Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy trộn bột kiểu băng xoắn

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học nông nghiệp I
----------------------------tô văn kham

Nghiên cứu một số thông số
về cấu tạo và chế độ làm việc
của máy trộn bột kiểu băng xoắn
luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Chuyên ngành: kỹ thuật máy và thiết bị
cơ giới hoá nông lâm nghiệp

Mã số: 60.52.14
Ngời hớng dẫn khoa học: ts. trần nh khuyên

Hà Nội - 2006


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và cha hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đã đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đợc chỉ rõ
nguồn gốc.

Tác giả luận văn

Tô Văn Kham

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------2

Lời cảm ơn
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:
- TS. Trần Nh Khuyên đã hớng dẫn tận tình, chỉ bảo cặn kẽ tôi trong
suốt quá trình hoàn thành luận văn này.
- Tập thể các thầy giáo, cô giáo Khoa Cơ - Điện, Khoa Sau đại học,
đặc biệt các thầy cô trong Bộ môn Máy nông nghiệp, Trờng Đại học Nông
nghiệp I- Hà Nội, đã trực tiếp đóng góp nhiều ý kiến quí báu về chuyên môn
cho tôi hoàn thành luận văn.
- Các cán bộ, công nhân viên công ty TNHH Sinh Tiên- Mỹ Đình- Hà Nội,
đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất và trí tuệ cho tôi hoàn thành luận văn.
- Cảm ơn các nhà khoa học trong ngành, các đồng nghiệp, bạn bè và
ngời thân đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình công tác và học tập.
Tác giả luận văn

Tô Văn Kham

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------3


Mục lục
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các chữ viết tắt

iv

Danh mục các bảng

v

Danh mục các hình

vi

Mở đầu

1

1. Tổng quan nghiên cứu về máy trộn

13

1.1. Đặc điểm của thức ăn trong chăn nuôi

13

1.2. Tầm quan trọng của quá trình trộn

14

1.3. Một số máy trộn điển hình sử dụng phổ biến ở trong và ngoài nớc

15

1.4. Kết quả nghiên cứu máy trộn ở nớc ngoài

19

1.5. Tình hình và kết quả nghiên cứu máy trộn ở trong nớc

22

1.6. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

24

2. Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu

25

2.1. Đối tợng nghiên cứu

25

2.2. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm

26

2.3. Phơng pháp thực nghiệm đo đạc

36

2.4. Phơng pháp gia công số liệu

39

3. Cơ sớ lý thuyết thiết kế máy trộn kiểu băng xoắn

42

3.1. Cơ sở vật lý của quá trình trộn

42

3.2. Phơng trình động học quá trình trộn

44

3.3. Cơ chế của quá trình trộn

44

3.4. áp suất của dải xoắn tác dụng lên khối nguyên liệu

45

3.5. Lực tác dụng lên một đơn vị diện tích cánh chìm trong nguyên liệu

38

3.6. Công suất máy trộn cánh

49

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------4


4. Tính toán các bộ phận chính của máy trộn

50

4.1. Thùng chứa

50

4.2. Dải xoắn

52

4.2.1. Với cánh vít chuyển động xuôi

54

4.2.2. Với cánh vít chuyển động ngợc

54

4.3. Công suất máy

55

4.3.1. Công suất cần thiết đối với cánh vít chuyển động xuôi

55

4.3.2. Công suất cần thiết đối với cánh vít chuyển động ngợc

56

5. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

57

5.1. Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm

58

5.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố

58

5.2.1. ảnh hởng của yếu tố thời gian (x1) tới thông số ra Y1, Y2

59

5.2.2. ảnh hởng của số vòng quay guồng trộn (x2) tới các thông số ra Y1, Y2

63

5.2.3. ảnh hởng của mức tải trong thùng trộn (x3) tới các thông số ra Y1, Y2

67

5.3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố

71

5.4. Kết quả nghiên cứu tối u tổng quát

74

Kết luận và đề nghị

76

Tài liệu tham khảo

70

Phụ lục

72

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------5


Danh môc c¸c ch÷ viÕt t¾t

CNH: C«ng nghiÖp ho¸
FAO (Food Agriculture Organization): Tæ chøc n«ng l−¬ng thÕ giíi

H§H: HiÖn ®¹i ho¸

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------6


Danh mục các bảng

Bảng 1.1. Phân loại máy trộn

21

Bảng 5.1. Kết quả tính toán các phơng sai yếu tố, phơng sai thí nghiệm,
kiểm tra tính thích ứng và tính thuần nhất của các hàm Y1, Y2

61

Bảng 5.1.a. ảnh hởng của yếu tố thời gian (x1) tới hàm Y1

61

Bảng 5.1.b. ảnh hởng của yếu tố thời gian (x1) tới hàm Y2

62

Bảng 5.2. Kết quả tính toán các phơng sai yếu tố, phơng sai thí nghiệm,
kiểm tra tính thích ứng và tính thuần nhất của các hàm Y1, Y2

