(Đồ án hcmute) nghiên cứu thiết kế máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ khí tĩnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
MÁY LY TÂM TRỤC ĐỨNG SỬ DỤNG Ổ KHÍ TĨNH

GVHD: PGS. TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN
SVTH: ĐÀO THANH DỰ
MSSV: 13143059
SVTH: LÂM LÊ PHÚ
MSSV: 13143251

SKL 0 0 4 9 5 0

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017

do an


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
MÁY LY TÂM TRỤC ĐỨNG SỬ DỤNG Ổ KHÍ TĨNH

GVHD : PGS. TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN
SVTH : ĐÀO THANH DỰ
MSSV : 13143059
SVTH : LÂM LÊ PHÚ
MSSV : 13143251
Lớp

: 131433D

Khoá : 2013 - 2017

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017

do an


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


BỘ MƠN CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ
MÁY LY TÂM TRỤC ĐỨNG SỬ DỤNG Ổ KHÍ TĨNH
GVHD : PGS. TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN
SVTH : ĐÀO THANH DỰ

MSSV : 13143059
SVTH : LÂM LÊ PHÚ
MSSV : 13143251
Lớp

: 131433D

Khoá : 2013 – 2017

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ mơn CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Đào Thanh Dự
Họ tên sinh viên: Lâm Lê Phú
Lớp:
131433D
Ngành đào tạo: Cơng nghệ Chế tạo máy

MSSV: 13143059
MSSV: 13143251
Khố: 2013 – 2017
Hệ:
A

1. Tên đề tài:
Nghiên cứu thiết kế máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ khí tĩnh
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Máy ly tâm trục đứng cơng suất 20 kg/mẻ;
- Tốc độ trục chính từ 4000 – 6000 vịng/phút.
3. Nội dung chính của đồ án:
- Khảo sát tình hình và thực tế sản xuất tinh bột khoai mì (hoặc sản phẩm tương
đương) bằng máy ly tâm trục đứng;
- Phân tích, đánh giá và đề xuất các thông số cụ thể máy ly tâm trục đứng sản
xuất tinh bột khoai mì (hoặc sản phẩm tương đương) quy mơ gia đình/hợp tác
xã;
- Nghiên cứu đề xuất kết cấu máy ly tâm trục đứng khả thi;
- Tính tốn thiết kế máy ly tâm trục đứng (sử dụng ổ cơ);
- Nghiên cứu đề xuất cải tiến kết cấu máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ khí tĩnh;
- Tính toán thiết kế máy ly tâm trục đứng (sử dụng ổ khí tĩnh);
- Tập bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp, clip minh hoạ động;
- Tập thuyết minh, poster.
4. Ngày giao đồ án: 06/03/2017
5. Ngày nộp đồ án: 15/07/2017
TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn
 Được phép bảo vệ

…………………………………………
(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

i

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Bộ mơn: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Đào Thanh Dự
MSSV: 13143059

Hội đồng: 05

Họ và tên sinh viên:

Lâm Lê Phú

Hội đồng: 05

MSSV: 13143251

Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ khí tĩnh
Ngành đào tạo: Công nghiệp chế tạo máy
Họ và tên GV hướng dẫn: PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(khơng đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát
triển)

.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

2.3.Kết quả đạt được:
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

ii

do an


.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

2.4. Những tồn tại (nếu có):
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

3. Đánh giá:

1.

2.

Điểm tối
đa

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm đạt
được

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các
mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

thuật, khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực
tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng

năm 2017

Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)

iii

do an


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ mơn: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:

(Dành cho giảng viên phản biện)
Đào Thanh Dự
MSSV: 13143059

Hội đồng: 05

Họ và tên sinh viên:

Lâm Lê Phú

Hội đồng: 05

MSSV: 13143251

Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ khí tĩnh
Ngành đào tạo: Công nghiệp chế tạo máy
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV)..................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát
triển)
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

iv

do an


5. Câu hỏi:
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................................

6. Đánh giá:
TT

Mục đánh giá

Điểm tối
đa

Điểm đạt
được

1. ...................................................................................................................................
Hình thức và kết cấu ĐATN
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của
các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

