NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM MÁY NGHIỀN NGÔ MẢNH KIỂU TRỤC MNT – 200 NĂNG SUẤT 200 kgh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM
MÁY NGHIỀN NGÔ MẢNH KIỂU TRỤC MNT – 200
NĂNG SUẤT 200 kg/h

Họ và tên sinh viên: DƯƠNG THỊ HỒNG
Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM
Niên khóa: 2007 – 2011

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 06 năm 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM
MÁY NGHIỀN NGÔ MẢNH KIỂU TRỤC MNT – 200
NĂNG SUẤT 200 kg/h

Họ và tên sinh viên: DƯƠNG THỊ HỒNG
Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM
Niên khóa: 2007 – 2011

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 06 năm 2011
i


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM
MÁY NGHIỀN NGÔ MẢNH KIỂU TRỤC MNT – 200
NĂNG SUẤT 200 kg/h MNT – 200

Tác giả

DƯƠNG THỊ HỒNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư
Ngành Cơ khí chế biến bảo quản nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
TS. Nguyễn Như Nam

Tháng 6 năm 2011

ii


CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cám ơn:
Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm TPHCM.
Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí – Công nghệ cùng quí thầy cô đã tận tình dạy
dỗ và truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức quí báu trong suốt thời gian

học tập tại trường.
Đặc biệt thầy Tiến sĩ Nguyễn Như Nam, giảng viên Khoa Cơ khí – Công
nghệ Trường Đại học Nông Lâm TPHCM, người đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá
trình thực hiện luận văn này.
Tập thể sinh viên lớp DH07CC đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình học tập và thực hiện luận văn này.

iii


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm máy nghiền ngô mảnh
kiểu trục MNT – 200” được tiến hành trong thời gian từ 15/3/2011 đến 14/6/2011.
Phương pháp thiết kế máy nghiền ngô mảnh kiểu trục MNT – 200 theo
phương pháp thiết kế máy chế biến và lý thuyết tính toán máy nghiền hạt kiểu
trục.
Các chi tiết và bộ phận của máy nghiền MNT – 200 có công nghệ chế tạo
theo họ công nghệ chế tạo các chi tiết máy điển hình.
Khảo nghiệm MNT – 200 theo phương pháp khảo nghiệm đánh giá các chỉ
tiêu kinh tế, kỹ thuật của máy chế biến nông sản.
Các kết quả thu được:
+ Đã thiết kế, chế tạo máy nghiền ngô mảnh kiểu trục MNT – 200 đạt năng
suất 200 kg/h, công suất động cơ 1,5 kW, chất lượng sản phẩm nghiền đạt yêu cầu
thức ăn phục vụ chăn nuôi gia cầm dạng chăn thả tự do.
Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

