Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng sản phẩm và tiêu thụ năng lượng của máy trộn thức ăn chăn nuôi kiểu nằm ngang - Đỗ Thị Tám

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ĐỖ THỊ TÁM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN
CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG
CỦA MÁY TRỘN THỨC ĂN CHĂN NUÔI KIỂU NẰM NGANG

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

Thái Nguyên, năm 2012
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

ĐỖ THỊ TÁM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN
CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM VÀ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG CỦA
MÁY TRỘN THỨC ĂN CHĂN NUÔI KIỂU NẰM NGANG
Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy
Mã số: 62. 52. 04 .01

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1.PGS.TS.NGUYỄN ĐĂNG BÌNH
2.GS.TSKH. PHẠM VĂN LANG

Thái Nguyên, năm 2012
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung công bố trong luận án này là của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong
bất cứ công trình luận án nào khác.
Tác giả luận án

Đỗ Thị Tám

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ii

LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của tập thể
hướng dẫn khoa học PGS.TS. Nguyễn Đăng Bình, GS.TSKH Phạm Văn Lang đã
tạo mọi điều kiện từ nghiên cứu thiết kế mô hình, tổ chức thực nghiệm và hướng
dẫn chi tiết trong quá trình hoàn thành luận án. Đồng thời, tác giả bày tỏ lòng biết
ơn đối với các nhà khoa học: TS. Nguyễn Năng Nhượng, TS. Nguyễn Sĩ Hiệt, PGS.
TS. Nguyễn Văn Dự đã tận tình giúp đỡ, đặc biệt trong quá trình điều tra, xử lý số
liệu qua thực nghiệm.
Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo Trường Đại học Kỹ thuật Công
nghiệp, Trường Đại học Giao thông Vận tải, Viện Cơ điện Nông nghiệp và công nghệ
STH đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ trong thời gian hoàn thành luận án.

Tác giả cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, đồng nghiệp và người thân
đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành được luận án
Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế, nên luận án không tránh khỏi sai
sót, tác giả mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các chuyên
gia và các bạn đồng nghiệp để luận án được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 6 năm 2012
Tác giả luận án

Đỗ Thị Tám

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU

ĐƠN VỊ

Ý NGHĨA

ĐO

D

Đường kính của cánh trộn

m



Tốc độ góc của trục trộn

s-1

Lc

Chiều dài của trục trộn

m

l1

Chiều dài phần cánh trộn

m

S

Bước cánh tải

m



Hệ số điền đầy



Khe hở hướng kính

m

d

Đường kính của trục trộn

m



Góc nghiêng của cánh trộn và bàn tay trộn

độ

Q

Năng suất

Tấn/h



Khối lượng riêng

Kg/m3

f

Hệ số ma sát giữa vật liệu và bề mặt cơ cấu trộn

W

Độ ẩm của bột

g

Gia tốc trọng trường

m/s2

N

Công suất

kW

S*

Độ rỗng (xốp) của vật liệu

*

Độ chặt của vật liệu

Is

Chỉ số trộn

t

Thời gian trộn

s

V

Thể tích

m3

C

g/cm3

Hệ số nâng cánh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




vii

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Tên Bảng

Trang

Bảng 1.1. Sản lượng thức ăn chăn nuôi được chế biến ở các nước
Bảng 1.2. Tiêu thụ thức ăn chăn nuôi

5
6

Bảng 1.3.Tỷ lệ % các doanh nghiệp có thiết bị chế biến tự động…
Bảng 1.4. Đặc điểm kỹ thuật của các loại máy trộn đang được sử dụng ..

8
13

Bảng 1.5. Các công ty có máy trộn trục ngang công suất 2 10 T/h

13

Bảng 1.6. Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn vành xoắn (đai xoắn)…

15

Bảng 1.7. Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn kiểu cánh dạng DFMF – P*

16

Bảng 1.8. Đặc điểm kỹ thuật của máy trộn kiểu cánh hai trục F- 500 ...

18

Bảng 1.9. Quan hệ giữa công suất tiêu hao của cánh trộn với vị trí …
Bảng 2.1. Đặc điểm vật lý của một số nguyên liệu

24
28

Bảng 2.2. Hệ số ma sát của một số nguyên liệu chế biến TACN
Bảng 2.3. Các thông số vào liên quan đến quá trình trộn

29
32

Bảng 2.4. Cơ sở xây dựng phần cơ bản của kế hoạch Box-Behnken

Bảng 2.5. Kế hoạch Box-Behnken khi n = 4

35
36

Bảng 3.1. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn
Bảng 3.2. Thứ nguyên các yếu tố đối với máy trộn

55
59

Bảng 4.1. Các kích thước cơ bản của máy trộn sử dụng trong thực …
Bảng 4.2. Ma trận thí nghiệm

70
77

Bảng 4.3. Hệ số hồi quy cho hàm YN
Bảng 4.4. Bảng phân tích phương sai cho YN

80
81

Bảng 4.5. Hệ số hồi quy cho hàm YK
Bảng 4.6. Bảng phân tích phương sai cho YK

82
83

Bảng 4.7. Kết quả tối ưu trên máy trộn mô hình

Bảng 4.8. Thông số lựa chọn tối ưu cho máy trộn mô hình

85
86

Bảng 4.9. Tính toán các thông số trên máy thực
Bảng 4.10. Lực cản trên cánh máy trộn mô hình với bộ thông số tối ưu