2. ...................................................................................................................................
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ
thuật, khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần,
hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng
buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…

5

3. ...................................................................................................................................
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4. ...................................................................................................................................
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm

100

v

do an


7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng

năm 2017

Giảng viên phản biện

((Ký, ghi rõ họ tên)

vi

do an


LỜI NĨI ĐẦU

Ngành cơng nghệ cơng nghệ chế tạo máy là ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng
trong sản xuất cơ khí. Có nhiệm vụ đáp ứng nhu cầu thực tế như thiết kế, chế tạo ra
các chi tiết máy, các loại thiết bị máy móc để đáp ứng nhu cầu của mọi ngành sản
xuất. Góp phần phát triển sản xuất, là một ngành kinh tế mang lại lợi nhuận cao, nhờ
sản xuất ra những sản phẩm có giá trị vượt trội. Sớm nhận thức được tầm quan trọng
của ngành công nghiệp này, các nước phát triển như Đức, Nhật Bản, Mỹ, Hàn
Quốc,… đã rất chú trọng phát triển ngành cơ khí chế tạo máy để phục vụ q trình
cơng nghiệp hóa, khơng chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu sang các
thị trường khác.
Là sinh viên chuyên ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy của trường ĐH Sư Phạm
Kỹ Thuật TP.HCM, để trang bị hành trang tốt hơn chuẩn bị bước vào ngành nghề
của mình sau khi ra trường. Chúng em đã được đi thực tập thực tế ở các cơng ty, xí
nghiệp trên khắp các tỉnh thành sản xuất các mặt hàng chuyên về lĩnh vực cơ khí.
Nay chúng em lại may mắn có được cơ hội làm Đồ Án Tốt Nghiệp, đây là
khoảng thời gian rất hữu ích giúp chúng em có thể gợi nhớ, tìm hiểu lại và sử dụng
hết những kiến thức đã được học trong những năm học vừa qua. Vì kiến thức, tài
liệu và thời gian có hạn nên trong đồ án khơng tránh khỏi những thiếu sót, rất mong
sự thơng cảm của các Thầy (Cô). Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện
ĐÀO THANH DỰ

LÂM LÊ PHÚ

vii

do an


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã gặp khơng ít khó khăn vì
kiến thức lý thuyết cịn ít, kinh nghiệm thiết kế cịn nhiều hạn chế, cũng như việc sử
dụng phần mềm thiết kế chưa thuần thục. Thế nhưng, chúng em ln có được sự hỗ
trợ nhiệt tình từ q thầy cơ trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, sự giúp đỡ chân
thành của bạn bè và người thân. Chính điều đó đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn
thành đồ án này.
Nay chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới:
- Giảng viên PGS.TS Đặng Thiện Ngơn đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, động
viên cho chúng em trong suốt quá trình làm đồ án. Với những kinh nghiệm thiết
thực của mình, thầy đã giúp chúng em nhận ra những hạn chế, khắc phục sai sót, có
những cách làm, bước đi hợp lý.
- Tất cả q thầy cơ trong khoa Cơ khí Chế Tạo Máy đã khuyến khích và tồn
thể thành viên trong RemeLab tạo điều kiện, hỗ trợ kiến thức, kinh nghiệm cho
chúng em thực hiện đồ án.
- Gia đình cùng toàn bộ anh chị em, bạn bè đã giúp đỡ từ vật chất đến tinh thần
cho chúng em.

