Đồ án thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang trong dây chuyền sản xuất thức ăn cho tôm

Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
LỜI NÓI ĐẦU
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá, vì vậy việc nghiên
cứu và chế tạo các dây chuyền và thiết bị hiện đại là một việc rất cần thiết. Việc nâng cao
công nghệ nhằm giải phóng sức lao động và nâng cao năng suất, tạo điều kiện làm cho đất
nước ngày càng giàu mạnh, nâng cao mức sống của người dân, đồng thời đuổi kịp với nền
công nghiệp hiện đại của thế giới.
Để thực hiện được những công việc trên, chúng ta không ngừng học hỏi mà còn
phải vận dụng sáng tạo những điều đã học vào thực tế một cách có hiệu quả. Đồ án tốt
nghiệp là bước khởi đầu cho các sinh viên làm quen với việc thiết kế và tác phong của
một người cán bộ kỹ thuật, tìm hiểu và đi sâu với các máy móc thiết bị trong thực tiễn.
Đây thực sự không phải là một công việc đơn giản vì là vấn đề mới mẻ và chưa có
kinh nghiệm trong quá trình thiết kế nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự
góp ý và thông cảm của các thầy.
Để hoàn thành được công việc thiết kế này, em xin chân thành cảm ơn sự hướng
dẫn tận tình của thầy Đỗ Thế Cần và sự giúp đỡ của các bạn bè.
Sinh viên thực hiện

LÊ ĐĂNG NHẬT
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 1
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN NUÔI TÔM
1.1PHÂN LOẠI HỖN HỢP HẠT LƯƠNG THỰC
- Trong dây chuyền sản xuất thức ăn hỗn hợp cho tôm thì khâu phân loại hỗn hợp
hạt, hỗn hợp các thành phần thức ăn co tôm , hỗn hợp các sản phẩm trung gian và sản
phẩm cuối cùng được coi là khâu cơ bản.
- Trong nguyên liệu đưa vào nhà máy luôn có lẫn các giống hạt khác, hạt dại, tạp
chất khoáng và tạp chất hữu cơ. Mục đích của sự phân loại hỗn hợp hạt là thu được khối
đồng nhất các hạt cần đưa vào dây chuyền sản xuất chính. Quá trình phân loại trong các

xí nghiệp sản xuất thức ăn hỗn hợp cho tôm gồm hai phần :
+ Loại tạp chất ra khỏi khối hạt.
+ Phân chia khối hạt thành những hợp phần có chất lượng khác nhau để chế biến
riêng.
1.2. GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN NUÔI TÔM
Để tạo ra sản phẩm đúng tiêu chuẩn và đúng yêu cầu về chất lượng, qui trình sản
xuất thức ăn nuôi tôm cần có những công đoạn sau.
1.2.1. Công đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu
Việc chuẩn bị nguyên liệu trước khi đưa vào máy nghiền là rất quan trọng vì nó
quyết định chất lượng và tiêu chuẩn của sản phẩm.
Tính chất của hạt ngũ cốc được đặc trưng bởi cấu tạo thành phần hoá học, tính chất
cơ lý và tính chất hoá sinh của hạt.
Tính chất của hạt có ảnh hưởng quyết định đến quá trình sản xuất.
1.2.2. Công đoạn 2 : Nghiền các loại hạt
Nghiền hạt là một quá trình biến vật thể thành các phần tử nhỏ hơn nhờ lực phá vỡ
lớn hơn lực liên kết của các phần tử bột. Có hai hình thức nghiền : nghiền đơn giản và
nghiền phức tạp.
+ Nghiền đơn giản : là qúa trình biến vật thể thành các phần tử có kích thứơc xác
định, các phần tử này là sản phẩm cuối cùng của quá trình nghiền.
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 2
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
+ Nghiền phức tạp : là quá trình biến vật thể rắn thành những phần tử có kích
thước nhỏ hơn, nhưng sau mỗi lần nghiền có phân loại và các phần tử có kích thước khác
nhau được đưa vào các hệ nghiền khác nhau để tiếp tục nghiền cho nhỏ hơn.
Trong dây chuyền sản xuất bột cùng loại có thể áp dụng hình thức nghiền đơn
giản hoặc nghiền phức tạp. Nhưng trong sản xuất bột phân loại thì nhất thiết phải áp dụng
phương pháp nghiền phức tạp.
Tỷ lệ lấy bột (phần trăm bột lấy được từ hạt) cũng như chất lượng bột thành phẩm phụ
thuộc rất nhiều vào độ hoàn thiện của quá trình nghiền hạt. Năng lượng tiêu hao của quá
trình nghiền thường chiếm khoảng 50 - 80% tổng số năng lượng tiêu hao của toàn bộ dây