65

Bảng 5.2.a. ảnh hởng của số vòng quay guồng trộn (x2) tới hàm Y1

65

Bảng 5.2.b. ảnh hởng của số vòng quay guồng trộn (x2) tới hàm Y2

65

Bảng 5.3. Kết quả tính toán các phơng sai yếu tố, phơng sai thí nghiệm,
kiểm tra tính thích ứng và tính thuần nhất của các hàm Y1, Y2

69

Bảng 5.3.a. ảnh hởng của yếu tố mức tải (x3) tới hàm Y1

69

Bảng 5.3.b. ảnh hởng của yếu tố mức tải (x3) tới hàm Y2

69

Bảng 5.4. Mức và khoảng biến thiên của các thông số vào

71

Bảng 5.5. Các hệ số hồi quy có nghĩa của các hàm Y1,Y2

72

Bảng 5.6. Các giá trị tính toán F của hàm Y1, Y2

73

Bảng 5.7. Giá trị tối u của các yếu tố vào xi và các hàm Yj

74

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------7


Danh mục các hình
Hình 1.1. Các loại bộ phận trộn sản phẩm tơi rời

15

Hình 1.2. Các kiểu bộ phận trộn quay của máy trộn sản phẩm tơi rời

17

Hình 1.3. Máy trộn kiểu thùng quay

19

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý máy trộn TBX - 2

25

Hình 2.2. Sơ đồ điện xác định mức tiêu thụ điện năng

36

Hình 3.1. Trạng thái lý tởng phân bố hỗn hợp sau khi trộn

43

Hình 3.2. Đồ thị động học của quá trình trộn

43

Hình 3.3. Sơ đồ lực tác dụng lên cánh nghiêng

45

Hình 3.4. Sơ đồ tính toán xác định chiều sâu ngập chìm của cánh cong

45

Hình 4.1. Cấu tạo thùng chứa

50

Hình 4.2. Khai triển vít xoắn

53

Hình 5.1. Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của thời gian (x1) đến các hàm Y1, Y2

62

Hình 5.2. Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của tốc độ quay của guồng trộn x2
tới hàm Y1, Y2

66

Hình 5.3. Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của mức tải (x3) đến các hàm Y1, Y2 70

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------8


Mở đầu
Nớc ta là nớc nông nghiệp và chúng ta tự hào về nền sản xuất nông
nghiệp đang trên đà phát triển mạnh với sự xuất khẩu lúa gạo trên 4 triệu tấn/
năm đứng thứ hai thế giới [1], [13]. Tính đến năm 2005, sau hơn 16 năm xuất
khẩu gạo, nông nghiệp nớc ta đ cung cấp cho thị trờng thế giới hàng chục
triệu tấn gạo thu về cho đất nớc khoảng 10,2 tỷ USD [7]. Sản lợng lơng
thực tăng tạo ra lợng gạo xuất khẩu cao đồng thời là cơ sở kinh tế quan trọng
để thúc đẩy tăng trởng các sản phẩm khác trong nông nghiệp. Tổng sản
lợng nông nghiệp hàng năm tăng lên rõ rệt, năm sau cao hơn năm trớc.
Nhiều tổ chức quốc tế, nhiều quốc gia và nhiều nhà kinh tế nớc ngoài có uy
tín đ khẳng định và ca ngợi thành tựu giải quyết vấn đề lơng thực, vấn đề
xoá đói giảm nghèo... của nớc ta. Đó là nhờ sự l nh đạo đúng đắn của Đảng
và nhà nớc cũng nh của Bộ Nông Nghiệp & phát triển nông thôn đ giải
quyết đồng bộ, kịp thời các khâu trong sản xuất. Cùng với sự phát triển của
kinh tế x hội toàn cầu, phơng thức sản xuất ngày một đợc hoàn thiện với sự
bùng nổ của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật nhằm đáp ứng nhu cầu phát
triển của toàn x hội.
Chính vì vậy, nghị quyết Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VI đ đề ra ba
chơng trình kinh tế lớn: Lơng thực, thực phẩm, hàng tiêu dùng và hàng xuất
khẩu. Đồng thời thực hiện hàng loạt các chính sách kinh tế mới và mở cửa liên
doanh liên kết với các công ty trong và ngoài nớc nhằm tạo ra bớc đột phá
tạo đà cho nền kinh tế phát triển nhanh chóng, bền vững sánh vai các nớc

tiên tiến trong khu vực và thế giới. Nhờ vậy kinh tế x hội nớc ta đ có những
bớc chuyển biến mau chóng, đặc biệt trong kinh tế nông nghiệp. Từ nớc
phải nhập lơng thực từ nớc ngoài chúng ta đ áp dụng khoa học kỹ thuật
tiên tiến đón bắt các công nghệ hiện đại trong và ngoài nớc, nhờ vậy kinh tế
nông nghiệp liên tục tăng cao (trung bình 4,25%/ năm trong 20 năm thực hiện
Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------9