88
89

Bảng 4.11. Các loại máy sử dụng trong dây chuyền chế biến thức ăn …
Bảng 4.12 Các hạng mục đầu tư

91
91

Bảng 4.13.Lãi phát sinh trong thời gian đầu xây dựng cơ sở chế biến…
Bảng 4.14. Bảng chi phí sản xuất

92
93

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




viii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Tên hình

Trang

Hình 1.1. “Dây chuyền” chế biến thức ăn chăn nuôi tại Hà Tây
Hình 1.2. Dây chuyền chế biến thức ăn chăn nuôi

7
9

Hình 1.3. Một số loại máy trộn
Hình 1.4. Đường đặc tính trộn của máy trộn

9
11

Hình 1.5. Mối quan hệ giữa thời gian trộn và độ đồng đều …

11

Hình 1.6. Máy trộn ngang Tr70-Tr500TNHH An Nam

12

Hình 1.7. Máy trộn ngang HW-100

12

Hình 1.8. Trục máy trộn dải xoắn

15

Hình 1.9. Kết cấu kiểu máy trộn ngang kiểu cánh gạt DFMF – P
Hình 1.10. Máy trộn ngang kiểu cánh gạt DFMF

16
17

Hình 1.11. Máy trộn ngang hai trục cánh gạt
Hình 1.12. Chuyển động của vật liệu trong buồng trộn

17
19

Hình 1.13. Quỹ đạo chuyển động phức tạp của vật liệu trong máy …
Hình 1.14. Sơ đồ xác định trở lực tác dụng lên cánh

19
21

Hình 2.1 Quan hệ giữa độ sai lệch bình phương trung bình ...
Hình 4.1. Máy trộn dùng trong thực nghiệm

42
64

Hình 4.2. Cách bố trí bàn tay trộn trên trục trộn
Hình 4.3.Cấu tạo của cánh trộn

67
67

Hình 4.4 Bộ phận xả
Hình 4.5. Tổng thể mô hình máy trộn

68
69

Hình 4.6. Sơ đồ mạch cầu
Hình 4.7. Sơ đồ bố trí tenzo

71
71

Hình 4.8 Thiết bị Dynamic Strainmeters SDA-810C/830C
Hình 4.9. Sử dụng vành trượt để đưa điện áp ra ngoài

72
73

Hình 4.10. Dán tenzo trên trục
Hình 4.11. Kết nối thiết bị

73
73

Hình 4.12. Đo tiêu thụ năng lượng riêng
Hình 4.13. Công tơ điện 3 pha có tích hợp bộ truyền dẫn…

74
75

Hình 4.14. Kỳ vọng điểm tối ưu
Hình 4.15. Đồ thị ảnh miêu tả quan hệ “vào” – “ra”

84
85

Hình 4.16. Quy trình sản xuất thức ăn chăn nuôi cỡ vừa và nhỏ

90

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ix

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
1.Đỗ Thị Tám, “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng trộn và
chi phí năng lượng của máy trộn công suất nhỏ qui mô hộ gia đình”,Tạp chí Nông
nghiệp và PTNT, số 124, Tr 105 – 109, 2008.

2.Đỗ Thị Tám, Phạm Hồng Sơn,“Cơ sở chọn dãy máy trộn thức ăn gia súc (qui mô
nhỏ) phục vụ cho nông thôn miền núi”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 135/10/2008,
Tr 24 -26, 2008.
3. Phạm Văn Lang, Đỗ Thị Tám,“Kinh tế trang trại và quá trình đầu tư máy móc
phục vụ sản xuất, chế biến nông – lâm sản ở Thái Nguyên trong những năm gần
đây”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Thái Nguyên, số 3-Tập 1,Tr 122 –
126, 2008.
4. Phạm Văn Lang, Đỗ Thị Tám,“Nghiên cứu, đánh giá chất lượng thiết kế, chế tạo
máy móc cơ điện thực hiện cơ giới hóa nông nghiệp bằng phương pháp tập mờ”, Tạp
chí Khoa học và công nghệ các trường đại học kỹ thuật, số 68- trang 49 – 52, 2008.
5. Đỗ Thị Tám, “Đánh giá mức độ đóng góp của cơ giới hóa chế biến thức ăn chăn
nuôi tại Tỉnh thái nguyên. định hướng phát triển trong thời gian tới”, Câu lạc bộ
các trường kỹ thuật, Tháng 5, 2009, Hải Phòng.
6. Phạm Văn Lang, Bùi Quang Huy, Phạm Hồng Sơn, Đỗ Thị Tám, “Evaluation of
agricultural mechanization standard in production areas”, International workshop
on agricultural and bio-systems engineering, 8-9 December 2009, Ha Noi, Viet
Nam, Page 174 – 180.
7. Nguyễn Đăng Bình, Đỗ Thị Tám “Ứng dụng phương pháp mô hình đồng dạng
và phân tích thứ nguyên trong việc xác định thông số đầu vào thực nghiệm trên mô
hình máy trộn thức ăn chăn nuôi dạng trục ngang”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 4,
trang 26-28, 2011.
8. Đỗ Thị Tám, Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình thí nghiệm máy trộn thức ăn
chăn nuôi (qui mô vừa) dạng trục ngang nhằm đảm bảo chất lượng trộn và giảm
tiêu thụ năng lượng riêng, Đề tài cấp Bộ,mã số B2009-TN02-11.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9. Đỗ Thị Tám Nguyễn Thị Thu Dung, “Ứng dụng phương pháp mô hình đồng dạng
và phân tích thứ nguyên trong việc xác định lực cản trên cánh máy trộn thức ăn chăn
nuôi dạng trục ngang”, Tạp chí Công nghiệp nông thôn, số 3 trang 30-32, 2011.
10. Phạm Văn Lang, Bùi Quang Huy, Phạm Hồng Sơn, Đỗ Thị Tám, Evaluation of
Agricultaral Mechanization Level in Agricultural production Areas, AMA, vol 42,
No 2, page 19-23, 2011.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