chuyền sản xuất của các nhà máy.
1.2.3. Công đoạn 3 : Định lượng nguyên liệu
Trong các dây chuyền sản xuất cần thiết phải định lượng nguyên liệu sản phẩm và
các bán thành phẩm ở các công đoạn chế biến trung gian. Nếu thành phẩm gồm nhiều
nguyên liệu thì khâu định lượng để đảm bảo đúng tỷ lệ thành phần và khâu trộn để đảm
bảo tính đồng đều là cần thiết. Đặc biệt số xí nghiệp chế biến thức ăn hỗn hợp, thức ăn gia
súc thì các máy định lượng, máy trộn và máy tạo viên là rất quan trọng.
Thông thường các máy định lượng được lắp ngay dưới boong khe dưới đặt trước
các máy. Dụng cụ định lượng thường là cân gián đoạn theo mẻ, dựa vào nguyên tắc định
lượng. Nhưng đồng thời đã có các máy định lượng làm việc liên tục theo nguyên tắc trọng
lượng và thể tích.
Các máy định lượng theo thể tích thường dùng các loại vật liệu có độ tơi, khối
lượng riêng ít thay đổi để có sai số nhỏ như các loại hạt, loại bột,
1.2.4 Công đoạn 4 : Trộn khô các loại bột
Nguyên liệu để trộn bao gồm :
1. Bột gạo 4. Bột cá
2. Bột ngô 5. Bột đậu phộng
3. Bột đậu nành 6. Bột tấm
Trong sản xuất thức ăn hỗn hợp phục vụ cho nuôi tôm phải đảm bảo các thành
phần được phân bố đều trong toàn khối thức ăn, nghĩa là thức ăn phải thống nhất về giá trị
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 3
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
dinh dưỡng. Đặc biệt là những thành phần có hoạt động sinh lý cao nếu không phân bố
đều thì sẽ gây tác hại đến kết quả chăn nuôi.
Để các thành phần trong hỗn hợp thức ăn phân bố đều ta tiến hành trộn làm cho
hỗn hợp thức ăn thành một khối thống nhất. Hệ số đồng đều
Vc
của hỗn hợp

n
xx
x
Vc
n
i
i
∑
=
−
=
1
2
)(
100
(5. 2)[3]
Trong đó : x là giá trị trung bình của các thành phần trong mẫu (%)
x
1
là giá trị của mẫu kiểm tra nào đó (%)
n là số lưộng mẫu kiểm tra
Nếu trộn đều thì x
1
gần bằng x lúc đó V
c
≈ 0, điều này chứng tỏ hiệu suất trộn rất
cao, ngược lại giá trị V
c
càng lớn thì hiệu suất trộn càng thấp.
Quá trình trộn thực hiện trong máy trộn gián đoạn hay máy trộn liên tục.

1.2.5. Công đoạn 5 : Trộn bột nhão
Sau khi hỗn hợp bột khô được trộn đều thi ta cho nước vào hỗn hợp bột để tạo sự
dính kết để ta ép viên.
1.2.6. Ép viên
Tạo viên thức ăn chăn nuôi là định hình các hỗn hợp thức ăn sau khi trộn. Mục
đích tạo viên là làm chặt các khối hỗn hợp, tăng khối lượng riêng và khối lượng thể tích
(tới 1000 ÷ 1300 kg/m
3
), làm giảm khả năng hút ẩm và oxy hoá trong không khí, giữ chất
lượng dinh dưỡng. Nhờ đó, hỗn hợp thức ăn bảo quản được lâu hơn, gọn hơn, vận chuyển
dễ dàng hơn, giảm được chi phí vận chuyển và bảo quản. Ngoài ra, đặc biệt đối với chăn
nuôi gia cầm và cá, tôm, việc phân phát và cho ăn thức ăn viên thuận lợi hơn về chất
lượng và độ đồng đều, tạo điều kiện để cơ khí hoá phân phát thức ăn
Chỉ số độ chặt của sản phẩm ép được biểu diễn bằng hệ số nén λ
1
V
V
=
λ
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 4
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
V và V
1
- thể tích của hỗn hợp trước và sau khi ép (m
3
)
1.2.7 Công đoạn 7 : Sấy sản phẩm
- Sau công đoạn ép sản phẩm ở dạng ướt nên để sản phẩm được đảm bảo lâu dài
thì phải sấy. Sản phẩm sau khi sấy có một độ ẩm nhất định ( 5 ÷ 7% )
- Trong lĩnh vực chế biến thức ăn cho chăn nuôi thì tính chất nguyên liệu còn đa