công cuộc đổi mới gần đây), về các mặt: lơng thực, chăn nuôi, chế biến nông
sản và hàng xuất khẩu trong nông nghiệp... góp phần ổn định về chính trị, kinh
tế của nớc ta. Đồng thời tạo tiền đề phát triển và thực hiện quá trình công
nghiệp hoá (CNH) và hiện đại hoá (HĐH) đất nớc.
Một trong những mắt xích quan trọng nhằm đa nền kinh tế nớc ta
phát triển nhanh và mạnh hơn là phát triển chăn nuôi. Trong 16 năm gần đây,
ngành chăn nuôi của nớc ta đ có sự phát triển vợt bậc cả về số lợng, chất
lợng và phơng thức chăn nuôi, tất yếu giá trị sản xuất ngành chăn nuôi
không ngừng tăng cao, bình quân khoảng 5,2% (tổng giá trị sản xuất của toàn
ngành nông nghiệp). Năm 1994 cả nớc có 15 triệu con lợn, 3,2 triệu con bò,
trên 100 triệu con gia cầm, giá trị sản xuất ngành chăn nuôi đạt 10 283,2 tỷ
đồng. Đến năm 2005 tăng lên 26 triệu con lợn, 4,9 triệu con bò, 220 triệu con
gia cầm giá trị sản xuất ngành chăn nuôi đạt 23 439 tỷ đồng. Phơng thức sản
xuất chăn nuôi cũng từng bớc chuyển sang sản xuất hàng hoá, hiện nay cả
nớc có khoảng 5 000 trang trại chăn nuôi bò sữa, bò thịt, gia cầm, lợn nái,
lợn thịt...đặc biệt đ xuất hiện trang trại t nhân với quy mô lớn, trên 500 lợn
nái, trên 1.000 con bò sữa, trên 10.000 con gia cầm [10]. Nh vậy vấn đề chế
biến thức ăn tổng hợp trong chăn nuôi ở nớc ta cũng nh nhiều nớc trên thế
giới phải mang tính công nghiệp. Việc thiết kế, cải tiến và chế tạo các máy
chế biến thức ăn trong chăn nuôi để phù hợp với thực tế sản xuất, đảm bảo
chất lợng, tiết kiệm năng lợng và đạt hiệu quả kinh tế cao phải liên tục đợc
hoàn thiện.

Từ trớc đến nay, các sản phẩm trong sản xuất nông, lâm và ng
nghiệp ở nớc ta rất phong phú, đa dạng. Nhng do đặc điểm các sản phẩm
này đều mang tính mùa vụ, thời gian thu hoạch và chế biến rất ngắn, bởi vậy
sau khi thu hoạch nếu không bảo quản và chế biến kịp thời chất lợng sẽ bị
giảm thậm chí phải huỷ bỏ. Tuy nhiên chúng ta còn ít quan tâm đến tổn thất
sau thu hoạch, điều này không những xảy ra ở nớc ta mà còn ở nhiều nớc
Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------10


trên thế giới. Theo tổ chức Nông nghiệp và Lơng thực thế giới (FAO - Food
Agriculture organization), hàng năm trên thế giới nhất là các nớc đang phát
triển, tổn thất nông sản sau thu hoạch là rất lớn, cả về số lợng và chất lợng
khoảng 5 - 30%. Nếu lấy mức hao hụt trung bình là 10% của sản lợng lơng
thực nớc ta trong năm 2003, thì tổng sản lợng lơng thực bị hao hụt của ta
là 3,6 triệu tấn tơng đơng 458,640 triệu $ Mỹ (tổng sản lợng lơng thực
quy ra thóc 36 triệu tấn). Đặc biệt là công nghệ chế biến thức ăn phục vụ chăn
nuôi, nếu thức ăn chăn nuôi có chất lợng tốt thì gia súc, gia cầm tăng trởng
nhanh, kinh tế nông nghiệp phát triển mau chóng. Ngợc lại thức ăn trong
chăn nuôi không đảm bảo chất lợng sẽ gây ảnh hởng xấu trong chăn nuôi từ
đó làm cho nền kinh tế nớc ta chậm phát triển.
Nắm đợc đặc điểm và tầm quan trọng của thức ăn trong chăn nuôi nên
cũng nh nhiều nớc trên thế giới, việc chế biến thức ăn tổng hợp phục vụ
chăn nuôi ở nớc ta đang phát triển và hoàn thiện với chất lợng tốt. Qua
nghiên cứu đánh giá thành phần và giá trị dinh dỡng thức ăn của 1551 loại
thức ăn (650 loại cho đại gia súc, 531 loại cho lợn và 370 loại cho gia cầm).
Hiện nay cả nớc đ có gần 150 nhà máy với tổng công suất 5 triệu tấn/ năm,
sản lợng thức ăn công nghiệp đạt gần 44%/ năm (từ 0,4 triệu tấn năm 1988
tăng lên hơn 5 triệu tấn năm 2005) [10]. Quy trình chế biến trong tất cả các
khâu đều đợc cơ khí hoá, tự động hoặc bán tự động, từ: nghiền, phân loại,
định lợng, đóng bao. Trong đó trộn là khâu trong chế biến có tính quyết định

ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng sản phẩm, đặc biệt là khi trộn thức ăn chăn
nuôi chất lợng cao, trong thành phần nguyên liệu trộn có tỷ lệ thành phần rất
bé nh: thức ăn vi lợng, thức ăn bổ sung,... sản phẩm sau khi trộn yêu cầu
phải có độ đồng đều cao, chất lợng hơn hẳn so với khi cha chế biến. Vì vậy,
việc nghiên cứu thiết kế, cải tiến chế tạo máy trộn phù hợp với từng loại thức
ăn phục vụ chăn nuôi với chất lợng sản phẩm tốt, giá thành hạ là rất cần thiết.
Đợc sự hớng dẫn của thày giáo T.S Trần Nh Khuyên chúng tôi thực
Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------11


hiện đề tài "Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của
máy trộn bột kiểu băng xoắn".
Vì thời gian và trình độ có hạn nên đề tài chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu
sót. Tôi rất mong đợc sự phê bình, đóng góp ý kiến của mọi ngời để đề tài
đợc hoàn thiện hơn.

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------12


1. Tổng quan nghiên cứu về máy trộn
1.1. Đặc điểm của thức ăn trong chăn nuôi
Thức ăn trong chăn nuôi hiện nay kể cả thức ăn công nghiệp đều là các
sản phẩm sản xuất từ nông, lâm, ng nghiệp trong nớc.
Nông nghiệp nớc ta là ngành sản xuất chính, các sản phẩm trong sản
xuất nông nghiệp lại mang tính mùa vụ thời gian thu hoạch ngắn, mặt khác
công tác bảo quản đòi hỏi phải tốt. Trong lâm nghiệp và ng nghiệp các sản
phẩm thu đợc tuy ít mang tính mùa vụ so với các sản phẩm trong sản xuất
nông nghiệp. Nhng các sản phẩm này đều có tỷ lệ đạm và tỷ lệ dinh dỡng
rất cao nên dễ bị phân huỷ nhanh chóng nếu công tác bảo quản không tốt hoặc
không thích ứng với từng loại sản phẩm. Do vậy việc chế biến các sản phẩm

thu hoạch trong nông, lâm, ng nghiệp nhất là việc chế biến thức ăn trong
chăn nuôi đòi hỏi phải tuân theo quy trình công nghệ nghiêm ngặt. Đồng thời
công tác chế biến phải mang tính công nghiệp với năng suất, chất lợng và
hiệu quả cao để phù hợp với tình hình phát triển chăn nuôi hiện nay.
Căn cứ vào số liệu thống kê, số lợng gia súc, bao gồm: trâu, bò, lợn, dê,
cừu... và số lợng gia cầm nớc ta năm1994 cả nớc có 15 triệu con lợn, 3,2
triệu con bò, và trên 100 triệu gia cầm đến năm 2005 đ có 26 triệu con lợn,
4,9 triệu con bò, 220 triệu con gia cầm [10]. Nh vậy công nghiệp sản xuất
các loại thức ăn phục vụ trong chăn nuôi phải đa dạng, phong phú đáp ứng
mọi đối tợng gia súc, gia cầm và phù hợp với nhu cầu trong từng thời kỳ của
vật nuôi, đồng thời phải phù hợp với từng vùng, từng địa phơng. Vì vậy thức
ăn trong chăn nuôi hiện nay cần phải đảm bảo các yêu trên, mặt khác chất
lợng cao, giá thành hạ, thời gian chi phí cho vật nuôi giảm nhằm nâng cao
hiệu quả kinh tế trong sản xuất.

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------13


1.2. Tầm quan trọng của quá trình trộn
Hiện nay với nền sản xuất mang tính công nghiệp, máy trộn là loại
máy công tác đợc dùng rộng r i trong nhiều ngành: chế biến thức ăn chăn
nuôi, chế biến thực phẩm, công nghiệp hoá dợc, vật liệu xây dựng... riêng
trong ngành chế biến thức ăn chăn nuôi quá trình trộn còn tạo ra các u
điểm nổi bật:
- Hỗn hợp sau chế biến có độ đồng đều cao, nhất là đối với hỗn hợp có
những thành phần chiếm tỷ lệ rất nhỏ 1- 2%. Đặc biệt với ngành chế biến thức
ăn gia súc phục vụ chăn nuôi thì vấn đề này có vai trò rất quan trọng bởi chất
lợng hỗn hợp thức ăn sẽ quyết định năng suất, chất lợng và hiệu quả trong
chăn nuôi. Các thành phần thức ăn ở dạng bột xay (nghiền) với độ nhỏ quy
định đợc trộn với nhau thành hỗn hợp có chất lợng vợt trội so với thành