1

PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




2

Phụ lục 1
Bảng tập hợp số lượng máy chế biến thức ăn chăn nuôi tại các địa phương.
Bảng tổng hợp chế biến thức ăn chăn nuôi

TT

Thành phố

Tổng số máy chế
biến thức ăn
Gia súc

Thuỷ
sản

Đơn vị : Chiếc

Tính bình quân máy chế biến
thức ăn chăn nuôi
Trên 100
hộ

Trên 100 ha đất trồng
cây hàng năm

1

TP. Hà Nội

459

63

0,21

0,86

2

Hà Giang

465

-

0,38

0,62

3

Lào Cai

569

29

0,65

13,0

4

Lạng Sơn

1756

102

1,43

1,40

5

Yên Bái

500

31

0,40

0,55

6

Hoà Bình

697

30

0,47

0,75

7

Điện Biên

56

28

0,13

0,64

8

Lai Châu

74

11

0,16

0,06

9

Sơn La

447

32

0,26

0,11

10

Phú Thọ

763

62

0,30

0,7

11

Quảng Ninh

269

34

0,22

0,41

12

Tuyên Quang

1214

-

0,82

1,33

13

Bắc Kạn

469

30

0,89

0,77

14

Cao Bằng

3069

-

3,3

0,39

15

Thái Nguyên

2033

107

1,0

1,82

16

Bắc Giang

2223

163

0,69

1,53

17

Vĩnh phúc

1272

88

0,54

1,31

18

Bắc Ninh

915

17

0,59

0,995

19

Hà Tây

1237

130

0,27

0,67

20

Hải Dương

607

147

0,20

0,51

21

Hưng Yên

266

39

0,11

0,58

22

Hải Phòng

233

72

0,11

0,32

23

Hà Nam

355

28

0,19

0,44

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




3

24

Nam Định

431

70

0,11

0,28

25

Thái Bình

514

100

0,13

0,67

26

Ninh Bình

553

49

0,30

0,55

27

Thanh Hoá

4830

112

0,66

1,01

28

Nghệ An

1754

189

0,34

0,50

29

Hà Tĩnh

869

75

0,32

0,09

30

Quảng Bình

175

80

0,15

0,15

31

Quảng Trị

50

16

0,063

0,07

32

Thừa Thiên Huế

57

125

0,11

0,22

33

Đà Nẵng

6

14

0,08

0,16

34

Quảng Nam

334

71

0,14

0,23

35

Quảng Ngãi

175

43

0,09

0,09

36

Bình Định

487

41

0,18

0,32

37

Phú Yên

84

31

0,07

0,06

38

Khánh Hoà

64

39

0,065

0,04

39

Ninh Thuận

41

37

0,086

0,065

40

Bình Thuận

177

56

0,13

0,07

41

Kon Tum

33

3

0,056

0,04

42

Gia Lai

142

15

0,078

0,03

43

Đak Lak

1072

82

0,38

0,29

44

Đaknong

264

29

0,31

0,16

45

Lâm Đồng

370

31

0,25

0,26

46

Đồng Nai

96

31

0,08

0,31

47

Tây Ninh

581

134

0,22

0,43

48

Bình Dương

120

50

0,07

0,05

49

Bà Rịa Vũng Tàu

56

-

0,04

0,18

50

Tp. Hồ Chí Minh

125

56

0,16

0,27

51

Long An

150

73

0,10

0,28

52

Tiền Giang

246

411

0,26

0,11

53

Bến Tre

44

275

0,20

0,36

54

Trà Vinh

99

71

0,06

0,17

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




4

55

Vĩnh Long

322

100

0,20

0,2

56

Đồng Tháp

284

131

0,21

0,28

57

Kiên Giang

584

697

0,38

0,28

58

Cần Thơ

363

306

0,24

0,09

59

An Giang

478

2013

2,05

1,47

60

Hậu Giang

323

2180

0,78

0,47

61

Sóc Trăng

496

470

0,58

0,48

62

Bạc Liêu

276

170

0,20

0,12

63

Cà Mau

172

168

0,25

0,19

64

Bạc Liêu

175

331

0,24

0,30

Nguồn: Tổng cục thống kê, 2007;Tài liệu điều tra tập hợp, tính toán của tác
giả, 2008.
Phân loại hệ thống chỉ tiêu cơ giới hóa nông nghiệp