dạng nhiều, cho nên người ta sử dụng nhiều dạng máy sấy chuyên dùng với các chế độ
sấy nghiêm ngặt.
1.2.8 Công đoạn 8 : Sàng phân loại
- Sàng phân loại là dựa vào sự khác nhau về kích thước của hai thành phần cần
chia. Có thể dùng sàng cố định hoặc sàng lắc ngang.
- Tùy theo năng suất của nhà máy lớn hay nhỏ và sự khác nhau về tính chất của các
thành phần trong hỗn hợp mà tổ hợp sàng gồm một số sàng nhất định.
1.2.9 Công đoạn 9 : Cân và đóng bao
Sau khi sàng phân loại xong sản phẩm được đưa qua khâu cân và đóng bao.
1.3 SƠ ĐỒ CHUNG CỦA CẢ DÂY CHUYỀN
Từ những yêu cầu về kỹ thuật và công nghệ chế biến thức ăn cho chăn nuôi, ta
phải xây dựng một dây chuyền sản xuất chế biến thức ăn chăn nuôi để đáp ứng các nhu
cầu trên
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 5
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
CHƯƠNG 2
CÁC THIẾT BỊ TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
2.1. Máy trộn :
2.1.1. Đặt vấn đề :
Trong dây chuyền chế biến thức ăn nói chung , đặc biệt trong các xí nghiệp chế
biến thức ăn gia súc và nuôi tôm thường sử dụng máy trộn để thu được hỗn hợp sản phẩm
gồm nhiều thành phần có tỷ lệ nhất định trộn lẫn với nhau và phân bố đều. Thành phần
các chất dù được định lượng chính xác nhưng nếu không được đưa qua máy trộn làm việc
có hiệu quả thì chưa chắc đã thu được sản phẩm mà khi thành các liều nhỏ lại chứa đủ các
thành phần các chất theo tỷ lệ định trước.
2.1.2. Các loại máy trộn :
a) Loại 1 : Máy trộn kiểu dùng cánh đảo
Hình 2.1. Sơ đồ máy trộn kiểu cánh đảo
1. Động cơ điện 5. Cặp bánh răng nón
2. Cánh đảo trộn 6. Hộp giảm tốc

SVTH : Lê Đăng Nhật trang 6
1
2
3
4
5
6
7
8
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
3. Trục cánh đảo 7. Đế máy
4. Thùng chứa liệu 8. Cửa tháo liệu
Nguyên lý làm việc: các loại nguyên liệu thành phẩm được đưa vào máy trong
thùng chứa 4. Động cơ 1 quay truyền qua hộp giảm tốc 6 và cặp bánh răng nón 5 làm
quay trục canh đảo. Nguyên liệu được trộn đều trong thùng chứa rồi xả cho công đoạn
tiếp theo qua cửa tháo liệu 8. Việc điều chỉnh thời gian trộn dài hay ngắn tuỳ theo tính
chất nguyên liệu và yêu cầu công nghệ.
b) Loại 2 : Máy trộn vít xoắn nằm nghiêng
1
2
3
4
5 6
7
Hình 2.2: Sơ đồ máy trộn vít xoắn kiểu nằm nghiên
Nguyên lý làm việc:
Máy trộn có vít nằm nghiêng làm việc gián đoạn, gồm : thùng trộn hình nón 5, bên
trong thùng đặt vít tải nằm nghiêng 8. Vít xoắn đặt nghiêng theo độ nghiêng của đường
sinh thùng trộn. Ngoài ra phía trên của vít xoắn còn nối với cần 7 do môtơ 6 quay để
quay vít 8 quanh trục thẳng đứng của thùng 5, nhằm đạt được khả năng đảo trộn đồng đều

nguyên liệu trong thùng trộn. Vít xoắn 8 được truyền động từ động cơ 1 qua hộp giảm tốc
3 tới khớp các đăng 9. Sau thời gian đảo trộn đạt yêu cầu, mở van chắn của ống tháo sản
phẩm 4 để thu hồi sản phẩm bột hỗn hợp.
c) Loại 3 : Máy trộn kiểu cánh đảo có thùng chứa nằm ngang :
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 7
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
Hình 2.3: Sơ đồ máy trộn kiểu vít ngang
1. Động cơ 5. Cửa nạp liệu
2. Hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục 6. Trục trộn
3. Bộ truyền xích 7. Vỏ thùng trộn
4. Cánh trộn 8. Cửa xả
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 8
``
1
2
3
4
5
7
6
8
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ MÁY TRỘN NGANG
3.1. MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG CẦN ĐẠT ĐƯỢC
3.1.1 Mục đích
Máy trộn nhằm để trộn sản phẩm sau khi đã xay tinh .
Việc trộn những sản phẩm rời nhằm mục đích có được những khối lượng đồng
nhất trong quá trình sản xuất sản phẩm thực phẩm. Hiệu quả của máy trộn sản phẩm thực
phẩm rời được xác định bằng thời gian cần thiết để nhận được độ trộn yêu cầu. Các nhân

tố ảnh hưởng đến quá trình trộn gồm có một số nhân tố sau :
- Khối lượng riêng của các vật liệu trộn
- Độ ẩm của sản phẩm trộn
- Dạng hạt

