Thiết kế máy ép viên mùn cưa năng suất 1500kg giờ

LỜI CẢM ƠN
Với tấm lòng biết ơn và trân trọng nhất, tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể quý
thầy cô của trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt là quý thầy cô của Khoa Cơ
Khí đã tận tình chỉ dạy, cung cấp cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt những
năm học qua giúp tôi có được những kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tế
cần thiết phục vụ cho quá trình thực hiện luận văn cũng như quá trình làm việc sau
này. Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn cô Vũ Thị Hạnh đã hướng dẫn, chỉ bảo tận
tình cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Cô đã chỉ cho tôi thấy những thiếu sót
và gợi lên cho tôi nhiều hướng mới.
Việc gặp phải sai sót trong thiết kế đầu tay là không thể tránh khỏi, và còn một số
hạn chế như chưa trình bày hệ thống gầu tải,… . Để trở thành người kỹ sư thực thụ,
tôi còn phải cố gắng học hỏi nhiều hơn nữa. Kính mong thầy cô chỉ bảo những khiếm
khuyết, sai sót để tôi có thể hoàn thiện hơn kiến thức của mình. Tôi xin chân thành
cảm ơn.
Kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe.

1


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài Luận văn tốt nghiệp của tôi là: “ Thiết kế máy ép viên mùn cưa năng suất
1500kg/ giờ”
Đây là một đề tài rất thiết thực và gần gũi với cuộc sống, tạo điều kiện cho tôi
ứng dụng những kiến thức đã tích lũy trong quá trình học tập vào thực tế.
Nhiệm vụ của tôi là dựa trên những máy đã có để thiết kế, cải thiện thành sản
phẩm mới sao cho tối ưu hơn trong quá trình sản xuất, hạn chế giá thành sản phẩm và
dễ dàng bảo trì sửa chữa. Bao gồm:
_ Tìm hiểu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm.
_ Xây dựng phương án thiết kế.
_ Phân tích và lựa chọn phương án
_ Thiết kế động học, động lực học

_ Thiết kế hệ thống điện điều khiển.
_ Hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng máy.
Trong quá trình thực hiện khó tránh khỏi thiết sót, tôi rất mong nhận được sự góp
ý và chỉ dẫn của các thầy cô trong bộ môn chế tạo máy.

2


MỤC LỤC

3


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 3.1- Sơ đồ nguyên lý phương án trục vít ……………………………………….15
Hình 3.2- Sơ đồ nguyên lý phương án khuôn ép phẳng……….…………...…………16
Hình 3.3 Nguyên lý truyền động khuôn ép phẳng……………………………………17
Hình 3.4- Sơ đồ nguyên lý máy ép viên khuôn trụ …………………………………..18
Hình 4.1- Sơ đồ động máy ép viên con lăn cối tru………………………………….. 20
Hình 4.2- Sơ đồ động khâu trộn mùn cưa ……………………………………………21
Hình 4.3- Sơ đồ tác dụng lực của con lăn ...………………………………………….25
Hình 4.4- Sơ đồ góc lấy liệu của con lăn……………………………………………...26
Hình 4.5- Sơ đồ lực tác dụng lên lồng khuôn…………………………………………35
Hình 4.6- Sơ đồ lực tác dụng lên trục chính…………………………………………..36
Hình 4.7- Momen tác động lên trục chính …………………………………………....37
Hình 4.8- Sơ đồ lực tác dụng lên trục con lăn...………………………………………40
Hình 5.1- Mạch động lực……………………………………………………………...55
Hình 5.2- Mạch điều khiển……………………………………………………………56

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1 Thông số bộ truyền bánh đai……………………………………….……….34