TP Hà
Nội và
Chỉ
TT
TP. Hồ
số

Chí
Minh

Vùng sản xuất
Đông Tây
ĐBSH
Bắc Bắc

Bắc
Trung
Bộ

Nam
Đông
Tây
Trung
Nam ĐBSCL
Nguyên
Bộ
Bộ

Mức độ đầu tư trang bị
14 x14

1

5.3

6

3

4

3.7

13

11

13

15 x15

0.13

0.2

0.76

0.13

0.38

0.17

0.23

0.1

0.14

Trong đó x14 là: Mức độ trang bị máy động lực trong trang trại (chiếc/100 hộ)
X15 là: Máy chế biến thức ăn gia súc (chiếc/100 hộ)
(Nguồn: Phạm Văn Lang, Bùi Quang Huy, Phạm Hồng Sơn, Đỗ Thị Tám, Đánh giá
trình độ cơ giới hóa nông nghiệp ở các vùng sản xuất, Tạp chí Nông nghiệp và phát
triển nông thôn, Số 11- 2008)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




5

Phụ lục 2. Thông tin thí nghiệm
TN
tn1-1
tn1-2
tn1-3
tn2-1
tn2-2
tn2-3
tn3-1
tn3-2
tn3-3
tn4-1
tn4-2
tn4-3
tn5-1

tn5-2
tn5-3
tn6-1
tn6-2
tn6-3
tn7-1
tn7-2
tn7-3
tn8-1
tn8-2
tn8-3
tn9-1
tn9-2
tn9-3
tn101
tn102
tn103
tn111
tn11-

Yk
(%)
90.7
83.2
86.5
83.2
90.7
90.5
86.5
83.3

82.7
82
81.7
82.1
89.6
89.3
89.6
77.5
77.1
77.6
90.5
91.1
90.4
90.5
90.3
90.9
84.1
84.3
84.4

NL
wh
42.3
42.2
41.9
40.6
40.4
40.5
43.2
42.8

43
40.5
40.5
40.6
40.8
40.4
41
38.3
38.2
38
44.1
44.1
44.3
42.5
42.5
42.6
39.3
39.4
39.7

x1
mm
304
304
304
456
456
456
304
304

304
456
456
456
304
304
304
456
456
456
304
304
304
456
456
456
380
380
380

x2
độ
60
60
60
60
60
60
80
80

80
80
80
80
70
70
70
70
70
70
70
70
70
70
70
70
60
60
60

x3
v/p
50
50
50
50
50
50
50
50

50
50
50
50
40
40
40
40
40
40
60
60
60
60
60
60
40
40
40

x4
Kg
40
40
40
40
40
40
40
40

40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40

CStb
w
1692
1687.5
1677.2
1623.6
1614.7
1621
1727.6
1711.4

1720.67
1621.1
1620.7
1623.2
1631.3
1618
1638.4
1531.2
1528.4
1516.2
1765
1765.1
1772.5
1702.6
1702.3
1703.3
1574.2
1574.4
1587.2

YN
(ws/kg)
3806.6
3796.9
3773.7
3653.2
3633.1
3647.3
3887.1
3850.7

3871.5
3647.5
3646.6
3652.2
3670.4
3640.4
3686.4
3445.3
3438.8
3411.5
3971.2
3971.5
3988.2
3830.9
3830.1
3832.4
3541.9
3542.4
3571.2

Rc
N
164.8
164.4
163.4
105.4
104.8
105.2
168.3
166.7

167.6
105.2
105.2
105.4
198.6
197
199.5
124.3
124
123.1
143.2
143.3
143.9
92.1
92.1
92.1
153.3
153.3
154.6

Mxt
Nm
323.3
322.4
320.5
310.3
308.5
309.7
330.1
327

328.8
309.7
309.7
310.2
389.6
386.4
391.3
365.7
365
362.1
281.1
281.1
282.2
271.1
271.1
271.2
376
376
379.1

ω
rad/s
5.23
5.23
5.23
5.23
5.23
5.23
5.23
5.23

5.23
5.23
5.23
5.23
4.19
4.19
4.19
4.19
4.19
4.19
6.28
6.28
6.28
6.28
6.28
6.28
4.19
4.19
4.19