phẩm khi cha chế biến. Trong kỹ thuật chăn nuôi hiện nay, thức ăn đợc chế
biến chủ yếu ở dạng bột, dạng viên, cắt thái hoặc đóng bánh. Nh vậy, khẩu
phần bữa ăn luôn luôn đợc đảm bảo đủ tỷ lệ các thành phần theo thực đơn
cho từng loài vật nuôi do ngành chăn nuôi đ quy định.
- Bổ sung chất lợng, mùi vị lẫn nhau giữa các thành phần nguyên liệu,
nhờ đó sẽ làm tăng đợc vị thơm ngon của sản phẩm.
- Tăng cờng phản ứng hoá học hay sinh học khi chế biến thực phẩm hoặc
thức ăn gia súc: ví dụ trộn thức ăn với men ủ, trộn các chế phẩm hoá dợc...
- Tăng cờng quá trình trao đổi nhiệt khi đun nóng hay làm lạnh và khi
cho gia súc ăn.
- Đảm bảo an toàn cho vật nuôi và ngời sử dụng.
Ngoài ra còn phải đảm bảo các yêu cầu: trộn đợc nhiều loại nguyên
liệu có tính chất khô ẩm khác nhau, mặt khác máy có thể dễ dàng thay thế bộ
phận trộn thích hợp với dạng nguyên liệu đa vào trộn nhằm nâng cao năng
suất và chất lợng trộn.

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------14


1.3. Một số máy trộn điển hình sử dụng phổ biến ở
trong và ngoài nớc
Các máy trộn đều có nguyên lý làm việc chung là xáo trộn hai hay nhiều
thành phần nguyên liệu để cho các thành phần đó di chuyển xen kẽ lẫn nhau.
Tuỳ theo dạng nguyên liệu đa vào trộn có tính chất trạng thái khác nhau mà
các máy trộn có cấu tạo và nguyên lý hoạt động khác nhau.
Nguyên liệu tơi rời thờng là dạng bột có độ ẩm nhỏ hơn 25%. Để thực
hiện quá trình trộn ngời ta thờng dùng máy trộn có bộ phận trộn quay và
máy trộn có thùng quay.
1.3.1. Máy trộn có bộ phận trộn quay
Máy trộn có bộ phận trộn quay là loại máy đợc dùng phổ biến nhất. Bộ

phận thực hiện chuyển động quay của máy có thể là : vít xoắn, cánh gạt, băng
xoắn,...

Hình 1.1. Các loại bộ phận trộn sản phẩm tơi rời
a) kiểu vít liền ; b) kiểu vít khuyết; c) kiểu cánh gạt; d,e, f) kiểu băng
xoắn;

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------15


Bộ phận trộn kiểu vít xoắn đợc cấu tạo bởi một dải thép lá hàn trên
trục theo đờng xoắn vít [6], [14]. Tùy theo loại vật liệu đa vào trộn mà bộ
phận trộn kiểu vít xoắn có dạng cánh liền (hình 1.1a) dùng để trộn bột khô,
dạng cánh khuyết (hình 1.1b) dùng để trộn bột có độ ẩm vừa.
Bộ phận trộn kiểu cánh gạt thờng dùng để trộn bột có độ ẩm vừa và cao,
đợc cấu tạo bởi một trục trên đó có lắp các cánh gạt (hình 1.1c). Các cánh gạt
lắp so le nhau, bề mặt cánh gạt thờng đặt nghiêng một góc nào đó so với đờng
sinh của trục có tác dụng đẩy nguyên liệu di chuyển theo chiều dọc trục.
Bộ phận trộn kiểu băng xoắn (hình 1.1d,e,f) đợc sử dụng để trộn
nguyên liệu có độ ẩm cao và dính bết. Nó đợc cấu tạo bởi một số dải thép lá
uốn cong theo đờng xoắn vít. Trong máy ngời ta thờng lắp hai dải băng
xoắn ngợc chiều nhau để tăng khả năng xáo trộn.
Tùy thuộc vào yêu cầu công nghệ và tính chất cơ lý của nguyên liệu mà
bộ phận trộn có thể đặt nằm ngang (hình 1.2a,b) hoặc thẳng đứng (hình
1.2c,d). Kết cấu máy trộn có bộ phận trộn đặt thẳng đứng có u điểm là độ
trộn đều cao vì nguyên liệu đợc xáo trộn nhiều lần trong máy, có thể nạp
nguyên liệu vào thùng trộn tới 80 ữ 85% dung tích, kích thớc máy nhỏ gọn
nhng có nhợc điểm là trộn gián đoạn, năng suất thấp. Kết cấu máy trộn có
bộ phận trộn đặt nằm ngang (hình 1.2a,b) thờng thực hiện quá trình trộn liên
tục, có thể kết hợp vừa trộn vừa vận chuyển nguyên liệu theo chiều dọc trục.

Máy có năng suất cao, dễ tự động hóa nhng có nhợc điểm là nguyên
liệu cho vào thùng trộn thờng hạn chế khoảng 40 ữ 50% dung tích, độ trộn
đều thờng thấp hơn so với máy trộn gián đoạn.
Để tăng cờng khả năng xáo trộn ngời ta có thể lắp hai trục cánh gạt
đặt song song (hình 1.2e) hoặc cánh gạt trên các trục tạo thành guồng trộn
(hình 1.2g) hoặc kiểu vít xoắn thực hiện chuyển động hành tinh (hình 1.2f),
nghĩa là vít xoắn vừa quay quanh trục của nó, vừa quay quanh trục trung tâm.