4


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM
1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay vấn đề biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường là vấn đề nan giải, cấp
bách, ảnh hưởng đến toàn cầu. Đi kèm với vấn đề này là vấn đề tìm kiếm nguồn
năng lượng mới và tiết kiệm năng lượng được các nước trên thế giới quan tâm đặc
biệt.
Một số hoạt động chống biến đổi khí hậu là tìm kiếm và sử dụng nguyên liệu năng
lượng mới, chống phá rừng góp phần bảo vệ lá phổi của hành tinh, tiết kiệm năng
lượng bằng cách tái sử dụng các nguyên liệu , phế phẩm nông nghiệp cũng như
công nghiệp…
Với sự phát triển của khoa học công nghệ cũng như việc nguồn tài nguyên
càng ngày càng khan hiếm đồng thời cũng làm giảm sự ô nhiễm môi trường thì các
phế phẩm của ngành công nghiệp chế biến gỗ đã được tận dụng một các tối đa.. Vì
thế việc tận dụng nguyên liệu dồi dào này là một vấn đề cần bắt tay vào nghiên cứu
và ứng dụng rộng rãi trên khắp cả nước. Máy ép viên mùn cưa được nghiên cứu và
áp dụng vào để thực hiện kế hoạch
1.2 Tình hình hiện nay
Việt Nam là nước có ngành sản xuất, chế biến gỗ khá phát triển, theo đó hàng
năm cũng sẽ có một lượng lớn mùn cưa, dăm bào. Những phế phẩm này hiện chưa
được quan tâm, tận dụng để sử dụng.
Trong tình hình giá nhiên liệu dùng cho lò hơi ngày càng tăng thì củi ép từ mùn cưa
là giải pháp kinh tế tiết kiệm hiện nay. Từ than đá chuyển sang dùng củi mùn cưa
chi phí có thể giảm đến hơn 50%. Từ dầu FO chuyển sang củi ép mùn cưa chi phí có

thể giảm đến 70%.
Theo tính toán, nếu sản xuất 2,5 tấn mùn cưa thành nhiên liệu đốt trong nước
thì Việt Nam đỡ nhập khẩu khoảng 1.000 lít dầu, Nhà nước đỡ phải bù lỗ cho nguồn
năng lượng này. Việc xuất khẩu mùn cưa không mang lại lợi nhuận lớn cho đất
nước, trái lại chúng ta đang xuất khẩu nguồn nguyên liệu rẻ tiền, có lợi cho môi

5


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

trường để nhập về các nguyên liệu đốt khác đắt tiền, không thân thiện với môi
trường.
Chưa kể, sản xuất củi, than sạch với nguyên liệu 100% từ mùn cưa, dăm bào
cũng góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Bởi nguồn nhiên liệu này có thời
gian đốt và nhiệt lượng cao, lượng tro tạo ra lại rất ít, giá thành của các sản phẩm
chất đốt từ mùn cưa rẻ, có thể giảm đáng kể chi phí sản xuất cho các doanh nghiệp
phải sử dụng nhiều chất đốt.
1.3 Các ứng dụng của mùn cưa hiện nay
a.Sử dụng làm chất đốt
Từ lâu mùn cưa đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà con nông dân.
Chất đốt từ mùn cưa được sử dụng rất nhiều trong cả sinh hoạt như nấu ăn, nấu
thức ăn cho gia súc nhờ những ưu điểm sau:
- Mùn cưa có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt 1Kg mùn cưa khi đốt sinh ra 4200
Kcal bằng 0,5 năng lượng được tạo ra từ dầu nhưng giá lại thấp hơn khoảng 20
lần.
- Với nhiều ưu điểm cho nên mùn cưa được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến.
Trong sinh hoạt người dẫn đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất
đốt là mùn cưa, lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt và lâu, hiện nay
mùn cưa còn sử dụng rộng rãi ở nống thôn. Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp

và chăn nuôi, mùn cưa được sử dụng rất thường xuyên. Thông thường mùn cưa
là chất đốt dùng cho việc nấu thực ăn nuôi cá hoặc lợn, nấu rượu.

6


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Hình 1.1 Lò đốt mùn cưa
b. Sử dụng mùn cưa trong trồng trọt và chăn nuôi.
Mùn cưa có công dụng hút ẩm rất tốt nên mùn cưa được sử dụng làm đệm
sinh học trong chăn nuôi, sử dụng trong nhiều mô hình trồng nấm như nấm linh chi,
nấm rơm,…
c. Sử dụng làm vật liệu xây dựng
Gạch siêu nhẹ chống cháy làm bằng nguyên liệu là đất sét và phụ gia mùn cưa,
mạt gỗ, các chuyên gia của Đại học Xây dựng Hà Nội đã chế tạo thành công gạch có
thể cách nhiệt, chống cháy và chỉ nặng bằng 1/3 gạch thường, thích hợp xây nhà
cao tầng.
Do rất nhẹ (chỉ nặng 700-1.000 kg/m2) nên gạch này thích hợp cho các công
trình cao tầng (từ tầng 13 trở lên), giúp giảm đáng kể tải trọng công trình và chi
phí xây dựng. Cấu trúc xốp, nhỏ, kín nên có khả năng cách nhiệt tốt.
d. Sản xuất xăng từ mùn cưa.
Các nhà khoa học Bỉ giới thiệu phương pháp xử lý và biến đổi mùn cưa thành
sản phẩm trung gian để tạo nhiên liệu sản xuất xăng và các sản phẩm có nguồn gốc
từ dầu mỏ.
Bằng quy trình phản ứng hóa học mới, xenlulo trong mùn cưa đã được biến
thành chuỗi hydrocarbon. Những chuỗi hydrocarbon này có thể được dùng như một

