Đề tài : Phân tích, tính toán động lực học của máy thái kiểu đĩa.Từ đó tính toán các thông số cơ bản cho máy thái rau cỏ rơm potx

Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương
Hùng
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Việc cung cấp thức ăn chăn nuôi có ý nghĩa rất quan trọng, có tính chất quyết
định đến số lượng và chất lượng sản phẩm chăn nuôi. Cho súc vật ăn đủ chất dinh
dưỡng và đúng chế độ, tức là thích ứng với các yêu cầu của cơ thể con vật, tăng
được sản lượng chăn nuôi lớn nhất với mức thức ăn ít nhất. Trong việc cung cấp
thức ăn, ngoài vấn đề sản xuất thức ăn thì vấn đề chế biến thức ăn có ý nghĩa quan
trọng:
-Tăng khả năng tiêu hóa thức ăn của cơ thể vật nuôi
-Tăng chất lượng thức ăn
-Súc vật đỡ tốn sức nhai thức ăn
-Ngăn ngừa bệnh tật cho vật nuôi
-Tận dụng được phụ phế phẩm trong công nghiệp
Hiện nay máy thái được sử dụng nhiều trong công nghệ chế biến thức ăn gia
súc. phần lớn các nguyên liệu sử dụng làm thức ăn gia súc, nhất là thức ăn tươi,
như các loại rau cỏ, củ, quả đều phải trải qua công đoạn thái. Vì thế máy thái có ý
nghĩa quan trọng trong dây chuền chế biến thức ăn chăn nuôi.
Máy thái rau cỏ rơm được sử dụng rộng rãi trong các trang trại chăn nuôi bò
và lợn, đặc biệt là chăn nuôi bò lấy thịt và lấy sữa. Máy thái rau cỏ rơm có nhiệm
vụ làm nhỏ rau cỏ tươi, khô thành những đoạn ngắn, với kích thước đoạn thái điều
chỉnh được theo quy định đối với các loại vật nuôi.
Để nâng cao hiệu quả sử dụng máy thái rau cỏ rơm, tôi thực hiện đề tài: "
Phân tích, tính toán động lực học của máy thái kiểu đĩa.Từ đó tính toán các
thông số cơ bản cho máy thái rau cỏ rơm " nhằm góp phần đưa lại thuận lợi cho
công nhân và nông dân trong quá trình sử dụng máy.
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
1
Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương
Hùng

2. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
2.1 Nguyên lý cấu tạo
Máy thái rau cỏ rơm thường gồm : Bộ phận thái có một số dao 1 và một tấm
kê 2, dao được lắp vào đĩa 3 hoặc trống 6, bộ phận cung cấp gồm hai trục cuốn 4
kết hợp với dây chuyền cung cấp 5để nén và đưa rau cỏ vào bộ phận thái.Việc điều
chỉnh độ dài đoạn thái được thực hiện bằng hai cách : hoặc thay đổi số dao lắp trên
đĩa hoặc thay đổi tỷ số truyền cho bộ phận cung cấp.
2.1 Nguyên lý cấu tạo
Bộ phận thái rau cỏ rơm thường có nguyên lý làm việc là thái bằng một
lưỡi dao chuyển động và một lưỡi đao cố định.
a) b) c)
Hình 1:Sơ đồ cấu tạo các bộ phận thái rau cỏ rơm
a) Sơ đồ máy thái rau cỏ; b) Bộ phận đĩa dao; c) Bộ phận trống dao
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
2
Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương
Hùng
2.3 Một số máy thái kiểu đĩa
Máy thái rau cỏ rơm PCC – 6 :kiểu đĩa đứng, có động cơ, di động được.