81.4

39.7

380

80

40

40

1586.5

3569.7

154.5

379

4.19

80.9

40.1

380

80

40

40

1604.8

3610.9

156.3

383.3

4.19

81.4

39.7

380

80

40

40

1589.4

3576.1

154.8

379.6

4.19

91.8

43.7

380

60

60

40

1748

3932.9

113.5

278.3

6.28

91.5

43.6

380

60

60

40

1744.5

3925.2

113.3

277.8

6.28

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




6

TN
tn113
tn121
tn122
tn123
tn131
tn132
tn133
tn141
tn142
tn143
tn151
tn152

tn153
tn161
tn162
tn163
tn171
tn172
tn173
tn181
tn182
tn183

Yk

NL

x1

x2

x3

x4

CStb

YN

Rc

Mxt

ω

91.2

43.3

380

60

60

40

1733

3899.1

112.5

276

6.28

88.6

43.8

380

80

60

40

1752.3

3942.8

113.8

279

6.28

88.1

44

380

80

60

40

1759.6

3959.1

114.2

280.1

6.28

88.3

44

380

80

60

40

1758.5

3956.7

114.2

280

6.28

88.3

30.2

304

70

50

30

1207

3621

117.5

230.6

5.23

87.7

30.2

304

70

50

30

1206.9

3620.7

117.5

230.6

5.23

87.7

30.2

304

70

50

30

1209.1

3627.4

117.8

231

5.23

81.8

28.6

456

70

50

30

1145.5

3436.6

74.4

219

5.23

81.9

28.9

456

70

50

30

1154.8

3464.3

75

220.6

5.23

81.9

28.6

456

70

50

30

1143.8

3431.5

74.2

218.5

5.23

91.2

53.6

304

70

50

50

2145

3861.1

208.9

410

5.23

91.7

53.7

304

70

50

50

2148.1

3866.7

209.2

410.5

5.23

91.3

53.3

304

70

50

50

2133.4

3840.2

207.8

407.6

5.23

85.5

50.6

456

70

50

50

2022.8

3641.1

131.3

386.5

5.23

85.2

50.6

456

70

50

50

2022.8

3641.1

131.3

386.5

5.23

85.1

50.1

456

70

50

50

2004.5

3608.2

130.1

383

5.23

84

29.4

380

60

50

30

1174.9

3524.6

91.5

224.5

5.23

83.9

29.4

380

60

50

30

1178.4

3535.1

91.8

225.1

5.23

83.7

29.6

380

60

50

30

1185.3

3555.9

92.3

226.5

5.23

84

30

380

80

50

30

1201.1

3603.5

93.6

229.5

5.23

83.4

30

380

80

50

30

1198.1

3594.3

93.3

229

5.23

83.4

29.7

380

80

50

30

1189.3

3567.9

92.6

227.2

5.23

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




7

TN
tn191
tn192
tn193
tn201
tn202
tn203
tn211
tn212
tn213
tn221
tn222
tn223
tn231
tn232
tn233

tn241
tn242
tn243
tn251
tn252
tn253
tn261

Yk

NL

x1

x2

x3

x4

CStb

YN

Rc

Mxt

ω

90.4

51.8

380

60

50

50

2071

3727.6

161.4

395.7

5.23

90.1

51.6

380

60

50

50

2065.7

3718.2

161

394.7

5.23

90.5

51.8

380

60

50

50

2070.4

3726.8

161.3

395.6

5.23

85.3

52.8

380

80

50

50

2112.4

3802.4

164.6

403.6

5.23

84.7

52.2

380

80

50

50

2088.3

3758.9

162.7

399

5.23

85.3

52.2

380

80

50

50

2089.8

3761.6

162.8

399.3

5.23

80.3

28.7

380

70

40

30

1146.5

3439.7

111.7

273.8

4.19

80

28.6

380

70

40

30

1143.1

3429.2

111.3

273

4.19

80.7

28.8

380

70

40

30

1150.4

3451.3

112

274.8

4.19

90.8

30.6

380

70

60

30

1226

3677.6

79.6

195.2

6.28

90.5

30.6

380

70

60

30

1224.7

3674.2

79.5

195

6.28

90.5

30.5

380

70

60

30

1220

3659.7

79.2

194

6.28

87.3

48.6

380

70

40

50

1943.5

3498.4

189.3

464

4.19

87.1

48.2

380

70

40

50

1929.5

3473.1

188

460.9

4.19

87.7

48.3

380

70

40

50

1933

3479.4

188.3

461.8

4.19

91.4

55.7

380

70

60

50

2228.1

4010.7

144.7

354.8

6.28

91.1

55.6

380

70

60

50

2223.7

4002.7

144.4

354.1

6.28

91.4

55.5

380

70

60

50

2221.4

3998.6

144.2

353.7

6.28

93.1

40.5

380

70

50

40

1619.6

3644.1

126.2

309.4

5.23

93.1

40.6

380

70

50

40

1625.1

3656.4

126.6

310.5

5.23

93.5

40.8

380

70

50

40

1632.8

3673.9

127.2

312

5.23

93.5

40.5

380

70

50

40

1620

3645

126.2

309.5

5.23

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




8

TN
tn262
tn263
tn271
tn272
tn273

Yk

NL

x1

x2

x3

x4

CStb

YN

Rc

Mxt

ω

93.2

40.5

380

70

50

40

1620.8

3646.7

126.3

309.6

5.23

93.1

41

380

70

50

40

1637.8

3685

127.6

313

5.23

92.9

40.5

380

70

50

40

1619.2

3643.2

126.2

309.4

5.23

93.2

40.7

380

70

50

40

1630.2

3667.9

127

311.4

5.23

93

40.8

380

70

50

40

1631.8

3671.5

127.1

311.8

5.23

Trong bảng trên
- TN: Mã số thí nghiệm.
- tg:

(s)

Tổng thời gian của từng thí nghiệm.

- Độ ĐĐ(%) Độ đồng đều
- NL: (Wh) Năng lượng tiêu hao của động cơ cho quá trình trộn.
- NL/tg:( Wh/s)Năng lượng trung bình trên một giây của từng thí nghiệm.
- CStb:

Công suất trung bình của từng thí nghiệm.
CStb = (NL/tg)x3600, (W)

- NL/vg: (Wh/vòng)Năng lượng trung bình dùng để đảo hỗn hợp trong một vòng quay:

NL/vg =

NL / tg
, (Wh/vòng)
60 / x1

- NL/vg.kg: Năng lượng trung bình dùng để đảo hỗn hợp trong một vòng quay tính
trên 1 kg sản phẩm:
NL/vg.kg = 3600

NL / vg
, (Ws/vòng.kg)

x2

- ω: Vận tốc góc của trục trộn.