7

Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

chất phụ gia trong xăng hoặc như một thành phần để sản xuất ra nhựa, túi nylon,
cao su, xốp cách nhiệt...
e. Sử dụng làm bộ lọc nước sạch
Thiết bị lọc trông giống như một chậu hoa. Theo đó, đất sét lấy ở địa phương
được trộn với mùn cưa và nước theo tỷ lệ thích hợp, ép vào khuôn rồi cho vào lò
nung.
Mùn cưa bị cháy trong quá trình nung sẽ để lại những lỗ trống li ti trong cấu
trúc bộ lọc gốm. Chúng đủ lớn cho phép nước được lọc qua với tốc độ 3 lít/giờ và đủ
nhỏ để giữ lại các tạp chất. Bên cạnh đó, một phần mùn cưa khi cháy sẽ có tác dụng
như than hoạt tính nên khử mùi khá tốt. Một lớp tráng nano bạc sẽ làm nhiệm vụ
diệt khuẩn để tạo ra sản phẩm cuối là nước sạch.
f. Sử dụng làm phân bón
Mùn cưa là vật liệu hữu cơ và có thể được trộn làm phân bón. Tuy nhiên hàm
lượng lignin cao có thể làm cho quá trình chậm, đôi khi giun đất được sử dụng để
đẩy nhanh quá trình, sử dụng vermicomposting kỹ thuật, vỏ có thể được chuyển đổi
phân bón trong khoảng bốn tháng.

8


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Hình 1.2 Phân bón mùn cưa
1.4 Nguồn nguyên liệu mùn cưa
1.4.1 Nguồn nguyên liệu dồi dào
Nguyên liệu đầu vào đa dạng phong phú có thể là trấu, mùn cưa, bã mía, vỏ
đậu phộng, vỏ cà phê, vỏ sắn,bã sắn… Mỗi năm Việt Nam sản xuất 40 triệu tấn lúa,

trong đó Đồng bằng sông Cửu Long sản xuất hơn 20 triệu tấn. Việt Nam đứng thứ
hai trên thế giới trong lĩnh vực xuất khẩu gạo chỉ sau Thái Lan. Mỗi năm trong cả
nước thải ra hơn 8 triệu tấn khi xay xát, riêng đồng bằng sông Cửu Long thải ra hơn
4 triệu tấn trấu. Việt Nam cũng là một nước có ngành chế biến, xuất nhập khẩu gỗ
phát triển, vì vậy sản lượng mùn cưa, dăm gỗ, gỗ phế thải tương đối nhiều. Đây là
nguồn năng lượng lớn và ổn định có khuynh hướng tăng đều mỗi năm.