Hình 2: Máy thái rau cỏ rơm PCC-6
Máy thái củ quả PKP-2,0 : Kiểu đĩa đứng, quay tay và có động cơ.
Hình3: Máy thái củ quả PKP-2,0
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
3
Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương
Hùng
2.4 Phân tích, tính toán động lực học của máy thái kiểu đĩa

Xét đồ thị mômen cắt thái ( hình vẽ) được xây dựng bằng cách tính toán
mômen cắt thái theo công thức :

)1(cos
'
ττ
tgfrSqM
ct
+∆=
(2-1)
Ứng với Từng trị số góc quay
ψ
của dao trên cơ sở sơ đố thiết kế cụ thể
của bộ phận thái. Các đại lượng
S
∆
, r, góc trượt
τ
, áp suất riêng riêng q, hệ số
trượt f
”
, được đo và tính với từng vị trí của dao ứng với các góc quay
ψ
.
Tương ứng với đồ thị mômen cắt thái và từng trị sốcủa góc
ψ
của dao, ta
có thể xác định được các vận tốc góc và vẽ được đồ thị biến thiên vận tốc góc
( hình vẽ). Từ đồ thị mômen cắt thái có thể tính được trị số mômen cắt thái trung
bình M

cttb
:

ct
k
ctcttb
A
k
dM
k
M
π
ψ
π
π
22
/2
0
==
∫
(2-2)
k
- số dao;
ψ
– góc quay của dao ( rad )
ψ
π
π
dM
k

k
ct
.
2
/2
0
∫
thể hiện diện tích tạo bởi đồ thị mômen cắt thái (ứng với
rad
k
π
2

cho một dao và trục hoành
ψ
Do đó, dùng diện tích kế đo diện tích này và với tỷ lệ xích xác định, ta sẻ
tính được M
cttb
. Đó là mômen mà động cơ cung cấp cho máy thái. Mômen của động
cơ bằng :
M
dc
= M
cttb
+ M
ck
+ M
cc
(2-3)
M

ck
- mômen chạy không của máy thái;
M
cc
– mômen cung cấp vật thái vào máy.
Có thể tính gần đúng các mômen M
cc
, M
ck
theo tỷ lệ M
cttb
: M
ck
: M
cc
= 3:1:1;
Khi đó :
cttbdc
MM
3
5
≈
(2-4)

Hình 4:
a) Đồ thị mômen cắt thái ; b) Đồ thị biến thiên vận tốc góc
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
4
Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương

Hùng
Về sự biến thiên của vận tốc góc
ω
( hình vẽ), ta có thể thấy rằng khi M
ct
>
M
cttb
thì vận tốc góc giảm, còn khi M
ct
< M
cttb
thì vận tốc góc lại tăng. Điều này liên
quan tới vai trò của bánh đà : khi mômen quay M
dc
của động cơ lớn hơn mômen
cản ( lúc M
cttb
> M
ct
) là lúc dao cắt thái ít hoặc không cắt thái, thì bánh đà phải tích
lũy động năng dự trữ. Đến khi mômen động cơ M
dc
nhỏ hơn mômen cản ( M
cttb
<
M
ct
) là lúc dao cắt thái nhiều, quá tải, bánh đà sẽ cấp phát động năng dự trữ đủ để
khắc phục được mômen cản.Lượng động năng dự trữ này phải bằng công dư A

dư
,
thể hiện bằng phần diện tích nằm trên đường M
cttb
và giới hạn bởi đồ thị M
ct
.
Các trị số vận tốc góc tăng giảm từ
max
ω
đến
min
ω
sẽ được xác định trên cơ
sỡ vận tốc góc trung bình
tb
ω
và độ quay không đều cho phép
ω
δ
của các bộ phận
quay, theo các công thức :

30
.
2
minmax
n
t
π

ωω
ω
=
+
=
(2-5)

07,003,0
minmax
÷=
+
=
tb
ω
ωω
δ
ω
(2-6)
Nếu gọi J – mômen quán tính của bánh đà ( kể cả đĩa hay trống dao), ta sẽ có
công dư :

ω
δω
ω
ω

2
.
2
.