ω = πn/30 = π.x1/30 (1/s)

- Mxt: Tổng mô men xoắn trên 2 trục trộn :Mxt =

CStb



(N.m)

Mxt
S
- Rc: Lực cản trên một cánh: Rc = c (N);
Lc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thức ăn chăn nuôi chiếm phần lớn chi phí chăn nuôi (60 – 80%). Năm 2006, tỷ
lệ sử dụng thức ăn công nghiệp trong ngành chăn nuôi của Việt Nam là 41,6%, thấp

hơn mức trung bình của thế giới là 48,2% và đặc biệt thấp hơn các nước có ngành chăn
nuôi phát triển như Thụy Điển, Na Uy, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc với tỷ lệ sử dụng
thức ăn công nghiệp trên 80% (Bộ NN & PTNT, 2007).
Ngành chế biến thức ăn chăn nuôi của Việt Nam được kỳ vọng là sẽ giúp tăng tỷ
trọng thức ăn công nghiệp được sử dụng trong ngành chăn nuôi lên 55,5% vào năm
2010, 67,3% vào năm 2015 và 70,1% vào 2020 (Chiến lược Phát triển ngành Chăn
nuôi đến năm 2020, Bộ NN & PTNT, 2007).
Các doanh nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ chiếm hơn 90%
doanh nghiệp sản xuất thức ăn hiện nay, được đánh giá là yếu hơn các doanh nghiệp
quy mô lớn về quản lý chất lượng và công nghệ (Dự án 030/06VIE, 2010). Vì thế,
để đạt được kỳ vọng nói trên, một trong những nhân tố quan trọng là phát triển công
nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi, đặc biệt là quy mô vừa và nhỏ (2 – 5Tấn/h) với
trang thiết bị đồng bộ nhằm nâng cao chất lượng, giảm giá thành sản phẩm, trong
đó có khâu cuối cùng- khâu trộn thức ăn là quan trọng.
Trên thế giới hiện có rất nhiều các loại máy trộn thức ăn chăn nuôi được nghiên
cứu và chế tạo, phần lớn các tác giả tập trung nghiên cứu máy trộn cánh gạt, nằm
ngang, làm việc gián đoạn hoặc liên tục, nhất là kiểu hai trục cánh trộn; nhưng việc
nghiên cứu vẫn chưa toàn diện, chủ yếu mang tính chất thực nghiệm. Việc xác định
các thông số của quá trình trộn và quy luật trộn gặp khó khăn, chủ yếu là do nhiều
yếu tố biến đổi ảnh hưởng đến động lực học của máy trộn như: thông số chế tạo, cơ
lý tính của các thành phần thức ăn, nguyên lý trộn và các chỉ số công nghệ khác...
Tại Việt Nam, máy trộn thức ăn chăn nuôi trong các dây chuyền sản xuất
được nhập khẩu từ nước ngoài hoặc chế tạo theo kinh nghiệm với rất nhiều kiểu
dáng, công suất khác nhau. Cho đến nay việc nghiên cứu lý thuyết tính toán cũng
như thực nghiệm cho máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang kiểu cánh gạt (loại
máy trộn đang được sử dụng phổ biến trong các cơ sở chế biến thức ăn chăn nuôi
quy mô vừa và nhỏ) vẫn chưa được các nhà khoa học trong nước quan tâm nghiên
cứu, thiết kế, đặc biệt là chỉ tiêu về độ đồng đều của sản phẩm sau trộn, tiết kiệm
chi phí năng lượng. Các nghiên cứu cho thấy nếu độ động đều của sản phẩm thức
ăn chăn nuôi sau trộn nhỏ hơn 90 % thì độ tăng trọng của vật nuôi sẽ giảm từ 5 –

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




2

10 % [27],[28], tuy nhiên nếu tăng độ đồng đều của sản phẩm sau trộn mà không
quan tâm đến chi phí năng lượng thì giá thành sản phẩm sẽ cao. Trong khi đó giá
thức ăn chăn nuôi công nghiệp ở Việt Nam hiện nay cao hơn khoảng 10-15% so với
các nước khác trong khu vực như Thái Lan hay Trung Quốc (www.mard.gov.vn).
Chi phí chăn nuôi cao là nguyên nhân quan trọng nhất dẫn tới khả năng cạnh tranh
thấp của ngành chăn nuôi Việt Nam (IAE, 2005).
Vì những lý do trên, việc tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ảnh hƣởng
của một số thông số đến chất lƣợng sản phẩm và tiêu thụ năng lƣợng của máy
trộn thức ăn chăn nuôi kiểu nằm ngang” đang là vấn đề cấp bách và có ý nghĩa
thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu.
2.1. Mục tiêu chung
Nghiên cứu, xác định một số các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến chất lượng
sản phẩm sau trộn và tiêu thụ năng lượng riêng của máy trộn, trên cơ sở đó tìm
bộ thông số phù hợp nhằm tăng chất lượng sản phẩm sau khi trộn và giảm tiêu
thụ năng lượng riêng của máy trộn.
2.2. Mục tiêu cụ thể
-Tính toán các chuẩn số đồng dạng nhằm thiết kế chế tạo mô hình máy trộn
thức ăn chăn nuôi trục ngang phục vụ cho mục tiêu nghiên cứu chung;
- Thực nghiệm xác định các thông số cơ bản ảnh hưởng đến độ đồng đều
của thức ăn chăn nuôi và tiêu thụ năng lượng;
- Xây dựng bộ thông số phù hợp trên máy trộn mô hình đáp ứng đồng thời hai