TS. Nguyễn Như Nam

Dương Thị Hồng

iv


MỤC LỤC
Trang
Chương 1

MỞ ĐẦU

1

1.1

Đặt vấn đề

1

1.2

Mục đích

3

Chương 2

TỔNG QUAN

4

2.1

Đối tượng gia công

4

2.2

Cấu tạo và lý thuyết tính toán máy nghiền trục

8

2.3

Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về máy

18

nghiền trục
2.3.1

Kết quả nghiên cứu trong nước

18

2.3.2

Kết quả nghiên cứu về máy nghiền trục trên thế giới

19

2.4

Ý kiến thảo luận và đề xuất nhiệm vụ của đề tài

21

2.4.1

Ý kiến thảo luận

21

2.4.2

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

21

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

22

3.1

Nội dung nghiên cứu

22

3.2

Phương pháp nghiên cứu

22

3.2.1

Phương pháp thiết kế

22

3.2.2

Phương pháp chế tạo

22

3.3

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

23

3.3.1

Các thông số trong nghiên cứu thực nghiệm

23

3.3.2

Phương pháp thiết kế (bố trí) thí nghiệm

23

3.3.3

Dụng cụ và phương pháp đo đạc

23

Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1

Cơ sở lựa chọn mô hình máy nghiền ngô mảnh

27

4.1.1

Tính chất cơ lý của hạt ngô

27

4.1.2

Yêu cầu sản phẩm sau khi nghiền mảnh

27

4.1.3

Chọn mô hình máy nghiền ngô mảnh

27

v


4.2

Thiết kế mô hình máy nghiền ngô mảnh dạng trục có

29

răng năng suất 200 kg/h
4.2.1

Mục đích thiết kế

29

4.2.2

Các số liệu thiết kế ban đầu

29

4.2.3

Kết quả tính toán thiết kế

29

4.3

Công nghệ chế tạo máy nghiền MNT – 200

36

4.3.1

Các chi tiết tiêu chuẩn hóa

36

4.3.2

Công nghệ chế tạo các chi tiết họ hộp

37

4.3.3

Công nghệ chế tạo các chi tiết họ trục

37

4.3.4

Công nghệ chế tạo các chi tiết họ thanh – tấm

38

4.3.5

Công nghệ chế tạo và nhiệt luyện ru lô nghiền

38

4.3.6

Công nghệ chế tạo các chi tiết họ càng

40

4.4

Khảo nghiệm

41

4.4.1

Bố trí thí nghiệm

41

4.4.2

Khảo nghiệm không tải

41

4.4.3

Khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

43

4.5

Ý kiến thảo luận

44

Chương 5

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

46

5.1

Kết luận

46

5.2

Đề nghị

46

TÀI LIỆU THAM KHẢO

48

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ
Số hình

TÊN HÌNH

Trang

Hình 2.1

Máy nghiền hai trục.

Hình 2.2

Sơ đồ lực tác dụng lên hạt

10

Hình 2.3

Profin và kích thước rãnh răng khía của trục

12

Hình 2.4

Van chắn liệu và cặp trục rải liệu

13

Hình 2.5

Quỹ đạo bay của hạt từ cặp trục rải liệu sang cặp trục

14

9

nghiền
Hình 2.6

Cấp liệu bằng máng dốc

16

Hình 2.7

Cơ cấu điều chỉnh khe hở trục nghiền

17

Hình 2.8

Máy nghiền trục của công ty Hebei Huangpai Machines

19

(Trung Quốc)
Hình 2.9

Máy nghiền trục của công ty Ifa Commercial Single Mill

19

Hình 2.10

Máy nghiền trục của công ty Zhengzhou Rephale

20

Machinery Co.Ltd. (Trung Quốc) năng suất từ 300 – 500
kg/giờ
Hình 2.11

Máy nghiền trục của công ty H.C. Davis Sons

20

Manufacturing (Mỹ)
Hình 3.1

Thước kéo và đồng hồ bấm giây

24

Hình 3.2

Đồng hồ đo số vòng quay DT – 2238 –

24

PHOTO/CONTACT TACHOMETER
Hình 3.3

Đồng hồ đo cường độ dòng điện KYORITSU – 2017 -

25

DIGITAL CLAMP METER
Hình 4.1

Sơ đồ nguyên lý mô hình máy nghiền ngô mảnh dạng trục

28

Hình 4.2

Sơ đồ máy nghiền trục

33

Hình 4.3

Sơ đồ lực tác dụng lên trục lắp trục nghiền

33

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Số bảng
Bảng 2.1

TÊN BẢNG
Thống kê diện tích trồng và sản lượng lúa ngô

Bảng 2.2 Thành phần dinh dưỡng một số loại nguyên liệu thức ăn
Bảng 2.3

Đặc tính rãnh răng khía của trục

Bảng 4.1 Kết quả khảo nghiệm chạy rà máy nghiền ngô mảnh MNT –

Trang
5
6
13
42

200
Bảng 4.2 Kết quả khảo nghiệm các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tại cơ sở
sản xuất
 

viii

43


Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây ngành chăn nuôi gia cầm ở nước ta ngày càng
phát triển, đáp ứng cơ bản nhu cầu thực phẩm trong nước. Công nghệ chăn nuôi
gia cầm rất phong phú, bên cạnh phương pháp chăn nuôi truyền thống kiểu chăn
thả tự do còn có kiểu chăn nuôi công nghiệp kiểu nhốt chuồng. Xuất phát từ thị
hiếu của người tiêu dùng “thích dùng” sản phẩm chăn nuôi kiểu chăn thả tự do
truyền thống do kiểu chăn nuôi này “cho” chất lượng sản phẩm chăn nuôi cao hơn.
Đáp ứng cho hình thức chăn nuôi mới này là các kiểu chăn nuôi “gà thả vườn”, “gà
thả đồi”. Mặc dù, chất lượng sản phẩm chăn nuôi gia cầm “được cải thiện”, nhưng
so với sản phẩm chăn nuôi truyền thống thì vẫn còn khoảng cách rất lớn. Phần vì
giống gà vẫn theo là loại gà công nghiệp, phần vì thức ăn dùng trong chăn nuôi là
thức ăn công nghiệp. Trở ngại chính là thức ăn trong môi trường chăn thả tự nhiên