Trong các nhân tố trên thì sự khác nhau về khối lượng riêng và kích thước tạo ra sự
khó khăn để đạt được độ trộn cần thiết và nhiều thời gian để trộn.
3.1.2 Nội dung :
Vì sản phẩm trộn được hình thành từ việc trộn vật liệu khô với vật liệu có độ ẩm
không lớn nên ta chọn máy trộn dùng cánh đảo được lắp chặt trên trục trộn nằm ngang
bằng mối ghép bulông.
Máy trộn kiểu này làm việc liên tục và sản phẩm chủ yếu được trộn bằng cánh
hướng tâm còn cánh hướng trục chủ yếu làm nhiệm vụ dịch chuyển vật liệu vào vị trí làm
việc của cánh hướng tâm theo hướng dọc trục.
3.2. Lựa chọn phương án thiết kế .
- Đối với máy trộn có 3 phương án
+ Phương án 1 : Dùng cánh quạt để trộn nên chủ yếu dùng để trộn thức ăn khô và
rời nhưng chiếm không gian lớn và hệ thống dẫn động thiết kế phức tạp .
+ Phương án 2 : Đây là phương án có công suất dẫn động hệ thống tiết kiệm nhất
nhưng máy trộn kiểu vít nghiêng này chiếm một không gian lớn nên rất trở ngại trong
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 9
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
việc vận chuyển vật liệu đến thùng trộn. Ngoài ra việc lắp đặt hệ thống cũng gặp nhiều
khó khăn.
+ Phương án 3 : Nguyên liệu trong thùng có thể trộn được liên tục từ cửa nạp liệu
tới cửa xả, đảm bảo độ trộn đều. Máy trộn kiểu này trộn được hỗn hợp khô hoặc ẩm. Lựa
chọn phương án này là phù hợp với điều kiện thiết kế và dây chuyền thiết bị .
3.3.THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC
3.3.1. KÍCH THƯỚC THÙNG TRỘN
a) Thiết kế vỏ thùng trộn

+ Số liệu ban đầu : chiều dài thùng trộn L=1600mm,bán kính cong thùng trộn
R=700mm
+ Năng suất của máy trộn : Được xác định bằng năng suất của cánh trộn
Gọi t
cr
: thời gian trộn được xác định bằng năng suất của cánh trộn (giờ )
V : thể tích của sản phẩm trong thùng chứa của máy trộn đó ( m
3
)
Q : năng suất cánh trộn của máy trộn (m
3
/h )
Ta có

cr
t
V
Q =
( XI-38)[1]
t
cr
được xác định theo thực nghiệm, t
cr
= 45 phút
V=L.S (2-1)
Gọi L : chiều dài thùng trộn (mm)
S : diện tích mặt cắt ngang sản phẩm trong thùng trộn (mm
2
)
Vì vật liệu là dạng khô, rời nên mức sản phẩm trong thùng trộn ở ngang chiều

cao lớn nhất của cánh trộn. Ta tính được :
S =
Π
2
1
.R
2

Với R là bán kính cong của thùng trộn (mm )
R = 700 mm
Ta có :
S =
Π
2
1
. 0,7
2
= 0,769 (m
2
)
Từ (2-1) V=L.S=1,6.0,769=1,23( m
3
)
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 10
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
Từ[1]=>Q=1640 kg/h
Vỏ thùng trộn được làm từ thép dày 6 mm
b) Thiết kế cánh trộn :
Có 8 cánh trộn hướng tâm làm bằng thép dày 8 mm hình chữ nhật với các
kích thước như hình sau :