9


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

1.4.2 Lợi ích mang lại khi sử dụng nguồn nguyên liệu
Nhiều năm trước mùn cưa cũng là một vấn nạn gây ô nhiễm môi trường, vì
bán không ai mua cho không ai lấy. Đến khi những viên mùn cưa ra đời thì nó lại là
một nguồn năng lượng xanh có thể thay thế những nguồn năng lượng khác.
Để tận dụng nguồn nguyên liệu quý giá nói trên mùn cưa được ép dưới dạng
ống gọi là củi thanh, rất tiện trong việc làm chất đốt thay cho than đá và các loại
nhiên liệu khác. Công nghệ sản xuất viên mùn cưa với nhiều ưu điểm vượt trội đã
được kiểm nghiệm, mùn cưa viên dễ cháy, cho nhiệt lượng cao. Có thể thay thế cho
than đá với hiệu quả kinh tế cao. Với nguồn nguyên liệu dồi dào, với các công nghệ
sản xuất tiên tiến sẽ giúp giải quyết các vấn đề nan giải về chất đốt, tiết kiệm năng
lượng đồng thời góp phần bảo vệ môi trường. Sản phẩm củi thanh hay viên nén
được sản xuất từ 100% nguyên liệu là mùn cưa được thải ra từ các nhà máy chế
biến gỗ, nó có thể phục vụ cho dạng bếp nhỏ cho nhà hàng và gia đình vì không khói
và tạo ra lửa gas. Còn dạng viên nén có thế dùng để sưởi ấm vì khi đốt nó tỏa nhiệt
cao, ít khói. Mùn cưa viên có thế thay thế cho than đá, dầu DO, FO hoặc củi than củi
dùng để đốt lò hơi công nghiệp, phục vụ cho lò sấy, lò nhuộm vải, dệt sợi, công nghệ
sản xuất giấy, may mặc, chế biến thủy sản, nông sản, thực phẩm,… việc thay nhiên
liệu đốt bằng trấu viên rất tiện lợi vì có thế sử dụng ngay lò đốt than đá mà không

cần thay đổi thiết kế ban đầu. Ngoài ra mùn cưa viên xốp sản xuất bằng công nghệ
đặc biệt có thể tạo ra nhiều khoảng rỗng rất nhỏ bên trong nên có khả năng hút ẩm
và hút mùi khá tốt dùng để lót chuồng nuôi gia cầm hoặc thú cưng. Khi thu dọn định
kỳ mùn cưa viên đã qua sử dụng được chôn xuống đất làm phân bón rất tốt cho cây
trồng. Khả năng phân hủy nhanh và không làm ô nhiễm môi trường. Với tỉ lệ pha
trộn thích hợp và công nghệ sản xuất đặc biệt mùn cưa được dùng để sử dụng làm
giá thể cho các loại nấm, cây trồng, các loài hoa phong lan.
1.5

Sản phẩm viên ép mùn cưa

1.5.1 Các dạng sản phẩm và thông số kỹ thuật của sản phẩm
Có hai dạng có thể sản xuất sản phẩm dạng củi thanh hoặc củi viên. Với thành
phần nguyên liệu từ mùn cưa được sản xuất bằng cách ép lấy vít xoắn để tạo thanh
củi hình trụ đường kính từ 85-90 mm, có thể dài 20-40cm.
10


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Thông số kỹ thuật :
Đường kính: 85 – 90 mm
Chiều dài: 20 – 40 cm
Độ ẩm: tối đa 8%
Nhiệt lượng: 4.300 – 4.600 kcal/kg
Hàm lượng tro: max 2%

Hình 1.3 Củi mùn cưa thanh
Viên mùn cưa được sản xuất 100% từ mùn cưa hoặc có thể có thêm chất kết
dính, sau khi trộn đều ở máy trộn được chuyển đến máy nén với áp suất cao. Mùn

cưa được ép thành viên. Sau khi làm nguội và sàng loại các viên không đạt tiêu
chuẩn. Các viên đạt độ nén và kích thước được đóng gói đưa vào sử dụng. Toàn bộ
hệ thống sản xuất này đều được qua dây chuyền tự động hóa từ lúc cho mùn cưa
vào bồn cho đến khi cho ra sản phẩm.
Thông số kỹ thuật:
Đường kính : 6-8 mm
Chiều dài viên nén : 40 mm max
Độ ẩm toàn phần : 10.8%
Độ ẩm : < 8% max
Nhiệt lượng: 4200÷4800 kcal/kg
Độ tro : 2.0% max
Hàm lượng lưu huỳnh : 0.1% (m/m)
Hàm lượng Nitơ : 0.28% (m/m)

Hình 1.4 Củi mùn cưa viên

11


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

1.5.2 Thành phần hóa học và tính chất vật lí của sản phẩm
Mùn cưa viên có thể xem là nguồn năng lượng mới có thể thay thế cho than đá,
nếu sử dụng trong lĩnh vực sản xuất nhiệt điện, lượng nhiệt sinh ra đủ lớn cho mục
đích phát điện liên tục và có thành phần cháy như sử dụng năng lượng truyền
thống.
Chất hữu cơ chứa chủ yếu xenluloza, lignin và hemixenluloza chiếm đến 90%, ngoài
ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ 10% .hemixenluloza 1525% Lignin chiếm khoảng 15-30% và xenlulozơ chiếm khoảng 40-50%.
1.5.3 Một số hình ảnh về sản phẩm viên ép các loại