Sinh viên thực hiện
ĐÀO THANH DỰ
LÂM LÊ PHÚ

viii

do an


TĨM TẮT
Nâng cao khả năng làm việc và giảm cơng suất tiêu thụ điện năng cũng như
đảm bảo an toàn vận hành của máy ly tâm là một trong các tiêu chí đang được lưu
tâm của máy ly tâm hiện nay.
Máy ly tâm tinh bột khoai mì trục đứng là một trong các loại máy được ứng
dụng rộng rãi trong cơng nghiệp cịn tồn đọng một số vấn đề về cơng suất và tốc độ.
Bài báo trình bày q trình thiết kế một máy ly tâm tinh bột khoai mì có sử dụng các
ổ khí tĩnh thay thế các ổ trục truyền thống.
Máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ cơ đã được thiết kế và kiểm tra bền bằng phần
mềm Solidworks.
Máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ khí tĩnh đã được thiết kế và mô phỏng các
thông số hoạt động chính bằng phần mềm ANSYS (Version 15).
Kết quả kiểm nghiệm bền bằng phần mềm Solidworks và mô phỏng dịng chảy
của khí bằng phần mềm ANSYS cho phép đánh giá khả năng hoạt động của máy nói
chung, của các ổ đỡ, ổ chặn khí tĩnh nói riêng sử dụng trong máy ly tâm trục đứng
năng suất 20 kg/mẻ.
Sinh viên thực hiện
ĐÀO THANH DỰ
LÂM LÊ PHÚ

ix

do an


ABSTRACT

One of the most considered criteria of centrifugal machine is how to
enhance work capacity, reduce electricity consumption and be safe in operation.
Tapioca starch vertical centrifugal machine, being one of the most popular
using machines in our industry, still has some limitations about capacity and
speed. This article shows designing process of a tapioca starch centrifugal
machine using air bearing instead of traditional axle-bearings.
A model of vertical centrifugal machine using bearings was designed and
simulation by software Solidwork.
A model of vertical centrifugal machine using aerostatoc bearings was
designed and simulation by software ANSYS (Version 15).
The result durable testing by softwave Solidwworks anh simulation air
flow by ANSYS show the capability of the aerostatic bearings andaerostatic
thrust bearings used in vertical centrifugal machine with capacity of 20
kg/batch.

x

do an


MỤC LỤC
Trang
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................. i
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ............................................ ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .............................................. iv
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................. vii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. viii
TÓM TẮT ..................................................................................................................... ix
ABSTRACT ................................................................................................................... x
MỤC LỤC ..................................................................................................................... xi

DANH SÁCH CÁC BIỂU BẢNG ............................................................................. xiii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH ............................................................................... xix
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................ 1
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................. 3
1.2.1 Ý nghĩa khoa học ............................................................................................. 3
1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................. 3
1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài ....................................................................................... 3
1.3.1 Mục tiêu tổng quát ........................................................................................... 3
1.3.2 Mục tiêu cụ thể ................................................................................................ 3
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 4
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu: ..................................................................................... 4
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 4

xi

do an


1.5 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................... 4
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận .................................................................................. 4
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể ...................................................................... 4
1.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp .................................................................................... 5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ......................................................................................... 6
2.1 Giới thiệu về cây khoai mì........................................................................................ 6
2.1.1 Cây khoai mì .................................................................................................... 6
2.1.2 Củ khoai mì ..................................................................................................... 6
2.1.3 Phân loại .......................................................................................................... 8
2.1.4 Thành phần dinh dưỡng củ khoai mì ............................................................. 10
2.1.5 Phân bố cây khoai mì .................................................................................... 11

2.1.5.1 Tình hình trồng cây khoai mì trên thế giới............................................. 11
2.1.5.2 Tình hình trồng cây khoai mì ở Việt Nam ............................................. 12
2.1.6 Sản lượng củ khoai mì trên thế giới và Việt Nam ......................................... 12
2.1.6.1 Trên thế giới ........................................................................................... 12
2.1.6.2 Ở Việt Nam ............................................................................................ 13
2.2 Tình hình sản xuất tinh bột khoai mì ở Việt Nam .................................................. 14
2.2.1 Tinh bột khoai mì .......................................................................................... 14
2.2.2 Sản lượng tiêu thụ khoai mì........................................................................... 14
2.2.3 Thực trạng sản xuất tinh bột khoai mì ở Việt Nam ....................................... 15
2.2.3.1 Sản xuất thủ công ................................................................................... 15
2.2.3.2 Sản xuất công nghiệp ............................................................................. 18
2.2.3.3 Quy trình cơng nghệ sản xuất tinh bột khoai mì điển hình ở các nhà
máy Việt Nam ............................................................................................................... 31