Hình 3.2 . Kích thước của cánh hướng tâm
Cả hai loại cánh trộn nằm ngang và thẳng đứng được lắp với trục trộn bằng mối
ghép bulông trên các cánh đỡ trung gian hàn trên trục.
3.3.2. Xác định tốc độ của cánh trộn :
Các cánh hướng tâm của máy trộn nghiêng một góc
α
với trục quay , do
kết quả tác dụng của những cánh ấy, sản phẩm được dịch chuyển hướng tâm và hướng
trục
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 11
290
80
40
8
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
A
A
A
A
Mæïc saín
pháøm
V
ht
V
0
Hình 3.3. Hướng chuyển động của nguyên liệu
Gọi :
ht
v
-Tốc độ hướng tâm của những điểm đặt hợp lực các lực cản của sản

phẩm tác dụng lên cánh thẳng đứng nhúng chìm trong sản phẩm (m/s)
o
v
- Tốc độ chiều trục của điểm đó (m/s)
C1
C2
C3
C4
Hình 3.4. Sơ đồ tính toán cho các cánh hướng tâm ều trục của điểm ấy
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 12
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
0
0
l
a
V
ht
a/3
2a/3
Âæåìng truûc quay
V
0=
V
ht .cos .sin
Vt
â
90
0
V
ht

90
0
V
n=
V
ht .cos
Hình 3.5 : Sơ đồ tính toán dùng để xác định tốc độ chuyển động của sản phẩm
dưới tác dụng của cánh hướng tâm
-Để xác định tốc độ hướng tâm
tb
v
của điểm đặt hợp lực các llực cản của sản phẩm
tác dụng lên cánh hướng tâm , ta nghiên cứu mặt cắt của cánh trộn dùng cánh đảo theo
mặt phẳng vuông góc với đường trục quay .
Như ta thấy ở hình vẽ trên trên cánh hướng tâm tác dụng những lực cản rất nhỏ,
đại lượng của những lực cản ấy tăng theo định luật đường thẳng, phụ thuộc vào độ nhúng
chìm của các đoạn cánh vào trong sản phẩm. Vì dạng biểu đồ của những lực rất nhỏ tác
dụng lên sản phẩm là hình tam giác nên điểm đặt hợp lực của những lực ấy đặt trên một
đoạn là a/3 kể từ đầumút cánh . Nếu ta ký hiệu a là chiều dài phần nhúng chìm của cánh
trong sản phẩm . Đại lượng a này là một biến số phụ thuộc vào độ nhúng chìm của cánh
hướng tâm vào trong sản phẩm, có nghĩa là phụ thuộc vào góc quay của cánh
θ

Tốc độ hướng tâm
ht
v
trùng với lực
ht
E
. Đại lượng tốc độ

ht
v
được xác định bằng
r
ω
, trong đó bán kính r là khoảng cách từ đường trục quay đến trọng tâm của cánh nhúng
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 13
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
chìm trong sản phẩm , Đại lượng r biến đổi và phụ thuộc vào đại lượng a , nghĩa là
)(afr =
.
Trên hình vẽ ta thấy rằng :
sm
bl
b
ll
a
v
ht
/,
cos3
).cos2(
)].
cos
(
3
1
[)
3
1(

θ
ωθ
ω
θ
ω
+
=
=−−=−=
Với l : Chiều dài cánh (m) , l = 0.19 (m )
θ : Góc quay của cánh (đô ) , θ = 22,5
0
b : Khoảng cách từ đường trục quay đến mức sản phẩm (m ) , b = 0 (m)
ω : Tốc độ quay của cánh (rad/s )
)/(
30
srad
D
π
ω
=
+Với cánh C1 ta có :
)/(
cos.3
).cos.2(
1
sm
bl
v
h
θ

ωθ
+
=
(XI-55) [1] ( 2- 9 )
Với l = 0.19 (m ); b = 0 (m) ; θ = 22,5
0

)/(
30
50.
srad
π
ω
=
Thay các số vào công thức (2- 9) ta được :


)/(66,0
30
50.
5.22cos3
)5.22cos19.02(
1
0
0
1
smv
v
htC
htC

=
×
×
××
=
π
αα
sin.cos.
0 ht
vv =
= 0,66x cos45
0
. sin45
0
= 0.33(m/s)
+ Với cánh C3 ta có :
Tương tự với cánh
1
C
ta cũng có

)/(
cos.3
).cos.2(
31
sm
bl
v
ch
θ

ωθ
+
=
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 14
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
)/(66,0
30
50.
5.67cos3
)5.67cos19.02(
3
0
0
3
smv
v
htC
htC
=
×
×
××
=
π
Và
αα
sin.cos.
0 ht
vv =
= 0,66x cos45