2
2
min
2
max
tbdu
J
J
J
A =−=
(2-7)
Từ đó ta có thể xác định mômen quán tính của bánh đà ( kể cả đĩa hay trống
dao) :

ω
δω
.
tb
d
A
J =
(2-8)
Để bảo đảm điều kiện làm việc bền vững của máy, phải gới hạn gia tốc góc ở
trị số cực đại
3010/
÷≤
dtd
ω
s
-2

. Như vậy :

dt
d
M
J
dc
ω
≥
(2-9)
Phương trình năng lượng cơ bản thể hiện mối liên quan giữa động cơ , máy
thái và vật thái, có dạng :
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
5
Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương
Hùng

).1.(
'
τ
ω
ω
tgf
dt
dF
q
dt
d
JN

dc
+==
(2-10)
Tuy nhiên, công suất động cơ còn tiêu thụ để cung cấp vật thái cho máy và
chạy không, vì vậy còn cần phải tính theo mômen động cơ M
dc
:

30


nM
MN
dc
tbdcdc
π
ω
==
(2-11)
n - số vòng quay trong 1 phút của máy thái
Các thành phần thẳng đứng của lực N và fN sẽ nén ép lớp cỏ rau xuống.
Còn để cuốn được rau cỏ vào họng thái thì điều kiện cần thiết là thành phần chiếu
nằm ngang của lực ma sát fN phải lớn hơn thành phần chiếu nằm ngang của lực
N, tức là lớn hơn thành phần lực hướng ngược chiều cuốn và cản trở tác dụng cuốn,
nghĩa là :
fN.cos
1
α
> N.sin
1

α
hay f > tg
1
α
(2-12)
Góc ma sát ( phi) củấcc trục cuốn với lớp rau cỏ phải lớn hơn góc
11
:
αϕα
>
Nếu gọi chiều dày ban đầu của lớp rau cỏ là A và chiều dày cuối cùng là a,
thì :

)cos.(2
1
α
rraA −=−
(2-13)
Do đó, đường kính của các trục cuốn sẽ bằng :

1
2
1
1
1
1
cos1
α
α
tg

aAaA
d
+
−
−
=
−
−
=
(2-14)
Nghĩa là phải có điều kiện :

2
1
1
1
f
aA
d
+
−
−
>
(2-15)
Thông thường
00
2717 ÷=
ϕ

đối với cỏ, rơm khô,

00
3018 ÷
đối với rau cỏ tươi,
vậy :

)).(2010( aAd −÷>
(2-16)
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
6
Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương
Hùng
Nếu tính như vậy thì đòi hỏi đường kính d quá lớn, cho nên người ta phải làm
các trục cuốn có những răng mấu hay múi khế để dễ cuốn thức ăn với đường kính
trục nhỏ hơn. Do đó công thức trên chỉ dùng để tính toán sơ bộ. Thực tế, đường
kính d của trục cuốn thường nằm trong giới hạn
mm16080 ÷
Độ nén rau cỏ của trục cuốn có thể tính như sau :
Hình 5: Tính các trục cuốn rau cỏ rơm
d
f
a
d
f
A
aA
K









+
−+








+
−
<
−
=
2
2
1
1
1
.
1
1
1
(2-17)

Hay có thể tính bằng :

1
12
γ
γγ
−
=K
(2-18)

1
γ
và
2
γ
là mật độ của lớp thức ăn trước và sau khi nén.
Thực nghiệm chứng tỏ rằng công mà các trục cuốn tiêu thụ để nén lớp vật
thái và cuốn vào họng thái khá lớn, đối với máy thái rau cỏ rơm chiếm tới 30
÷

50
o
/
o
toàn bộ công của máy thái.
2.5 Tính toán các thông số cơ bản cho máy thái rau cỏ rơm
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
7
Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương

Hùng
a) Năng suất của các máy thái rau cỏ rơm
- Năng suất lý thuyết được tính như sau :
Q =60.a
tb
.b.l.k.
γ
.n (2-19)
a
tb
- chiều cao trung bình của họng thái,
2
maxmin
aa
a
tb
+
=
, (
m
)
b - chiều rộng của họng thái, m ;
l - độ dài đoạn thái, m;
k - số dao ;
γ
- khối lượng thể tích của lớp rau cỏ được trục cuốn nén, kg/m
3
;
n- số vòng quay của máy trong 1 phút.
- Năng suất thuần túy và năng suất thực tế được xác định bằng đo cụ thể khi

cho máy làm việc.
b) Độ dài đoạn thái l
+Tính theo lý thuyết bằng công thức sau đây :
l =
ki
r
c
.
)1.( 2
επ
−
(
mm
)(2-20)
r
c
– bán kính của trục cuốn (
mm
)
ε
- độ trượt của trục cuốn trên lớp rau cỏ (
05,0≈
ε
)
i - tỷ số truyền từ trục máy đến trục cuốn.
+ Đo thực tế : xác định bằng trị số độ dài trung bình l
tb
của các đoạn thái được
phân loại theo các trị số l
i