xii

do an


2.3 Các loại máy ly tâm sản xuất tinh bột .................................................................... 32
2.3.1 Máy ly tâm làm việc gián đoạn ..................................................................... 35
2.3.1.1 Máy ly tâm 3 chân. ................................................................................. 36
2.3.1.2 Máy ly tâm kiểu treo .............................................................................. 36
2.3.1.3 Máy li tâm tự động cạo bã ...................................................................... 37
2.3.2 Máy ly tâm làm việc liên tục ......................................................................... 38
2.3.2.1 Máy ly tâm đẩy bã bằng pittong ............................................................. 38
2.3.2.2 Máy ly tâm vít xoắn nằm ngang ............................................................. 39
2.3.2.3 Máy ly tâm tháo bã bằng lực ly tâm ....................................................... 40
2.3.2.4 Máy li tâm cao tốc .................................................................................. 41
2.4 Máy ly tâm trục đứng ............................................................................................. 44

2.4.1 Máy ly tâm trục đứng tốc độ thường: ............................................................ 44
2.4.1.1 Máy ly tâm trục đứng kiểu treo .............................................................. 45
2.4.1.2 Máy ly tâm trục đứng ba chân ................................................................ 46
2.4.2 Máy ly tâm trục đứng tốc độ cao ................................................................... 47
2.4.2.1 Máy ly tâm trục đứng cao tốc kiểu đĩa ................................................... 49
2.4.2.2 Máy ly tâm trục đứng cao tốc loại ống .................................................. 51
2.5 Những vấn đề tồn đọng trong máy ly tâm trục đứng ............................................. 52
2.6 Định hướng nghiên cứu .......................................................................................... 52
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .......................................................................... 53
3.1 Cơ sơ lý thuyết ........................................................................................................ 53
3.1.1 Ly tâm ............................................................................................................ 53
3.1.2 Máy lắng ly tâm ............................................................................................. 54
3.1.2.1 Lực ly tâm và yếu tố phân li ................................................................... 54

xiii

do an


3.1.2.2 Bề mặt chất lỏng trong thùng ................................................................. 56
3.1.2.3 Vận tốc lắng ........................................................................................... 58
3.1.2.4 Năng suất lắng ........................................................................................ 59
3.1.2.5 Công suất động cơ .................................................................................. 60
3.1.3 Máy lọc ly tâm ............................................................................................... 62
3.1.3.1 Năng suất của máy lọc ly tâm ................................................................ 62
3.1.3.2 Hệ số sử dụng ......................................................................................... 64
3.1.4 Lực kẹp ma sát nghiêng ................................................................................. 64
3.1.5 Dao động........................................................................................................ 65
3.1.5.1 Giời thiệu về dao động ........................................................................... 65
3.1.5.2 Dao động của máy ly tâm trục đứng ...................................................... 66

3.2 Các rung động sinh ra trong quá trình làm việc ..................................................... 68
3.2.1 Mất cân bằng động ........................................................................................ 69
3.2.2 Khơng đồng trục ............................................................................................ 69
3.2.4 Bánh răng bị mịn .......................................................................................... 69
3.2.5 Độ rơ của máy ............................................................................................... 69
3.2.6 Độ lệch tâm tại ngõng trục ............................................................................ 69
3.2.7 Lực khí động và áp lực thủy động ................................................................. 70
3.2.8 Sự biến dạng .................................................................................................. 70
3.2.9 Lựa chọn thiết bị không phù hợp................................................................... 70
3.2.10 Do sự cộng hưởng........................................................................................ 70
3.3 Giải pháp khắc phục ............................................................................................... 70
3.3.1 Giảm kích thích ............................................................................................. 70
3.3.2 Dùng giảm chấn ............................................................................................. 71

xiv

do an


CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÁY LỌC LY TÂM TRỤC
ĐỨNG SỬ DỤNG Ổ CƠ ............................................................................................ 72
4.1 Yêu cầu thiết kế ...................................................................................................... 72
4.2 Phương án thiết kế: ................................................................................................. 72
4.2.1 Phương án 1 (Lắp 2 ổ bi đỡ - chặn nằm 2 đầu thùng quay) .......................... 72
4.2.1 Phương án 2 ( Lắp 2 ổ bi đỡ - chặn nằm dưới thùng quay)........................... 73
4.2.3 Phương án 3 ( Lắp 2 ổ bi đỡ và 1 ổ bi chặn) ................................................. 73
4.2.4 Phương án 4 (Lắp ổ bi đỡ chặn – khớp nối) .................................................. 74
4.3 Tính tốn thiết kế .................................................................................................... 75
4.3.1 Thiết kế thùng ................................................................................................ 75
4.3.2 Lực ly tâm ...................................................................................................... 77