0
. sin45
0
= 0.33(m/s)
- xác định tốc độ chiều trục
o
v
của điểm đặt hợp lực các lực cản của sản phẩm tác
dụng lên cánh hướng tâm , ta kháo sát tốc độ của một điểm trên cánh vẽ trên . Phân tích
tốc độ của sản phẩm
ht
v
ra tốc độ theo
th
v
và tốc độ tương đối
td
v
Biết tôc độ
th
v
có thể xác định tốc độ hướng trục
0
v
sẽ bằng :
ααα
sin.cos.sin.
httho
vvv ==
-Tốc độ vòng quay của cánh nằm ngang (m/s)

30

1
Rn
v
π
=
( 2 - 5)
Đối với sản phẩm rời, theo thực nghiệm ta chọn n = 50 ( vòng/phút )
Và R = 0.29 ( m )
Thay vào ( 2 -5 ) ta được :

)/(5,1
30
29,0.50.14,3
1
smv ==
+ Trong quá trình trộn nguyên liệu sẽ vung toé về phía cửa nạp liệu .Để nguyên
liệu trộn được đảm bảo trộn một cách tuần hoàn thì vít xoắn phải đảm bảo cho nguyên
liệu được đưa trở lại buồng trộn .Vì vậy ta phải xác định góc xoắn của đường vít sao cho
đảm bảo nguyên liệu được đưa trở lại với cùng một lượng như vậy
Ta xét một phần tử nguyên liệu bất kỳ
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 15
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
V
t
Truûc quay
V
n

V
d
Âæåìng xoàõn vêt
V
v
Hinh 3.6 : Sơ đồ xác định góc xoắn
β

Gọi:
t
V
- Là vận tốc có hướng tiếp tuyến với cánh xoắn (m/s)

n
V
- Vận tốc có hướng vuông góc với đường xoắn (m/s)

d
V
- Vận tốc theo hướng dọc trục (m/s)

v
V
- Vận tốc vòng (m/s)
Ta có :
0
VV
d
=
= 0,33(m/s)

Mật khác
0
21
30
57,0
30
2
50100
.50.
33,0
cot
cot.
30
2
.50.
cot.
sin
cos.
sin
=⇒
=
+
=⇒
+
====
β
π
β
β
π

βω
β
β
β
g
g
RR
gr
VV
V
vn
d
3.3.3. THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC .
a) Tính chọn động cơ điện :
Khi chọn động cơ điện ta chọn theo chỉ tiêu về công suất
Công suất của động cơ điện :
η
ct
dc
N
N =
(2 - 11)
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 16
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
Với N
ct
: Công suất cần thiết
η : Hiệu suất của các động cơ truyền động
Ta có :
η = .η

2
BR
.η
X
. .η
k
.η
3
ol
(2 - 12)
Tra bảng (2-1) [ 2 ] ta có :
η
BR
= 0,97
η
X
= 0,92
η
ol
= 0,995
η
k
= 1
Thay vào (2 -12) ta có :
η = .0,97
2
.0,92. 1 .0,995
3
η = 0,87
Thay các giá trị vào (2 -11) ta có :

)(34,4
87,0
78.3
KWN
dc
=≥
Tra bảng 2P [ 2 ] ta chọn động cơ không đồng bộ ba pha A02-42-4 có :
N
đc
= 5,5 (KW)
n = 1450 (v/ph)
Hiệu suất 88%
5,1=
dm
m
M
M
;
0,2
max
=
dm
M
M
;
8,0
min
=
dm
M

M
Khối lượng động cơ 66,5 Kg
3.3.4.2. Phân phối tỷ số truyền :
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 17
ĐC
I
II
III
IV
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
Hình 3.7 : Sơ đồ động hộp giảm tốc
Tỷ số truyền :
t
dc
n
n
i =
n
t
là số vòng quay của trục trộn
Vậy :
29
50
1450
==i
Mặt khác : i = i
HGT
.i
X
Chọn : i

X
= 3,2
Suy ra : i
HGT
= 9
Ta có : i
HGT
= i
bn
.i
bc
= 9
Chọn : i
bn
= 3
Suy ra : i
bc
= 3
3.3.4.3. Thiêt kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh :
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 18
Trục
Thông số
Động cơ I II III IV
i - 3 3 3,2 -
n(vòng/phút) 1450 1450 483 161 50
N (KW) 5,5 5,5 4,82 4,6 4,2
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
a) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng :
Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ : thép 45, bánh răng lớn : thép 35, đều thường
hóa (Bảng 3 - 6)[ 2]

Cơ tính của hai loại thép này (Bảng 3 - 8) [ 2]
Thép 45
σ
b
= 600 (N/mm
2
)
σ
ch
= 300 (N/mm
2
)
HB = 190
( phôi rèn, giả thiết đường kính phôi dưới 100mm )
Thép 35
σ
b
= 500 (N/mm
2
)
σ
ch
= 260 (N/mm
2
)
HB = 160
( phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 100 ÷ 300 mm )
b) Định ứng suất cho phép :
Số chu kỳ làm việc tương đương của bánh lớn :
N