chỉ tiêu: Độ đồng đều sản phẩm sau trộn >90 % và giảm tiêu thụ năng lượng riêng;
- Xác định dãy máy trộn thức ăn chăn nuôi với các công suất khác nhau trên
cơ sở máy trộn mô hình;
- Đánh giá thử nghiệm độ tin cậy của máy thực.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Một số thông số chính của máy trộn bột khô, kiểu nằm ngang: Góc nâng cánh
trộn, đường kính cánh trộn, đường kính thùng trộn, bước vít, tốc độ của vít trộn,
thời gian trộn, khối lượng một mẻ trộn, chi phí công suất...;
-Tính chất cơ bản của vật liệu trộn.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




3

3.2.Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang, kiểu cánh gạt, làm việc gián đoạn
với công suất cỡ vừa (2  5 Tấn/h) tại Việt Nam.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
- Phát triển hướng ứng dụng lý thuyết mô hình đồng dạng cho máy trộn thức
ăn chăn nuôi trục ngang trong:
+ Tính toán thiết kế mô hình thí nghiệm;
+ Xác định lực cản trên cánh máy trộn;
+ Xác định dãy máy trộn.
- Phát triển mô hình toán học mô tả quan hệ “vào – ra” của máy trộn thức ăn
chăn nuôi trục ngang trong dải công suất 2  5 Tấn/h.

4.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Thiết kế máy trộn thức ăn chăn nuôi trục ngang dùng cho thực nghiệm, từ đó
đề xuất dãy máy trộn công suất 2 5 Tấn/h cho quy mô sản xuất vừa theo hướng
tăng độ đồng đều sau trộn và tiết kiệm năng lượng.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Phương pháp điều tra, lấy ý kiến chuyên gia, tập hợp thông tin;
- Phương pháp mô hình đồng dạng và phép phân tích thứ nguyên;
- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




4

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY TRỘN THỨC ĂN CHĂN NUÔI
1.1. Thực trạng ngành chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.1. Tình hình chăn nuôi trên thế giới
Chăn nuôi là một trong hai ngành sản xuất chính của kinh tế nông nghiệp. Nó
có vai trò rất quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hóa đất nước. Ngoài việc
cung cấp thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, ngành chăn nuôi còn là nguồn cung
cấp nguyên liệu không thể thiếu cho chế biến công nghiệp. Ở những nước tiên tiến,
giá trị sản xuất chăn nuôi chiếm trên 50% tổng giá trị sản xuất nông nghiệp.
1.1.2. Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam
Việt Nam là nước nông nghiệp, nguồn nguyên liệu phục vụ cho chế biến thức
ăn chăn nuôi đa dạng và phong phú.
Nhu cầu tiêu thụ thực phẩm chất lượng cao, thực phẩm an toàn của người dân
ngày càng tăng. Hiện nay, bình quân thịt, trứng, sữa theo đầu người còn thấp, chỉ

bằng 40% ÷ 50% mức tiêu thụ của các nước khu vực. Thức ăn chế biến mới chỉ 50
÷ 60% tổng lượng thức ăn (các nước khu vực bình quân 50 ÷ 70%). Thị trường tiêu
thụ thịt, trứng và sữa còn rộng mở.
Tuy nhiên, thị trường thịt nội địa không ổn định, chưa có thị trường xuất khẩu,
giá sản phẩm cao hơn 15 ÷ 20% so các nước trong khu vực. Việt Nam phải cạnh
tranh với các nước, đó là thách thức lớn vì:
1. Chăn nuôi nhìn chung còn nhỏ lẻ và phân tán. Các mô hình chăn nuôi công
nghiệp còn ít. Năng suất, chất lượng sản phẩm chăn nuôi chưa cao.
2. Chậm đổi mới công nghệ, thiết bị phục vụ ngành chăn nuôi.
* Hướng phát triển của ngành chăn nuôi Việt Nam thời gian tới.
Phấn đấu đưa tỷ trọng ngành chăn nuôi trong tổng giá trị sản xuất nông
nghiệp từ 21÷ 22% hiện nay lên trên 30% vào năm 2010. Đến năm 2020 phấn đấu
chế biến thức ăn chăn nuôi: 10 triệu tấn/năm (Báo cáo của Bộ chính trị tại Hội nghị
TW lần thứ 7, khoá X năm 2008).
1.1.3. Tình hình chế biến thức ăn chăn nuôi trên thế giới và Việt Nam
1.1.3.1 Tình hình chế biến thức ăn chăn nuôi trên thế giới
Sản lượng thức ăn chăn nuôi công nghiệp trên toàn thế giới năm 2003 đã đạt
mức kỷ lục là 612 triệu tấn. Dự báo trong năm tới, sản xuất công nghiệp sẽ có mức