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------16


Hình 1.2. Các kiểu bộ phận trộn quay của máy trộn sản phẩm tơi rời
a) kiểu vít ngang; b) kiểu cánh gạt đứng; c) kiểu vít đứng; d) kiểu cánh gạt ngang;
e) Kiểu hai trục tay gạt đặt song song; f) kiểu hành tinh; g) kiểu guồng trộn;
h) kiểu "rải lớp".

Trong một số trờng hợp, ngời ta phối hợp cả vít xoắn và cánh gạt,
trong đó vít xoắn đợc lắp ở cửa nạp và xả để tăng cờng khả năng nạp và xả
liệu, còn cánh gạt thực hiện nhiệm vụ trộn (hình 1.2b) hoặc kết cấu máy trộn
kiểu "rải lớp" do Bộ môn Máy nông nghiệp Trờng ĐHNNI thiết kế, cho phép
kết hợp vừa định lợng vừa trộn (hình 1.2h).
1.3.2. Máy trộn thùng quay
Máy trộn thùng quay đợc kết cấu theo hai dạng:
Dạng một thùng quay trên các con lăn và thùng quay trên trục (hình
1.3). Vỏ thùng thờng có dạng hình trụ, thực hiện chuyển động quay với số
vòng quay 10 ữ 60vg/ph. Tùy theo kết cấu mà thùng có một cửa vừa nạp liệu

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------17

vừa xả liệu hoặc hai cửa đối xứng nhau thực hiện nạp liệu và xả liệu độc lập.
Trờng hợp bố trí một cửa thì thời gian nạp và xả liệu bị kéo dài vì phải quay
miệng thùng xuống dới để xả liệu, sau đó quay miệng thùng lên trên để nạp
liệu. Trờng hợp bố trí hai cửa thì khi cửa này ở vị trí xả liệu thì cửa kia ở vị
trí nạp liệu, nhờ đó đ tiết kiệm đợc thời gian phụ. Loại máy trộn này thờng
làm việc gián đoạn, trộn từng mẻ nhng độ trộn đều cao.
Loại thùng quay trên các con lăn (hình 1.3a) thờng đặt nằm ngang, có
vỏ thùng tỳ trực tiếp trên các con lăn. Chuyển động quay của thùng đợc thực
hiện nhờ cặp bánh răng và vành răng gắn trực tiếp theo chu vi của thùng. Loại
máy này thờng có dung tích lớn, cho phép tăng khối lợng mẻ trộn nhng kết
cấu phức tạp.
Dạng hai thùng quay trên trục đợc kết cấu theo nhiều loại khác nhau
tùy theo công dụng và đặc tính của sản phẩm mang trộn mà trục trên đó gắn
thùng quay có thể là đờng tâm đối xứng hoặc đờng chéo.
Thùng quay hình trụ lắp trên các trục đối xứng đặt thẳng đứng (hình 1.3b)
hoặc nằm ngang (hình 1.3c) đợc sử dụng phổ biến nhất để trộn các loại bột
thông thờng. Thùng có tiết diện lục giác (hình 1.3d) tạo khả năng xáo trộn
m nh liệt, khi trộn cho phép nghiền vỡ các phần tử nguyên liệu. Thùng quay đáy
côn (hình 1.3e) có tác dụng giảm khả năng nghiền vỡ trong quá trình trộn để
không phá hủy cấu trúc của các sản phẩm trộn. Thùng có dạng chữ Y (hình 1.3f)
với góc ở đỉnh 90o, nguyên liệu đợc trộn bằng cách đổ đi đổ lại, đồng thời lại
phân riêng làm hai phần đảm bảo trộn m nh liệt và độ đồng đều cao.
Thùng hình trụ quay trên đờng chéo nằm ngang (hình 1.2g), cứ mỗi vòng
quay của thùng nguyên liệu đợc đổ đi đổ lại trong mặt phẳng thẳng đứng
đồng thời lại đợc xáo trộn theo hớng trục nên có độ đồng đều cao với thời
gian trộn ngắn nhất.

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------18

Hình 1.3. Máy trộn kiểu thùng quay

1.4. Kết quả nghiên cứu máy trộn ở nớc ngoài
Trong sản xuất và chế biến sản phẩm ở các nớc tiên tiến trên thế giới
trộn là khâu đợc ứng dụng rất phổ biến ở nhiều lĩnh vực công nghệ khác nhau
nh vật liệu xây dựng, dợc phẩm, thực phẩm, lơng thực... đặc biệt là chế
biến thức ăn trong chăn nuôi. Chính vì vậy để sản phẩm sản xuất sau khâu trộn
đạt chất lợng cao, các máy trộn liên tục đợc cải tiến và ngày càng u việt
hoàn thiện hơn trớc.
Trên thế giới hiện nay có nhiều loại máy trộn chế biến thức ăn gia súc,
có thể phân loại theo bảng 1.1.
Theo cấu tạo có hai nhóm chính :
Nhóm một bao gồm các máy trộn có thùng máy đứng yên, bộ phận trộn
quay. Bộ phận trộn của các máy nhóm này có nhiều kiểu: vít, cánh gạt, hành
tinh, cánh xoắn, vít đứng, ly tâm, nghiền trộn (kiểu va đập).
Ưu điểm của loại này là chất lợng trộn cao, dễ nạp và xả, dễ sử dụng,
làm việc gián đoạn hoặc liên tục và có thể trộn ẩm.