Trấu ép viên

Bã sắn ép viên

Cùi ngô ép viên

Than bùn ép viên

12


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Lá thông

Gỗ thông

Cành cây

Cây tùng

1.6 Một số loại máy ép trên thị trường
Máy ép viên (pellet mill) được nghiên cứu và chế tạo đã khá lâu ở các nước
phương tây gắn với những tên tuổi lớn như: Bliss (Mĩ), La Meccanica (Ý), Buchumer
(Đức), VanAarsen (Hà Lan)…hay như một số nước ở Châu á như: Trung Quốc
( Chính Xương, Mynhang…), Thái Lan (CPM). Máy ép viên được sử dụng cho rất
nhiều các sản phẩm nông nghiệp khác nhau từ chế biến thức ăn cho người và gia
súc đến ép viên phế thải nông nghiệp (rơm, cỏ khô, mùn cưa…) hay rác thải…ở mỗi
một đối tượng khác nhau lại đòi hỏi các thiết bị ép viên phù hợp.

Hình 1.5 Máy ép viên của hãng Bliss

13


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Hình 1.6 Máy ép viên của hãng Myang

14


Chương 1. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Hình 1.7Máy ép viên Kahl
Các sản phẩm của các nước Tư Bản thường có chất lượng tốt, năng suất cao.Tuy
vậy giá thành của nó lại quá đắt, không phù hợp với quy mô sản xuất vừa và nhỏ, đi
kèm với đó là những điều kiện sau bán hàng không được đảm bảo như: thời gian
giao hàng, điều kiện về bảo hành, bảo trì… Thời gian gần đây một số hãng của
Trung Quốc (Chính Xương, Mynhang) cũng đi sâu vào phát triển các dòng máy ép
viên, tuy vậy chất lượng máy của các hãng này nhập về Việt Nam thường không rõ
nguồn gốc, không ổn định, chất lượng khó kiểm soát do đó cũng gây nhiêu khó khăn
cho người sử dụng.

15


Chương 2. Xây dựng nguyên lý phương án thiết kế

CHƯƠNG 2.

XÂY DỰNG NGUYÊN LÝ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Sự kết dính trong viên ép
Quá trình sản xuất viên mùn cưa không cần hóa chất bên ngoài hoặc các chất
phụ gia. Đây là do ở trong gỗ có một chất tự nhiên gọi là lignin mà là như một chất
kết dính. Hơn nữa, viên mùn cưa được sản xuất từ mùn cưa sạch và tinh khiết và
chip gỗ đảm bảo không có bụi đất và làm cho nó rất sạch.
Là một phức hợp chất hóa học phổ biến được tìm thấy trong hệ mạch thực vật, chủ
yếu là giữa các tế bào, trong thành tế bào thực vật. Lignin là một trong các polymer
hữu cơ phổ biến nhất trên trái đất. Lignin có cấu trúc không gian 3 chiều, phức tạp,
vô định hình, chiếm 15% đến 30% thành phần của gỗ. Lignin không phải là
carbohydrate nhưng có liên kết chặt chẽ với nhóm này để tạo nên màng tế bào giúp
thực vật cứng chắc và giòn, có chức năng vận chuyển nước trong cơ thể thực vật
(một phần là để làm bền thành tế bào và giữ cho cây không bị đổ, một phần là điều
chỉnh dòng chảy của nước), giúp cây phát triển và chống lại sự tấn công của côn
trùng và mầm bệnh. Thực vật càng già, lượng lignin tích tụ càng lớn. Hơn nữa,
lignin đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon, tích lũy carbon khí quyển
trong mô của thực vật thân gỗ lâu năm, là một trong các thành phần bị phân hủy
lâu nhất của thực vật sau khi chết, để rồi đóng góp một phần lớn chất mùn giúp
tăng khả năng quang hợp của thực vật.
Từ kết quả thí nghiệm trường đại học khoa học nông nghiệp của Thụy Điển có kết
quả như bảng dưới: Theo bảng 4[6, trang 31].