2
= 60.u.n.T (3-3)
với u : số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng
n : số vòng quay trong một phút của bánh răng
T : tổng số giờ làm việc
T= 2.3.300. 5=9000 h
N
2
= 60.483. 9000
N
2
=26.10
7

Số chu kỳ làm việc tương đương của bánh nhỏ :
N
1
= i.N
2
= 3.26.10
7
N
1
= 78.10
7
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 19
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
Vậy số chu kỳ làm việc tương đương của bánh nhỏ và bánh lớn đều lớn hơn số chu
kỳ cơ sở N
0

= 10
7
(Bảng 3 - 9) [ 2 ]
Do đó hệ số chu kỳ ứng suất k
/
N
của cả hai bánh răng đều bằng 1
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn :
[ σ ]
tx2
= 2,6.160 = 416 ( N/mm
2
) (Bảng 3 - 9 ) [ 2 ]
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng nhỏ :
[ σ ]
tx1
= 2,6.190 = 494 (N/mm
2
) (Bảng 3 - 9 ) [ 2 ]
Để tính sức bền ta dùng chỉ số nhỏ là [ σ ]
tx2
= 416 (N/mm
2
)
Vì bánh răng làm việc một chiều nên :

Kn
k
Kn
k

NN
u
.
.)6,14,1(
.
.
][
//
1
//
0 −
÷
==
σσ
σ
(3-5)[2] (2 - 13 )
Trong đó n : hệ số an toàn, n = 1,5
k
"
N
= 1
K : hệ số tập trung ứng suất ở chân răng
K = 1,8 ( Bánh răng bằng thép thường hoá )
σ
-1
: giới hạn mỏi uốn
Thép 45 : σ
-1
= 0,43. 600 = 258 (N/mm
2

)
Thép 35 : σ
-1
= 0,43. 500 = 215 (N/mm
2
)
Vậy ứng suất uốn cho phép :
+ Bánh nhỏ
)/(3,143
8,1.5,1
258.5,1
][
2
1
mmN
u
==
σ
+ Bánh lớn
)/(4,119
8,1.5,1
215.5,1
][
2
2
mmN
u
==
σ
c) Chọn sơ bộ hệ số tải trọng : K = 1,3

d) Chọn hệ số chiều rộng bánh răng
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 20
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang

4,0==
A
b
A
ψ
Trong đó b : chiều rộng bánh răng
A : khoảng cách trục
e) Xác định khoảng cách trục
Theo công thức (3 - 10) [ 2 ] ta có :

3
2
/
2
6

.
)
.][
10.05,1
()1(
n
NK
i
iA
Atx

θψσ
×+≥
(2 -14)
Trong đó θ
/
: hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc
của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng, θ
/
= 1,15÷1,35. Chọn θ
/
= 1,25
K : hệ số tải trọng
n
2
: số vòng quay trong một phút của bánh bị dẫn
Thay các số liệu vào (3 - 14) ta có :

)(3,110
483.25,1.4,0
5,5.3,1
)
3.416
10.05,1
()13(
3
2
6
mmA =×+≥
Lấy A = 115 (mm )
f) Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng :

Theo công thức (3 - 17) [ 2] ta có :

)/(36,4
)13(1000.60
1450.115.14,3.2
)1(1000.60
2
1
sm
i
nA
v =
+
=
+
=
π
Với vận tốc này theo bảng (3 - 11) [ 2] ta chọn cấp chính xác 8.
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 21
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
g) Xác định chính xác hệ số tải trọng K :
Vì tải trọng không thay đổi và HB < 350 nên hệ số tập trung tải trọng K
tt
= 1
Hệ số tải trọng động K
đ
:
- Giả sử
β
sin

.5,2
n
m
b >
- Cấp chính xác chế tạo bánh răng : 8
- Vận tốc vòng v = 4,36 (m/s)
Tra bảng (3 - 14) [ 2] tìm được hệ số tải trọng động K
tt
= 1,4
Vậy K = K
tt
.K
đ
= 1,4 gần đúng với chọn sơ bộ nên ta không cần tính lại
khoảng cách trục A.
Như vậy có thể lấy chính xác A = 115mm
h) Xác định môdun, số răng, và góc nghiêng của răng :
Môdun pháp m
n
= (0,01÷ 0,02).A
= (0,01÷ 0,02).115 = 1,15÷ 2,3(mm)
Lấy m
n
= 2 mm
Chọn sơ bộ góc nghiêng β = 10
0
; cosβ = 0,985
Tổng số răng của hai bánh :
Số răng bánh nhỏ :