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------19


Nhợc điểm là khó làm sạch, mức tiêu thụ điện năng riêng cao, giá
thành chế tạo cao...
Nhóm hai gồm các máy trộn mà bộ phận trộn là thùng quay. Bộ phận
trộn của các máy này có các kiểu: trống (lập thể, chữ V hay chữ W), kiểu nón
đơn, nón kép, rung...
Ưu điểm của loại này là có cấu tạo đơn giản, dễ làm sạch, công suất
máy thấp...
Nhợc điểm là tốc độ và trộn đều thấp (n = 50v/ph), máy làm việc gián
đoạn, thể tích hữu ích thấp ( =50%), không trộn đợc nguyên liệu nh o, dính.

Theo cách bố trí đặt máy: loại tĩnh tại và loại lu động.
Theo thời gian hoạt động: liên tục và gián đoạn.
Theo vị trí bộ phận trộn: ngang, nghiêng, đứng.
Theo tính chất thức ăn : khô, nh o, lo ng.
So sánh u nhợc điểm của một số máy trộn thức ăn gia súc phổ biến trên
thế giới:
- Máy trộn cánh gạt trộn đợc nhiều loại thức ăn, tháo lắp và làm sạch
thuận tiện, có khả năng bố trí vào liện hợp máy chế biến liên tục, nhng mức
tiêu thụ điện năng riêng tơng đối cao.
- Máy vít đứng phổ biến trộn các loại thức ăn bột khô, mức tiêu thụ điện
năng riêng nhỏ, diện tích bố trí máy gọn, giá thành chế tạo và giá thành sản
phẩm tơng đối thấp, nhng chất lợng trộn không cao lắm.
- Máy trộn hành tinh có cấu tạo phức tạp năng suất thấp, trộn chậm.
- Máy trộn giải xoắn (ngợc dòng) phổ biến ở Mỹ, Pháp có chất lợng
trộn tốt, trộn đợc nhiều loại thức ăn, nhng có cấu tạo phức tạp, mức tiêu thụ
điện năng riêng cao.

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------20


Bảng 1.1. Phân loại máy trộn

Máy trộn thức ăn gia súc

Tĩnh tại

Lu động

Liên tục

Gián đoạn

NL. Nh o

NL. Bột khô

Thùng nón

Cánh gạt

Hành tinh

Đứng

Li tâm

Khí động

Giải xoắn phối hợp

Ngang

Trống

Cánh gạt

Vít

Nghiêng

NL. Lỏng

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------21


Về phơng diện cấu tạo, đa số các tác giả tập trung nghiên cứu loại máy
trộn cánh gạt nằm ngang, làm việc gián đoạn hoặc liên tục, nhất là kiểu hai
trục cánh trộn trong số các máy trộn thức ăn gia súc. Ưu điểm nổi bật của kiểu
máy trộn này là có tính chất vạn năng, trộn đợc nhiều loại thức ăn gia súc có
cơ lý tính khác nhau, đặc biệt là đáp ứng tốt với thức ăn ẩm, nh o.
Hiện nay, thức ăn chăn nuôi tổng hợp dạng bột khô là loại phổ biến, đa
dạng đợc chế biến rộng r i tại các cơ sở sản xuất. Các kiểu máy trộn cánh
gạt, nằm ngang, gián đoạn cũng kịp thời đáp ứng yêu cầu trên, nhng còn
nhiều nhợc điểm hơn so với loại trục vít. Ví dụ cùng một số lợng tải và thời
gian trộn thì máy trộn cánh gạt thờng có chất lợng trộn thấp hơn, mức tiêu
thụ điện năng riêng cao hơn.
Về phơng diện lý thuyết tính toán, mặc dù khâu trộn vật liệu đ đợc
phát triển rộng r i trong nhiều ngành sản xuất, nhng việc nghiên cứu vẫn
cha toàn diện, chủ yếu mang tính chất thực nghiệm. Việc xác định các thông
số trong quá trình trộn và các quy luật chuyển động của khối bột trộn gặp khó
khăn.
Nguyên nhân chính là trong quá trình làm việc có nhiều yếu tố biến đổi
ảnh hởng đến động lực học của máy trộn nh cơ lý tính của các thành phần
thức ăn, nguyên lý trộn và các chỉ số công nghệ khác...
1.5. Tình hình và kết quả nghiên cứu máy trộn ở trong nớc
Từ trớc đến nay việc chế biến và sản xuất thức ăn tổng hợp phục vụ
cho chăn nuôi tại các nông trờng và các công ty trong nớc thờng sử dụng
máy trộn thức ăn gia súc nhập ngoại từ những năm 60-70. Do đó vừa tốn ngoại
tệ lại không phù hợp với tình hình phát triển sản xuất chăn nuôi hiện nay và
nhất là đối với nền kinh tế trong thời kì đổi mới của nớc ta.