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




5

tăng trưởng khoảng 1,5%/năm (trong khi đó thời gian vừa qua chỉ có mức tăng
trưởng xấp xỉ 1%/năm); chủ yếu do việc tăng nhanh sản lượng ở một số nước như:
Trung Quốc, Brazin, Mehico và ở một số nước thuộc khu vực Đông Nam Á.
Bảng 1.1. Sản lƣợng thức ăn chăn nuôi đƣợc chế biến ở các nƣớc

Đơn vị: 106 tấn
Năm
Các nƣớc
Châu Á
Thái Bình Dương

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

13040 13410 14320 12810

13220 13500

-

14260

Cộng đồng chung
11340 11280 11520 11490
Châu Âu

11640 11770

-

11500

Đông Âu

5930

5960

5190

4740

4860

4760

-

4360

Châu Mỹ la tinh

3990

4140

4900

4960

5130

5250

-

5950

330

300

300

280

280

250

-

300

2140

2180

1960

2160

2400

2450

-

2600

Trung Mỹ
Châu Phi và vùng
Trung Đông
Bắc Mỹ

14810 15090 17120 17350

17390 18100 18237

18630

Tổng

51250 52060 56190 57500

58600 59100 59700

60400

Nguồn: Tào Khang, 2003 [17]
Thức ăn gia cầm chiếm tỷ trọng cao nhất: 38%, đạt 233 triệu tấn; tiếp đó là
thức ăn cho lợn: 32%; thức ăn cho bò sữa: 17%; cho bò thịt 7%; còn thức ăn cho
thuỷ sản và các đối tượng vật nuôi khác chiếm 6%. Hiện nay có khoảng 3.500 nhà
máy thức ăn chăn nuôi công suất lớn trên thế giới đảm nhận sản xuất trên 80% sản
lượng thức ăn chăn nuôi toàn cầu.
Riêng 50 nước có ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi tiên tiến đã đạt trên 90%
sản lượng thức ăn chăn nuôi của cả thế giới, trong đó có 5 nước: Mỹ, Trung Quốc,
Brazin, Nhật Bản và Pháp. Năm tập đoàn đứng đầu thế giới về sản xuất thức ăn
chăn nuôi là Cargill, Charoen Porkphand, Land O’Lakes, Tyson Food và Zen-noh
Cooperative hàng năm cung cấp ra thị trường khoảng 8% lượng thức ăn chăn nuôi.
Công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi ở các nước phát triển đã trải qua hàng
trăm năm kinh nghiệm và đã đạt đến sự hoàn hảo của khoa học công nghệ với trang
thiết bị hiện đại, công nghệ tiên tiến. Đó là các nước Mỹ, Hà Lan, Thuỵ Sĩ, Pháp,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




6

Đức, Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan, v.v… với các tập đoàn, công ty nổi tiếng

như CPM, Van Aarsen, Buller, Stolz, Himel Salmateg, Triumph, Jiangsu
Zhengchang, Yeong Minh, v.v…Các công ty trên đã đưa ra các dây chuyền chế
biến TACN quy mô 5; 10; 15; 20; 30; 50 tấn/giờ và lớn hơn với dây chuyền thiết bị
đồng bộ, điều khiển tự động hoàn toàn hoặc tự động từng công đoạn, đáp ứng nhu
cầu đa dạng của sản xuất. Nhiều tập đoàn như Proconco, CP group, AFC,
Cargill…đã tạo lập được uy tín trên thị trường Việt Nam.
Thức ăn công nghiệp tiết kiệm được 40 - 48% nguyên liệu so với thức ăn
truyền thống để vật nuôi tăng tặng 1kg (bảng 1.2). Do đó các nước đầu tư khá lớn
trong loại hình chế biến này.
Bảng 1.2. Tiêu thụ thức ăn chăn nuôi

Thức ăn truyền thống

Thức ăn công nghiệp

( kg)

( kg)

- Gà công nghiệp

4,0

1,8-1,9

- Gà thả vườn

4,5

2,3-2,5

2

1 kg trứng gà

4,5

2,5

3

1 kg thịt lợn

5,0

2,5-2,6

TT
1

Sản phẩm chăn nuôi
1 kg thịt

Nguồn: Dự án 030/06VIE, 2010 [7]
1.1.3.2 Chế biến thức ăn chăn nuôi ở Việt Nam
Trong 10 năm trở lại đây, ngành chăn nuôi phát triển nhanh dẫn đến thúc đẩy
ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi công nghiệp, nhiều doanh nghiệp trong và ngoài
nước đầu tư sản xuất thức ăn chăn nuôi với nhiều loại thiết bị, công nghệ hiện đại
công suất từ 30.000 – 200.000 tấn/năm. Các dây chuyền có công suất từ 5.000 –
10.000 tấn/năm do nhập khẩu, hoặc trong nước chế tạo. Các công ty 100% nước

ngoài đầu tư dây chuyền đồng bộ thiết bị hiện đại, công nghệ tiên tiến, công suất
100.000-200.000tấn/năm như Proconco; CP group...Các hãng sản xuất thức ăn
100% vốn nước ngoài có ưu thế về thiết bị, công nghệ, chất lượng sản phẩm ổn
định, đặc biệt kinh nghiệm trong chính sách tiếp thị, quảng cáo linh hoạt, nhạy bén;
tuy nhiên giá thành các dây chuyền sản xuất và phụ tùng thay thế rất cao (Dây chuyền

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên