyên công 5: Vát mép trục Nguyên công 6: Cắt đứt phôi Nguyên công 7: Phay rãnh then 5.9. Khảo nghiệm 5.9.1. Khảo nghiệm không tải Thời gian khảo nghiệm: Ngày 28/6/2007 Địa điểm: Xưởng cơ khí tại trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Thành phần tham gia khảo nghiệm: TS. Nguyễn Như Nam KS. Nguyễn Văn Phong Công nhân: Trần Văn Chính và Lê Anh Sơn Sinh viên: Mục đích khảo nghiệm: Kiểm tra chất lượng chế tạo, lắp ráp và rà trơn bề mặt làm việc giữa các chi tiết lắp ghép. Kết quả khảo nghiệm: động cơ và các bộ truyền làm việc bình thường, không có hiện tượng phát nhiệt của ổ bi, không xảy ra hiện tượng tự tháo các mối ghép như bulông, máy không rung… 5.9.2. Khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tại cơ sở sản xuất Thời gian khảo nghiệm: Ngày 15/7/2007 Địa điểm: Công ty TNHH. Hoá Nông, Đường TA 32, phường Thới An, quận 12, Tp. Hồ Chí Minh. Thành phần tham gia khảo nghiệm: TS. Nguyễn Như Nam KS. Nguyễn Văn Phong Công nhân: Trần Văn Chính KS. Nguyễn Sinh Hùng– giám đốc công ty. Sinh viên: Mục đích khảo nghiệm: Khảo nghiệm đánh giá chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của máy vo viên để bàn giao vào sản xuất. Kết quả khảo nghiệm: Kết quả khảo nghiệm được trình bày ở bảng 4. Thông số đo Kết quả thí nghiệm Giá trị trung bình Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 4 Lần 5 Năng suất, tấn/h 3,125 3,086 3,193 3,075 3,062 3,108 Công suất, kW 6,321 6,415 6,388 6,423 6,379 6,385 Kích thước viên,mm 3,5 4,1 3,9 4,3 3,6 3,9 Mức tiêu thụ điện năng, kWh/tấn 2,023 2,079 2,001 2,089 2,083 2,055 Thời gian viên phân bị tan rã hoàn toàn trong nước, ph 8,3 7,6 8,1 7,9 7,7 7,9 Kết quả xử lý số liệu xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật bằng thực nghiệm: + Năng suất thực tế máy vo viên MVV2T – 3 : Qtb + ³ Q ³ Qtb – 3,108 + ³ Q ³ 3,108 – 3,174 tấn/h ³ Q ³ 3,042 tấn/h () + Công suất thực tế của máy vo viên MVV2T – 5: Ntb + ³ N ³ Ntb – 6,385 + ³ N ³ 6,385 – 6,435 kW ³ N ³ 6,335 kW () + Kích thước viên phân sau khi vo: Mtb + ³ M ³ Mtb – 3,9 + ³ M ³ 3,9 – 4,3 mm ³ M ³ 3,5 mm () + Độ đồng nhất về kích thước viên phân được vo: K = 1 – (S/ ) = 1 – ( 0,33/ 3,9) = 91,5 % () + Mức tiêu thụ điện năng riêng để vo viên ở máy vo viên MVV2T – 3: Artb + ³ Ar ³ Artb – 2,055 + ³ Ar ³ 2,055 – 2,105 kWh/t ³ Ar ³ 2,005 kWh/t () + Thời gian tan hoàn toàn viên phân vi sinh trong nước ở máy vo viên MVV2T – 3: Ttb + ³ T ³ Ttb – 7,9 + ³ T ³ 7,9 – 8,3 ph ³ T ³ 7,5 ph () 5.10. Ý kiến thảo luận  + Máy vo viên 2 tầng MVV2T – 3 được thiết kế, chế tạo và chuyển giao ra sản xuất. Máy làm việc đảm bảo năng suất thiết kế là 3 tấn/h. Chất lượng viên đảm bảo về kích thước từ 3,5 – 4,3 mm, độ đồng nhất của viên cao, đạt tới 91,5 %. + Máy làm việc ổn về định về chất lượng sản xuất cũng như chất lượng chế tạo. Bộ truyền động được cải tiến từ truyền động cho chảo vo thông qua bộ truyền động bánh răng có kích thước bé sang vành răng có đướng kính lớn, nên mô men truyền động được tăng cướng. Kết cấu khung được chế tạo từ thép dập định hình nên có độ bền, độ cứng vững cao. Chương 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 6.1 Kết luận Máy vo viên phân vi sinh dùng để tạo phân dạng viên, nhằm mục đích bảo quản được lâu hơn, thể tích giảm so với phân dạng bột, sử dụng thuận tiện hơn, vận chuyển dễ dàng hơn và không bị phân lớp; giá trị dinh dưỡng và độ đồng đều cao; giảm hao hụt trong bảo quản và sử dụng,… Máy vo viên được thiết kế, chế tạo đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của sản xuất phân vi sinh và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đặt ra. Máy có năng suất làm việc 3 tấn/h. Kích thước viên ở chế độ khảo nghiệm đạt đường kính trung bình 3,9 mm. Máy có cấu tạo gọn gàng bền vững. Máy đã được chuyển giao ra sản xuất. 6.2. Đề nghị Tiếp tục khảo nghiệm để xác định chế độ làm việc tối ưu cho máy cũng như tìm ra các cải tiến kỹ thuật cần thiết để nâng cao hiệu quả làm việc của máy. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Hà Văn Vui, nguyễn chỉ Sáng. Sổ tay thiết kế cơ khí (tập 2). NXB Khoa học - Kỹ thuật – 2002. 2. Lê Văn Căn. Phân chuồng. NXB Nông nghiệp – 2004. 3. Lê Hoài Nam. Thiết kế và khảo nghiệm máy trộn phân vi sinh. Luận văn tốt nghiệp Đại học - Trường ĐHNL,TPHCM –2003. 4. Nguyễn Bảo Ly. Tính toán thiết kế và khảo nghiệm máy vo viên phân hữu cơ vi sinh 4 T/h. Luận văn tốt nghiệp Đại học - Trường ĐHNL,TPHCM – 2004. 5. Lê Dung. Sổ tay bơm. NXB Nông Nghiệp – 2002. 6. Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh. Máy gia công cơ học Nông sản thực phẩm. NXB Giáo dục – 2000. 7. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm. Thiết kế chi tiết máy. NXB Giáo dục – 2000. 8. Nguyễn Huy Phiêu. Công nghệ sản xuất phân bón hỗn hợp NPK. NXB Nông nghiệp Hà NộI – 2000. 9. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 1- 2). NXB Giáo Dục – 1999. 10. Trần Văn Quế. Vẽ kỹ thuật cơ khí (tập 1-2). XB Giáo dục – 2002.