4.3.3 Vận tốc lắng ................................................................................................... 77
4.3.4 Năng suất lắng ............................................................................................... 78
4.3.5 Năng suất của máy lọc ly tâm........................................................................ 78
4.3.6 Công suất của động cơ................................................................................... 79
4.3.7 Thiết kế đai .................................................................................................... 80
4.3.8 Khoảng cách trục a ........................................................................................ 82
4.3.9 Xác định số đai z ........................................................................................... 83
4.3.10 Chiều rộng và đường kính ngồi bánh đai .................................................. 83
4.3.11 Lực căng đai ban đầu và lực tác dụng lên trục ............................................ 84
4.3.12 Thiết kế trục ................................................................................................. 84
4.3.12.1 Chọn vật liệu chế tạo trục..................................................................... 84
4.3.12.2 Xác định đường kính sơ bộ các đoạn trục ............................................ 85
4.3.12.3 Xác định khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực ............................... 85

xv

do an


4.3.13 Xác định các thông số của trục .................................................................... 86
4.3.13.1 Xác định các thông số và chiều của các lực từ các chi tiết máy ......... 86
4.3.13.2 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục ................................. 86
4.3.14 Tính kiểm nghiệm trục ................................................................................ 88
4.3.14.1 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi ................................................. 88
4.3.14.2 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh ................................................. 89
4.3.14.3 Tính kiểm nghiệm trục về cứng uốn .................................................... 90
4.3.14.4 Kiểm tra ứng suất trên phần mềm SolidWorks 2015 ........................... 90
4.3.15 Tính chọn ổ lăn ............................................................................................ 95
4.3.16 Tính tốn lực kẹp ma sát nghiêng: .............................................................. 97
4.3.17 Dao động do giảm chấn gây ra .................................................................... 97

4.4 Mô hình thiết kế tổng thể máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ cơ ............................... 99
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÁY LY TÂM TRỤC ĐỨNG SỬ DỤNG Ổ KHÍ
TĨNH .......................................................................................................................... 102
5.1 Ổ khí tĩnh .............................................................................................................. 102
5.1.1 Giới thiệu ..................................................................................................... 102
5.2 Cơ sở lý thuyết của ổ khí tĩnh .............................................................................. 104
5.2.1 Cơ sở lý thuyết về dịng chảy chất khí ....................................................... 104
5.2.1.1 Dòng chảy qua tấm phẳng song song ................................................... 104
5.2.1.2 Dòng chảy qua rãnh chữ nhật ............................................................... 104
5.2.1.3 Dòng chảy qua rãnh trịn ...................................................................... 106
5.2.1.4 Dịng chảy của chất khí xun qua các lỗ nhỏ ..................................... 108
5.2.1.5 Dòng chảy qua rãnh nối tiếp ................................................................ 110
5.3

Cơ sở tính tốn thiết kế ổ khí tĩnh .................................................................... 114

xvi

do an


5.4 Các loại vật liệu dùng để chế tạo ổ khí ................................................................. 116
5.5 Thiết kế máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ khí tĩnh ............................................... 117
5.5.1 Thiết kế ổ khí tĩnh........................................................................................ 117
5.5.2 Phương án bố trí truyền động ...................................................................... 117
5.5.3 Phương án bố trí ổ khí tĩnh .......................................................................... 117
5.5.4 Phương án thiết kế ổ đỡ khí tĩnh ................................................................. 119
5.5.5 Phương án thiết kế ổ chặn khí tĩnh .............................................................. 121
5.5.6 Lựa chọn phương án .................................................................................... 122
5.6 Tính tốn các thơng số ổ khí tĩnh ......................................................................... 123

