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”
1
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.
2
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
. 3.3 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
4
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,
5
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”
6
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.
7
- 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,
8
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/
3
m
góc ma sát vật liệu với thép:
0
42
Hệ số ma sát của vật liệu và thép : 0,7
3.1.3 Công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh
9
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.
3.2 Phương pháp tạo viên.
3.2.1 Các kiểu cấu trúc hạt
10
Vi sinh vật
Năng lượng Tỏa nhiệt
Chất hữu cơ
(than bùn,bã
bùn)

Phân hủy
CO
2
, H
2
O
Tổng hợp MHCVS
O
2
, H
2
O
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình biến đổi hóa sinh nguyên liệu hữu cơ.
Chất lõng dạng sương mù Tạo ẩm
Tạo hạt rắn
Kết thúc tạo hạt
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.)
11

Chất dính
Bột Chất lỏng đang kết dính Hạt kết dính Cấu trúc “phủ tuyết”
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.
12
Bùn giọt nhỏ Hạt mầm Hạt đã bị bao Cấu trúc phủ lấp
Hình 3.7. Máy tạo hat kiểu khuôn ép.
 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:
( )
trnt
D/2720n ÷=
(vg/ph) (3.1)
Trong đó
tr
D
là đường kính trống.
+ Góc nghiêng của thùng so với mặt phẳng nằm ngang: 0,5
÷
0

2
+ Thời gian tạo hạt từ 6
÷
12 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.
13
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
14
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
15
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:
KQWWQ
lplpvn
/).(

−=
, (3.2)
- W
v
: độ ẩm vo viên; - W
p.l
: độ ẩm ban đầu của phối liệu;
- Q
p.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
16
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
θ
: 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 35
0
- 60
0
, thường chọn θ = 50
0
. (3.3)
b) Thể tích đĩa:
Thể tích đĩa tính theo công thức:
V
R
=Q.t /(
ϕ
.γ) , m
3
; (3.4)
Trong đó: Q – năng suất riêng của máy T/h;
t – thời gian hình thành viên, h;
ϕ
– hệ số chứa của máy;
γ – khối lượng thể tích của phân, T/m
3
.
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).
17
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.cosθ = m.g. cosθ

2
22
2
30
.

Rn
g
G
RmC
π
ϖ
==

(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.cosα (3.7)
S = G.sinα
Trong đó: G - trọng lượng vật liệu, N;
18
α - 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/s
2
.
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:
)cos
30.
.
(
2
22
α
π
G
g
RnG
fT +=
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 α
như sau (
)
2
g≈
π
:
f
Rn








+≈
αα
cos
30
sin
2
2
Rút ra số vòng quay của đĩa (tính bằng vòng/phút):
fR
n
αα

cossin
30
−
=
(3.9)
Khi viên bi được nâng lên vị trí cao nhất là điểm A
3
, tức là
0
180=
α
thì số
vòng quay của đĩa là:
19
,
30
3
R
n
A
=
(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
3
n
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:

R
n
2115 ÷
=
, (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:
2
/
D
RF
πϕ
=
ψ
Hình 3.11. Hệ số chứa vật liệu.
Khi đĩa chưa quay, diện tích tiết diện tải trọng vật liệu chiếm sẽ là:
20

360/
2
ψπ
D
RF =

Trong đó:
ψ
– góc ở tâm tải trọng vật liệu chiếm được.
Từ (3.12) và (3.13), ta có :
360

ψ
ϕ
=
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
P
G
v
α
2
R
Hình 3.12. Sơ đồ xác định lực trong máy vo viên.
Góc nâng
α
phụ thuộc vào số vòng quay của thùng.
Công suất của máy vo viên tính theo công thức:
321
NNNN ++=
,
[ ]
kW

Trong đó: N
1
- là công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao thích
hợp, kW;
N
2
- là công suất cần thiết để khắc phục ma sát trượt của vật

liệu với bề mặt đĩa, kW;
21
N
3
- 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:
,
10.3
sin
1000
.
4
1
απ
nRG
vP
N
v
==
(kW) (3.18)
Trong đó: G
v
- 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:
,
10

.
3
2
vT
N =
(kW) (3.19)
Xác định lực ma sát T:
f
gR
vG
GT
v
v
.
.
cos
2








+=
α
, (N)
Vậy:
,

900
cos
10.3

2
3
2






+=
Rn
RnfG
N
v
α
π
(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
3
10
'.vp
N =
(3.21)
Trong đó P’là lực tiếp tuyến cần thiết đặt trên vỏ đĩa để thắng các lực cản ở

các ổ đỡ,
[ ]
N
.
Xác định lực vòng P’:
22
( )
,'
.1
R
rf
GGP
đv
+=
(N);
Trong đó: G
đ
– trọng lượng đĩa quay, N;
f
1
– hệ số ma sát ở trong ổ đỡ;
r – bán kính cổ trục quay, m.
Vậy công suất N
3
:
( )
,
10.3

4

1
3
nrfGG
N
dv
π
+
=
(kW) (3.22)
Vậy công suất động cơ điện bằng:
,
η
N
KN
dc
=
(kW) (3.23)
Trong đó: K – hệ số dự trữ, K = 1,1 – 1,2;

η
– hiệu suất bộ truyền động.
Khoảng cách từ trọng tâm của khối vật liệu đến tâm thùng quay là:
,
2
2
2
2
1
0
RR

R
+
=
m (3.24)
Với hệ số chứa
ϕ
thì
12
.RR
ϕ
=
.
3.6. Một số mẫu máy vo viên
Ứng với mỗi công nghệ sản xuất có các mẫu máy vo viên tương ứng :
23
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.
24
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.
25