28
)13(2
985,0.115.2
)1(
cos 2
1
=
+
=
+
=
im
A
z
n
β

Số răng bánh lớn :
z
2
= z
1
.i = 28.3 = 84
Tính chính xác góc nghiêng β
Theo công thức (3 - 28 )[ 2] ta có :
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 22
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang

9826,0
115.2

2.113
.2
.
cos ===
A
mz
nt
β
Vậy β = 10
0
42
/
Chiều rộng bánh răng :
b = ψ
A
. A = 0,4.115 = 46 (mm)
Kiểm tra theo điều kiện :

)(9,26
186,0
2.5,2
sin
.5,2
mm
m
b
n
==≥
β
i) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng :

Tính số răng tương đương theo công thức (3 - 37)[ 2]
- Bánh nhỏ :
30
9826,0
28
3
1
==
td
z
- Bánh lớn :
89
9826,0
84
3
2
==
td
z
Hệ số dạng răng ( Bảng 3 - 18)[ 2]
- Bánh nhỏ : y
1
= 0,451
- Bánh lớn : y
2
= 0,517
Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh răng nhỏ (3 - 34)[ 2]

)/(27
5,1.46.1450.28.2.451,0

5,5.3,1.10.1,19
2
2
6
1
mmN
u
==
σ
σ
u1
< [σ]
u1
= 143,3 (N/mm
2
)
Đối với bánh răng lớn :

)/(55,23
517,0
451,0
27
2
2
1
12
mmN
y
y
uu

===
σσ
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 23
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
σ
u2
< [σ]
u2
= 119,4 (N/mm
2
)
j) Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền :
Môdun pháp : m
n
= 2 mm
Số răng : z
1
= 28 ; z
2
= 84
Góc ăn khớp : α
n
= 20
0

Góc nghiêng răng : β = 10
0
42
/
Đường kính vòng chia :

)(57
982,0
28.2
1
mmd ==
;
)(172
982,0
84.2
2
mmd ==
Khoảng cách trục : A = 115 (mm)
Chiều rộng bánh răng : b = 46 (mm)
Đường kính vòng đỉnh : D
e1
= d
1
+ 2.m
n
= 57 + 2.2 = 61 (mm)
D
e2
= 172 + 2.2 = 176 (mm)
Đường kính vòng chân : D
i1
= d
1
- 2,5.m
n

= 57 - 2,5.2 = 52 (mm)
D
i2
= 172 - 2,5.2 = 167 (mm)
k) Tính lực tác dụng lên trục :
Lực vòng :
)(1271
1450.57
5,5.10.55,9.2
6
NP ==
Lực hướng tâm :
)(471
982,0
364,0.1271
cos
20.1271
0
N
tg
P
r
===
β
Lực dọc trục : P
a
= 1271.tg10
0
42
/

= 240 (N )
3.3.4.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm :
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 24
Đồ án thiết kế máy Thiết kế máy trộn thức ăn trục ngang
Bộ truyền bánh răng cấp chậm tính toán tương tự như bánh răng cấp nhanh. Sau
khi tính toán theo khoảng cách trục A = 115 mm ta được các thông số hình học chủ yếu
như sau :
Môdun pháp : m
n
= 2 mm
Tổng số răng :
113
2
982,0.115.2
==
t
z
z
1
= 113/4 = 28 ; z
2
= 3.28 = 84
Chiều rộng bánh răng : b = 0,4. 115 = 46 (mm)
Góc nghiêng răng :
9826,0
115.2
2.113
.2
.
cos ===

A
mz
nt
β
β = 10
0
42
/
Đường kính vòng chia :

)(57
982,0
28.2
1
mmd ==
;
)(172
982,0
84.2
2
mmd ==
Đường kính vòng đỉnh : D
e1
= d
1
+ 2.m
n
= 57 + 2.2 = 61 (mm)
D
e2

= 172 + 2.2 = 176 (mm)
Đường kính vòng chân : D
i1
= d
1
- 2,5.m
n
= 57 - 2,5.2 = 52 (mm)
D
i2
= 172 - 2,5.2 = 167 (mm)
Lực vòng :
)(1271
1450.57
5,5.10.55,9.2
6
NP ==
Lực hướng tâm :
)(471
982,0
364,0.1271
cos
20.1271
0
N
tg
P
r
===
β

Lực dọc trục : P
a
= 1271.tg10
0
42
/
= 240 (N )
SVTH : Lê Đăng Nhật trang 25