5.6.1 Tính tốn ổ đỡ khí tĩnh ................................................................................ 123
5.6.2 Tính tốn ổ chặn khí tĩnh ............................................................................. 129
5.7 Mơ hình tổng thể máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ khí tĩnh ................................. 133
5.8 Mơ phỏng dịng khí trên phần mềm Ansys Workench (Version 15) ................... 136
5.8.1 Dữ liệu ......................................................................................................... 136
5.8.2 Mô phỏng trên phần mềm............................................................................ 136
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 147
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 148

xvii

do an


DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng củ khoai mì [14]. ..............................................10
Bảng 2.2: Các giống khoai mì bản sao phổ biến ở Việt Nam [14]. .........................12
Bảng 4.1: So sánh các phương án ............................................................................74
Bảng 4.2: Các ký hiệu tính tốn thiết kế...................................................................75
Bảng 4.3: Bảng thống kê thiết kế đai thang ............................................................. 83
Bảng 4.4: Bảng thông số ổ lăn .................................................................................96
Bảng 4.5: Thông số ký thuật của máy ly tâm trục đứng sử dung ổ cơ .....................99
Bảng 5.1: Mối quan hệ giữa Kg và h [10]-63 ........................................................114
Bảng 5.2: Giá trị Kgo tối ưu tại các giá trị khác nhau của 𝜀 [10]-73 ....................115
Bảng 5.3: Các thông số của ổ đỡ khí......................................................................129
Bảng 5.4: Các thơng số ổ chặn khí ........................................................................133
Bảng 4.5: Thông số ký thuật của máy ly tâm trục đứng sử dung ổ cơ ...................134

xviii

do an


DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Cây khoai mì và củ khoai mì ...................................................................... 6
Hình 2.2: Lát cắt ngang, màu sắc vỏ củ và thịt củ ..................................................... 7
Hình 2.3: Lá và củ khoai mì đắng .............................................................................. 8
Hình 2.4: Củ và tinh bột khoai mì vàng ..................................................................... 9
Hình 2.5: Củ khoai mì đỏ ........................................................................................... 9
Hình 2.6: Củ khoai mì trắng....................................................................................... 9
Hình 2.8: Diện tích và sản lượng khoai mì năm 2015 tại một số quốc gia [15] ..... 13
Hình 2.9: Diễn biến sản lượng khoai mì Việt Nam năm 2015-2016 [15] ................ 14
Hình 2.10: Tinh bột khoai mì ................................................................................... 14
Hình 2.11: Sản xuất tinh bột khoai mì bằng phương pháp sản xuất thủ cơng [13].. 16
Hình 2.12: Rửa củ và bóc vỏ .................................................................................... 16
Hình 2.13: Nạo củ. ................................................................................................... 17
Hình 2.14: Bột nhão và dụng cụ để tách bã ............................................................. 17
Hình 2.15: Tách bã ................................................................................................... 17
Hình 2.16: Vắt bã ..................................................................................................... 17
Hình 2.17: Lắng tách bột.......................................................................................... 18
Hình 2.18: Bẻ vụn và sấy khơ ................................................................................... 18
Hình 2.19: Quy trình chung sản xuất tinh bột khoai mì [13]................................... 19
Hình 2.20: Hệ thống máy bóc và làm sạch vỏ [13] ................................................. 21
Hình 2.21: Máy rửa củ khoai mì [13] ...................................................................... 22
Hình 2.22: Máy mài – xát khoai mì [13] .................................................................. 24
Hình 2.23: Máy rây phẳng [13] ............................................................................... 26
Hình 2.24: Máy rây bàn chải [13] ........................................................................... 27
Hình 2.25: Sơ đồ rửa tách tinh bột tự do từ cháo [13] ............................................ 27
Hình 2.26: Sơ đồ làm việc của cyclon nước [13] ..................................................... 29
Hình 2.27: Quy trình cơng nghệ sản xuất tinh bột khoai mì ở nhà máy chế biến tinh

bột khoai mì Quãng Ngãi [13] .................................................................................. 32
Hình 2.28: Máy ly tâm tốc độ thường ...................................................................... 33
xix