16


Chương 2. Xây dựng nguyên lý phương án thiết kế

Với thông số kỹ thuật ta lựa chọn cho viên ép độ ẩm 8%, khối lượng riêng 1,1g/cm 3

từ bảng ta tra được áp suất ép cần thiết để ligin có thể kết dính lại với nhau ở áp
suất ép 350Mpa.
2.2 Mục đích và yêu cầu kỹ thuật của máy ép
a. Mục đích của quá trình ép
Ép tạo hình sản phẩm là quá trình tác động lực cơ học vào vật liệu để liên kết
các phần tử vật thể ở dạng rời rạc thành những sản phẩm đạt yêu cầu về hình dạng,
kích thước, khối lượng và sức bền theo yêu cầu để có thể bảo quản hoặc vận chuyển
nó đến nơi tiêu thụ.
Đối với một số loại sản phẩm việc ép tạo hình là cần thiết như mùn cưa, ép
trấu, ép đậu phụ, bơ, bánh qui, mì sợi, ép viên thức ăn cho vật nuôi… Khi sản phẩm
có hình dạng thích hợp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho những quá trình tiếp theo như
phơi sấy, nướng hoặc bao gói, vận chuyển và bảo quản. Đặc biệt khi sản phẩm có
hình dáng đẹp, kích thước và khối lượng phù hợp với khả năng tiêu thụ sẽ thu hút
,kích thích sức mua của người tiêu dùng.
b. Yêu cầu kỹ thuật
Máy phải đảm bảo các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng như năng suất, hiệu quả
cao, đảm bảo độ tin cậy cao, khả năng làm việc tốt, an toàn trong sử dụng cũng như
dễ vận hành, đảm bảo tính công nghệ và kinh tế.
Sản phẩm phải đảm bảo được các tiêu chuẩn về kích thước, khối lượng, độ chặt, độ
bền đồng thời phải tạo ra hình dáng đẹp, mới lạ nhằm kích thích nhu cầu và thị hiếu
của người dùng.
2.3 Các nguyên lý ép tạo hình sản phẩm
Việc tạo hình sản phẩm có thể tiến hành thủ công với những công cụ đơn giản.
Trong công nghiệp, việc tạo hình cho sản phẩm thường được cơ khí hóa và tự động
hóa. Dựa trên yêu cầu về thành phẩm và trạng thái vật lý của nguyên liệu người ta
có thể chọn một trong các nguyên tắc tạo hình sau đây:
+ Nguyên tắc nén ép: Dùng áp lực để nén ép nguyên liệu thành hình dạng nhất định
hoặc thành băng dải rồi cắt viên.

17

Chương 2. Xây dựng nguyên lý phương án thiết kế

+ Nguyên tắc dập khuôn: Dùng khuôn có hình mẫu được lựa chọn dập xuống khối
sản phẩm chia chúng thành từng phần có hình dạng nhất định.
Khi nén ép hoặc dập khuôn, để liên kết được các phần tử vật liệu dạng bột rời, dạng
bột nhuyễn, dạng rắn lỏng, tùy thuộc vào độ ẩm của nguyên liệu mà trị số áp lực ép
khác nhau và độ ẩm đạt tối thiểu là 20(30)%. Trong một số trường hợp để giảm áp
lực ép người ta có thể gia nhiệt ở nhiệt độ cao trên điểm nóng chảy của hỗn hợp.
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao hỗn hợp chuyển từ pha rắn sang pha lỏng có độ
nhớt cao, khi hạ nhiệt độ chúng lại chuyển từ pha lỏng về rắn.
Về cấu tạo bộ phận ép chủ yếu là vít xoắn, piston, trục cán, bộ phận chứa tải là
khuôn có dạng trụ, phẳng, cầu…
Phương pháp ẩm: hỗn hợp nguyên liệu có độ ẩm 35-50% với độ ẩm ban đầu 1214%, được làm ẩm bằng nước nóng 70-80 độ C. khi nguyên liệu được ép hay đùn ra
khỏi khuôn ép sẽ có độ ẩm tới 17%, Nhiệt độ tới 80 độ C. Sauk hi ép, các viên phải
được làm lạnh và khô, tới nhiệt độ 50-60 độ C và độ ẩm nhỏ hơn 14%.
Phương pháp khô: có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp ẩm, không cần sấy
viên. Kích thước các viên thường có dạng cầu, trụ,…với đường kím 3-20mm, hình
trụ có bề cao 10-30mm, khối lượng riêng 1000-1300kg/m3.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép có thể chia ra 2 nhóm:
Nhóm 1: Những yếu tố đặc trưng cho tính chất cơ lý của sản phẩm.
Mô đun ép, đặc trưng cho khả năng của sản phẩm khi bị ép chặt dưới ảnh
hưởng của áp suất ngoại, bỏ qua tổn thất áp suất do ma sát, yếu tố này ở
trong khoảng áp suất nào đó là một đại lượng không đổi và phụ thuộc vào
loại sản phẩm, cấu trúc của nó và kích thước thành phần hạt của nó.
Hệ số áp suất bền, là tỷ số giữa áp suất bề mặt bên của vật liệu ép với áp suất
ép tác dụng thẳng đứng.
Độ ẩm, nhiệt độ và thành phần cỡ hạt sản phẩm.
Nhóm 2: Là những yếu tố đặc trưng cho điều kiện ép.