, rồi tính theo công thức:

P
ll
P
l
n
ii
i
tb
∑
+
+
=
0
1
2
, (
mm
) (2-21)
P - khối lượng mẫu rau cỏ đã thái,
i
PP ∑=
( có thể lấy P = 100g) ;
P
i
- khối lượng các đoạn tháicó độ dài từ l
i
đến l
i+1

.
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
8
Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương
Hùng
c) Tỷ số truyền i :
Tỷ số truyền i là tỷ số giữa vận tốc góc trung bình của máy
tb
ω
với vận tốc góc
c
ω
của trục cuốn cung cấp rau cỏ :
c
tb
i
ω
ω
=

Vận tốc góc
c
ω
của trục cuốn tính bằng :
)1.(
.
ε
ω
−

=
c
c
c
r
V

v
c -
Vận tốc dài của trục cuốn lớp rau cỏ vào họng thái, có thể tính từ năng suất
lý thuyết Q :
γ
3600 ba
Q
V
tb
c
=
(
sm /
)
i cũng có thể rút từ công thức (2-20) :

)1.( 2
.
επ
−
=
c
r

lk
i
(2-22)
d) Đặc tính kỹ thuật của máy thái rau cỏ PCC-6:
Đặc tính kỹ thuật Đơn vị đo
Năng suất thuần túy
- thái rau cỏ
- thái rơm
Công suất động cơ điện
Mức tiêu thụ điện năng riêng
Độ dài đoạn thái hay bề dày
lát thái
Tốc độ trục của máy
Số và kiểu dao thái
t/h
kW
kWh/t
mm
vòng/ph
5÷6
1,5÷2,5
7
1,5÷5
6;15;25;27;
40;104
450
2dao cong
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
9

Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương
Hùng
3.KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
Trên đây là một số thông số về động lực học của máy thái kiểu đĩa và một số
thông số sử dụng đã được nghiên cứu và tính toán trên cơ sơ lý thuyết và thực
nghiệm.
Hiện nay các loại máy này đang được sử dụng rộng rãi trong các nông trường
và trang trại chăn nuôi, đã góp phần nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản
xuất .
Do tính vạn năng và dễ sử dụng nên việc sử dụng các máy này cũng đã tiết
kiệm được sức lao động của công nhân và giảm được số nhân công cho các trang
trại và nông trường.
Vì vậy cần phổ biến rộng rãi để phát huy hiệu quả của các loại máy này ở cả
quy mô các hợp tác xã và trang trại nhỏ nhằm đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa
nông thôn.
Tuy nhiên các loại máy này vẫn còn những nhưọc điểm và hạn chế. Như công
mà các trục cuốn tiêu thụ để nén lớp vật thái và cuốn vào họng thái khá lớn, đối với
máy thái rau cỏ rơm chiếm tới 30÷50% toàn bộ công của máy thái.Do vậy cân có
thêm những nghiên cứu để chúng được hoàn thiện hơn và phù hợp hơn nữa với
công nhân và nông dân.
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
10
Thiết bị bảo quản chế biến NSTP GVHD:T.S Đinh Vương
Hùng
MỤC LỤC
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1
2. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊNCỨU 2
2.1 Nguyên lý cấu tạo 2
2.1 Nguyên lý cấu tạo 2

2.3 Một số máy thái kiểu đĩa 2
2.4 Phân tích, tính toán động lực học của máy thái kiểu đĩa 4
2.5 Tính toán các thông số cơ bản cho máy thái rau cỏ rơm 7
3.KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 10
SVTH: Nguyễn Văn Đạt Lớp: Công thôn
39A
11