do an


Hình 2.29: Máy ly tâm tốc độ cao ............................................................................ 33
Hình 2.30: Cơng dụng lọc các huyền phù ................................................................ 33
Hình 2.31: Máy ly tâm tháo bã bằng tay .................................................................. 34
Hình 2.32: Máy ly tâm tháo bã bằng dao................................................................. 34
Hình 2.33: Máy ly tâm tháo bã bằng vít tải ............................................................. 34
Hình 2.34: Máy ly tâm tháo bã bằng pittơng ........................................................... 35
Hình 2.35: Phân loại máy ly tâm theo cấu tạo chỗ tựa............................................ 35
Hình 2.36: Máy ly tâm 3 chân .................................................................................. 36
Hình 2.37: Máy ly tâm kiểu treo ............................................................................... 37
Hình 2.38: Máy ly tâm tự động cạo bã ..................................................................... 38
Hình 2.39: Máy ly tâm đẩy bã bằng pittong............................................................. 39
Hình 2.40: Máy ly tâm vít xoắn nằm ngang ............................................................. 40
Hình 2.41: Máy ly tâm liên tục rơto hình nón tự tháo bã......................................... 41
Hình 2.42: Máy phân ly chất lỏng loại đĩa .............................................................. 42
Hình 2.43: Máy phân ly cao tốc loại ống ................................................................. 43
Hình 2.44: Máy ly tâm hình cơn tháo vật lắng bằng sức ly tâm .............................. 44
Hình 2.45: Máy ly tâm trục đứng kiểu treo .............................................................. 46
Hình 2.46: Máy ly tâm ba chân ................................................................................ 47
Hình 2.47: Hình dạng chung của máy phân ly......................................................... 48
Hình 2.48: Máy ly tâm cao tốc loại đĩa ................................................................. 49
Hình 2.49: Kết cấu máy ly tâm cao tốc loại đĩa ................................................... 50
Hình 2.50: Máy ly tâm cao tốc loại ống ................................................................... 51
Hình 2.51: Kết cấu đầu trên của ống ....................................................................... 51

Hình 3.1: Nguyên lý lắng ly tâm ............................................................................... 54
Hình 3.2: Độ thị xác định yếu tố phân ly 𝐹𝑝. [2] .................................................... 55
Hình 3.3: Bề mặt chất lỏng khi thùng quay [2]........................................................ 56
Hình 3.4: Bề mặt chất lỏng khi thùng quay với vận tốc lớn ..................................... 58
Hình 3.5: Diễn biến của cường độ dòng điện I và số vòng quay n của ................... 61
Hình 3.6: Lực kẹp ma sát nghiêng............................................................................ 65

xx

do an


Hình 3.7: Chu kì hệ dao động cưỡng bức ................................................................ 66
Hình 3.8: Mơ hình dao động cưỡng bức kích động lực ........................................... 67
Hình 3.9: Mơ hình dao động cưỡng bức kích động bởi khối lượng lệch tâm .......... 68
Hình 4.1: Mơ hình lắp 2 ổ bi đỡ -chặn nằm 2 đầu thùng quay ................................ 72
Hình 4.2: Mơ hình lắp 2 ổ bi đỡ - chặn nằm dưới thùng quay ................................ 73
Hình 4.3: Mơ hình lắp 2 ổ bi đỡ - 1 ổ bi chặn .......................................................... 73
Hình 4.4: Mơ hình lắp ổ bi đỡ chặn – khớp nối ....................................................... 74
Hình 4.5: Mơ hình của thùng quay ........................................................................... 75
Hình 4.6: Bề mặt chất lỏng khi thùng quay .............................................................. 76
Hình 4.7: Các lực tác động vào vật chuyển động tròn với vân tốc ω ...................... 77
Hình 4.8: Động cơ K100L2 ...................................................................................... 80
Hình 4.9: Truyền động đai thang ............................................................................. 81
Hình 4.10: Tiết diện đai thang ................................................................................. 81
Hình 4.11: Khoảng cách trục a ................................................................................ 82
Hình 4.12: Lực căng đai F0 ...................................................................................... 84
Hình 4.13: Lực tác dụng lên trục Fr ......................................................................... 84
Hình 4.15: Trục thép C45 ......................................................................................... 85
Hình 4.16: Biểu đồ momen tại các điểm A,B ........................................................... 87