Áp suất riêng.
Ma sát của vật liệu với dụng cụ ép, đại lượng đó phụ thuộc vào tính chất của
sản phẩm và trạng thái bề mặt của dụng cụ ép.

18


Chương 2. Xây dựng nguyên lý phương án thiết kế

Hình dạng bánh ép và tương quan kích thước của nó.
Chế độ ép, có thể là chu kỳ hay liên tục.
Số bề mặt của bánh ép trực tiếp chịu áp suất ép.
2.4 Sơ đồ dây chuyền sản xuất viên ép trấu
Kho chứa
mùn cưa

Phơi, sấy

Tải nguyên
liệu

Trộn nguyên
liệu

Vụn, bột
mùn cưa

Định lượng và
đóng gói

Sàng lọc và làm
nguội
Cắt

Ép viên

+ Phơi, sấy: mùn cưa sau khi xay ra thường có độ ẩm 13%. Nhưng không được sử
dụng ngay, hay gặp mưa làm độ ẩm tăng cao. Vì vậy phải sấy để mùn cưa đạt độ ẩm
thích hợp trước khi ép <15%.
+ Gia nhiệt: Tùy vào phương pháp ép mà có hoặc không có gia nhiệt. Mục đích của
gia nhiệt là giải phóng lignin có sẵn trong mùn cưa hoặc làm tăng tính kết dính của
mùn cưa lại với nhau.
+ Cắt : Là quá trình cắt, tách rời sản phẩm thành từng đoạn theo yêu cầu.

19


Chương 3. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

CHƯƠNG 3.

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

3.1 Xây dựng phương án thiết kế
3.1.1 Phương án 1: Máy ép sử dụng trục vít tải có bước vít thay đổi và khuôn ép
tạo viên.
a. Sơ đồ nguyên lý

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý phương án trục vít
1. Phễu cấp liêu

2. Thân máy
3. Trục vít

4. Khuôn
5. Dao cắt
6. Trục mang dao cắt

b. Nguyên lý hoạt động
Mùn cưa với độ ẩm thích hợp được nạp qua cửa nạp liệu (1), đồng thời động
cơ điện truyền động cho trục vít ép (3) có bước vít thay đổi được tạo ra lực ép, ép
nguyên liệu ra khỏi lỗ khuôn(4) theo hình dạng nhất định trên khuôn. Khi nguyên
liệu ra khỏi lỗ khuôn, bị dao cắt(5) tạo thành những viên có chiều dài cố định nhờ
cơ cấu tạo cho dao cắt quay tròn quanh trục mang dao (6)
c. Ưu nhược điểm
+ Ưu điểm:
Vật liệu vận chuyển trong máng kín nên không tổn thất do rơi vãi vật liệu, an
toàn khi làm việc và sử dụng .
Dễ vận hành và thao tác.
Giá thành tương đối rẻ

20


Chương 3. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, dễ chế tạo.
+ Nhược điểm:
Năng suất không cao.
Máy có áp lực lớn dễ bị hư hỏng vì vít tải có sự ma sát giữa vật liệu với vít tải rất
lớn làm cho mặt vít và vỏ bị mòn nhiều.