Để tạo ra bớc đột phá trong ngành chăn nuôi đồng thời thúc đẩy nhanh

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------22


nền kinh tế nội lực phát triển mạnh, Đảng và nhà nớc đ khuyến khích các
nhà khoa học, các cơ quan nghiên cứu và các địa phơng... cần trú trọng quan
tâm hơn nữa đến việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các loại máy chế biến thức
ăn trong chăn nuôi. Đặc biệt cần u tiên đối với những cơ sở sản xuất có quy
mô vừa và nhỏ ở các vùng sâu, vùng xa có khả năng tận dụng nguồn nguyên
liệu tại chỗ. Nh vậy yêu cầu cần thiết đối với các máy chế biến thức ăn tổng
hợp trong chăn nuôi phải đa dạng, chất lợng tốt, giá thành hạ đồng thời phải
thích ứng với qui mô và yêu cầu sản xuất ở mỗi vùng, mỗi địa phơng để phục
vụ cho ngành chăn nuôi là rất cấp thiết.
Từ đó đến nay các cơ quan nghiên cứu thiết kế máy nông nghiệp, máy
cơ khí phục vụ nông nghiệp, các trờng Đại học Nông nghiệp, các địa phơng
và các thành phần kinh tế t nhân... cũng đ bắt đầu nghiên cứu, thiết kế, chế
tạo các loại máy trộn thức ăn gia súc. Các máy trộn có năng suất từ nhỏ đến
lớn lại thích ứng với từng loại nguyên liệu có trạng thái cơ lí khác nhau, đồng
thời phù hợp với quy mô sản xuất của mỗi cơ sở liên tục ra đời và ngày một
hoàn thiện, cả về số lợng, chất lợng và hiệu quả kinh tế. Ngoài vấn đề đáp
ứng kịp thời cho sản xuất, trong thời gian gần đây các máy trộn chế biến thức
ăn chăn nuôi, thức ăn bổ sung chất lợng cao phục vụ chăn nuôi cũng liên tục
đợc cải tiến. Kết quả nghiên cứu đ đợc áp dụng ở nhiều địa phơng trong
cả nớc và một số tỉnh của Lào.
Năm 1974 viện thiết kế máy nông nghiệp đ thiết kế chế tạo máy trộn
bột vít đứng TK- 0,5, năm 1976 Trờng Đại học Nông Nghiệp I đ thiết kế
chế tạo máy trộn bột vít đứng TB -1,0 với loại ống bao cải tiến có các cửa sổ.
Tiếp đó, năm 1978, Viện Công cụ Cơ giới hoá Nông nghiệp Bộ nông nghiệp
cũng đ thiết kế chế tạo máy trộn bột kiểu vít đứng TK-1A theo nguyên lý ống

bao có các cửa sổ nh mẫu máy TB -1,0. Năm 2004 Trờng Đại học Nông
Nghiệp I đ thiết kế chế tạo máy trộn bột TBX - 1 kiểu băng xoắn...

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------23


1.6. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
1.6.1. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy trộn
bột kiểu băng xoắn làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo máy nhằm hoàn thiện
và nâng cao năng suất, giảm chi phí điện năng riêng đồng thời tăng hiệu quả
kinh tế phục vụ kịp thời cho sản xuất.
1.6.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Xác định một số tính chất cơ lý của thức ăn gia súc
- Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy
trộn kiểu băng xoắn
- Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hởng của một số thông số
tới chất lợng trộn và chi phí điện năng riêng.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế bộ phận trộn
- Tham gia thiết kế, chế tạo máy trộn bột kiểu băng xoắn

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------24


2. Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu
2.1. Đối tợng nghiên cứu
Nghiên cứu một số thông số ảnh hởng của máy trộn bột kiểu băng
xoắn. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy TBX - 2 đợc thể hiện trên hình 2.1.
8
6

5

7
10
4
2
9
3

1

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý máy trộn TBX - 2
1. Động cơ; 2. Hộp giảm tốc; 3. ai; 4. ĩa xích; 5. Vít trộn
6. Trục vít; 7. ổ bi đỡ; 8. Phễu cấp liệu; 9. Cửa xả;10. Cần gạt.

Cấu tạo của máy gồm trục vít trên trục có lắp hai cánh vít ngợc chiều có
đờng kính khác nhau. Vít có đờng kính lớn thì bề rộng dải vít 2,5 cm, vít có
đờng kính nhỏ, bề rộng dải vít là 4 cm. Hai dải vít đợc hàn cố định trên trục.
Trục đợc đặt trên hai ổ bi nhận truyền động từ động cơ qua hộp giảm tốc.
Nguyên lý làm việc: nguyên liệu đợc cấp vào qua cửa cấp liệu (cửa xả

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thc s k thut ----------- --------------------------------------25