Hình 4.17: Xác định đường kính tại A và B ............................................................. 87
Hình 4.18: Kiểm nghiệm độ cứng uốn tại B ............................................................. 90
Hình 4.24: Ứng suất của trục ................................................................................... 93
Hình 4.25: Chuyển vị của trục ................................................................................. 94
Hình 4.26: Kết quả kiểm tra độ bền mỏi của trục .................................................... 94
Hình 4.27: Các thơng số hình học ổ lăn................................................................... 95
Hình 4.28: Khi chưa tác động .................................................................................. 98
Hình 4.29: Khi chịu một lực tác dụng và sinh ra dao động cưỡng bức. ................. 98
Hình 4.30: Tổng thể máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ cơ được thiết kế bằng .......... 99
Hình 4.31: Các cụm máy ly tâm trục đứng sử dụng ổ cơ ....................................... 100
Hình 4.32: Cụm truyền động chính ........................................................................ 100

xxi

do an


Hình 4.33: Phân rã cụm truyền động chính ổ cơ ................................................... 101
Hình 4.34: Mặt cắt cụm truyền động chính ổ cơ .................................................... 101
Hình 5.1: Bố trí các lỗ cấp khí. .............................................................................. 103
Hình 5.2: Đường cong phân bố áp suất ................................................................. 103
Hình 5.3: Dịng chảy của chất khí giữa các tấm song song [10]. ......................... 104
Hình 5.4: Ổ chặn có một lỗ cấp khí ở tâm ............................................................. 106
Hình 5.5: Ổ chặn hình khun có nhiều lỗ cấp khí ................................................ 108
Hình 5.6: Mối quan hệ giữa CD và K [10] ............................................................. 110
Hình 5.7: Ổ đỡ dùng khe hở đường chu vi ............................................................. 111
Hình 5.8: Đặc điểm của ổ chặn với rãnh hình trịn [10]-61 .................................. 112
Hình 5.9: Phân bố áp suất trong ổ khí [12] ........................................................... 114
Hình 5.10: Mối quan hệ giữa khả năng chịu tải và tỉ số lệch tâm [12] ................. 115
Hình 5.11: Mối quan hệ giữa Kgo và khả năng chịu tải [12] ................................. 115

Hình 5.12: Các loại lỗ cấp khí [12] ....................................................................... 116
Hình 5.13: Phương án bố trí truyền động. ............................................................. 119
Hình 5.14: Phương án bố trí ổ khí tĩnh. ................................................................. 119
Hình 5.15: Kết cấu ổ đỡ khí tĩnh phương án 1 ....................................................... 120
Hình 5.16: Kết cấu ổ đỡ khí tĩnh phương án 2 ....................................................... 120
Hình 5.17: Kết cấu ổ đỡ khí tĩnh Phương án 3 ...................................................... 121
Hình 5.18: Kết cấu ổ chặn khí tĩnh. ....................................................................... 122
Hình 5.19: Phương án bố trí và kết cấu ổ khí tĩnh ................................................. 122
Hình 5.20: Mối quan hệ giữa đường kính lỗ cấp khí tối ưu và khe hở [10] .......... 123
Hình 5.21: Mối quan hệ giữa đường kính lỗ cấp khí và tỉ lệ L/D [10] .................. 124
Hình 5.22: Vị trí đặt lỗ cấp khí............................................................................... 125
Hình 5.23: Mối qua hệ giữa CL và vị trí đặt lỗ cấp khí [10].................................. 125
Hình 5.24: Ảnh hưởng của số lỗ cấp khí mỗi hàng tới khả năng tải [10] ............. 126
Hình 5.25: Ảnh hưởng của đường kính lỗ cấp khí tới số lượng lỗ [10] ................ 126
Hình 5.26: Ảnh hưởng của chiều dài ổ tới khả năng tải [10] ................................ 127
Hình 5.27: Các thơng số lỗ cấp khí ........................................................................ 127

xxii

do an