3.1.2 Phương án 2: Máy ép viên sử dụng trục cán có khuôn phẳng
a. Sơ đồ nguyên lý

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý phương án khuôn phẳng
1. Đĩa hứng viên
2. Gân cắt viên
3. Khuôn ép

4. Mùn cưa
5. Con lăn ép

21


Chương 3. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

Hình 3.3 Nguyên lý truyền động khuôn ép phẳng
b.Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu (4) được cấp vào cửa nạp liệu sau khi đã qua máy trộn, động cơ
làm trục quay mang khuôn ép (3). Trục con lăn ép được gắn cố định vào thành máy
ép , khi khuôn ép (3) quay, con lăn ép (5) quay quanh trục của bản than nó. Quá
trình ép sẽ được thực hiện, chúng ép nguyên liệu lên khuôn ép(3) có các lỗ định sẵn,
các gân cắt viên (2) được bố trí nằm trên đĩa hứng viên (1) sẽ thực hiện cắt viên ép.
Viên ép trên đĩa (1) sẽ được văng ra ngoài theo cửa thoát sản phẩm nhờ lực ly tâm.
c. Ưu nhược điểm
+ Ưu điểm
Dễ dàng trong công tác vệ sinh, làm sạch bề mặt khuôn.
Dễ dàng tháo lắp, thay đổi con lăn, bộ khuôn,
Khối lượng nhỏ, nhẹ, phù hợp quy mô sản xuất công xuất nhỏ
Dễ dàng quan sát bên trong máy trong quá trình máy hoạt động để có thể điều

chỉnh chất lượng của sản phẩm
+ Nhược điểm
Năng suất không cao
Chất lượng, dung sai về kich thước viên nén không cao.

22


Chương 3. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

3.1.3 Phương án 3: Máy ép viên sử dụng trục cán có khuôn trụ
1. Sơ đồ nguyên lý

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý máy ép viên khuôn trụ
1. Dao cắt
4. Mùn cưa
2. Con lăn ép
5. Thanh gạt
3. Khuôn ép
b.Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu được vận chuyển bằng gầu tải đổ xuống phễu và được dẫn bởi vít
tải cấp liệu, nguyên liệu được cấp vào bộ phận ép.
Khi bộ phận ép hoạt động, khuôn ép (3) sẽ quay quanh trục của bản thân nó nhờ
được dẫn động từ đông cơ, làm cho mun cưa (4) quay theo do lực quán tính ly tâm.
Mùn cưa được thanh gạt (5) lam cho đồng đều. Bên trong khuôn ép được lắp hai
con lăn ép (2) cố định chỉ tự xoay quang truc của nó nhờ bốn ổ bi. Hai con lăn này
có công dụng ép lớp mùn cưa đồng đều vào khuôn ép (3) có những lỗ được định
hình sẵn. sau đó được dao cắt (1) cắt thành những viên đều nhau.
c. Ưu nhược điểm
+ Ưu điểm:

Luôn đảm bảo khoảng cách giữa con lăn ép với bề mặt khuôn
Chế tạo được công suất lớn
Lực ma sát tạo lức ép khuôn nhỏ, tiêu năng lượng nhỏ
23


Chương 3. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế

Chất lượng viên nén tốt.
+ Nhược điểm:
Chế tạo phức tạp hơn, giá thành cao.
Kết cấu phức tạp, quá trình lắp ráp sửa chữa khó khăn.
3.2 Lựa chọn phương án thiết kế
Dựa trên yêu cầu về khả năng công nghệ, đặc biệt về năng suất, ưu nhược điểm của
từng phương án để chọn ra phương án tối ưu, em quyết định chọn phương án 3 là
máy ép viên sử dụng trục cán có khuôn trụ vì đảm bảo năng suất, dễ cơ khí tự động,
thích hợp cho sản xuất lớn. Các phương án còn lại năng suất thấp, chất lượng viên
không cao.

24


Chương 4. Thiết kế động học, động lực học

CHƯƠNG 4.
4.1

THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC

Động học máy ép viên con lăn cối trụ

Hình 4.3 Sơ đồ động máy ép viên con lăn cối tru.
1. Động cơ.

3.Con lăn ép.

2. Bộ truyền đai.

4. Khuôn ép.

Nguyên lý hoạt động:
Động cơ điện (1) quay truyền động cho khuôn ép (4) quay theo nhờ bộ truyền đai
(2). Trục con lăn (4) được cố định vào thành máy, khi khuôn (4) quay làm cho con lăn
(3) quay cùng chiều nhờ lực ma sát giữa vật liệu cà con lăn. Nên nguyên liệu được ép
qua các lỗ trên khuôn.

25