không thể đáp ứng được mật độ nuôi cao. Vì vậy, việc tạo ra loại thức ăn dùng
chăn nuôi kiểu “thả vườn, hay thả đồi”gần với thức ăn tự nhiên, mang tính cấp
thiết, và tính thời sự cho ngành chăn nuôi gia cầm hiện nay. Theo các nhà chăn
nuôi thì bắp hạt là loại thức ăn rất tốt cho gia cầm, không những đối với chăn nuôi
kiểu “nhốt buộc” lẫn “thả vườn và thả đồi”. Loại nguyên liệu này cho chất lượng
sản phẩm chăn nuôi rất cao cả về màu sắc lẫn mùi vị. Bắp hạt (chủ yếu là hạt bắp
vàng) được lựa chọn làm nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi gia cầm truyền
thống chính là do hạt bắp vàng chứa nhiều caroten và các sắc tố khác, do đó làm
cho lòng đỏ trứng vàng hơn cũng như làm cho sữa và mỡ của gia súc có màu đặc
trưng được người tiêu dùng ưa chuộng. Ngô chứa khoảng 720-800 g tinh bột/kg
chất khô và hàm lượng xơ rất thấp, giá trị năng lượng trao đổi cao 3100-3200
kcal/kg. Hàm lượng protein thô trong ngô biến động lớn từ 80-120g/kg phụ thuộc
vào giống. Tỷ lệ chất béo trong hạt ngô tương đối cao (4-6%) chủ yếu tập trung

1


trong mầm ngô. Bột ngô bảo quản khó hơn hạt vì chất béo dễ bị oxy hoá. Gia súc,
gia cầm tiêu hoá tốt các chất dinh dưỡng trong hạt ngô (tỷ lệ tiêu hoá xấp xỉ 90%).
Tuy nhiên, không thể sử dụng trực tiếp hạt bắp ở dạng nguyên thuỷ, vì sẽ làm cho
vật nuôi khó ăn cũng như khó tiêu hoá. Việc nghiền hạt bắp thành dạng bột để rải
xuống đất (vì chăn thả tự do) cũng sẽ gây lãng phí lớn. Thích hợp nhất là bắp hạt
được nghiền thành những mảnh nhỏ đạt kích thước từ 2  4 mm. Với kích thước
này, gia cầm sẽ dễ dàng tìm thấy trên mặt đất để tránh lãng phí và khả năng tiêu
hoá cũng tốt hơn.
Theo yêu cầu về kích thước sản phẩm nghiền thì hầu hết các loại máy nghiền hạt
hiện tại trong nước đều không đáp ứng. Vì từ trước đến nay, yêu cầu kỹ thuật đặt
ra cho khâu nghiền là sản phẩm đạt độ nhỏ từ 0,2  0,8 mm, thậm chí khi nghiền
siêu mịn yêu cầu  0,25 mm. Để đạt yêu cầu này, máy nghiền được sử dụng trong
sản xuất thức ăn gia súc là máy nghiền búa. Với loại máy nghiền này, không có

khả năng “bẻ” nhỏ hạt bắp thành những mảnh nhỏ và hạn chế khả năng sinh bụi
bột.
Một nguyên lý nghiền được sử dụng phổ biến trong chế biến nông sản, công
nghiệp hoá chất, xây dựng là máy nghiền trục. Đây là loại máy nghiền dùng để
nghiền mịn hạt lương thực (nghiền bột mỳ, bột cà phê), nghiền mịn hoá chất dạng
dẻo để làm sơn, hay dùng “bẻ viên”thức ăn chăn nuôi. Ưu điểm của loại máy
nghiền này là hạn chế việc gia tăng nhiệt độ, mức độ phân tán kích thước sản phẩm
nghiền, mức độ khuyếch tán vật liệu hao mòn của thiết bị vào sản phẩm nghiền,
chi phí năng lượng trong quá trình nghiền.
Đề tài đã chọn hướng nghiên cứu máy nghiền trục làm nguyên lý cho máy
nghiền ngô mảnh.
Từ yêu cầu thực tế của sản xuất, được sự chấp thuận của Hội đồng khoa học
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ và Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thành
phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của Thầy.TS. Nguyễn Như Nam, chúng tôi
thực hiện đề tài:

2


“ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm máy nghiền ngô mảnh kiểu trục
MNT – 200 năng suất 200 kg/h”
1.2 Mục đích
Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy nghiền ngô hạt (bắp hạt)
kiểu trục thành ngô mảnh phục vụ cho chăn nuôi gia cầm theo phương pháp chăn
nuôi truyền thống.
Tính khoa  học của  đề tài: lựa chọn nguyên lý nghiền thích hợp cho việc nghiền 
ngô hạt thành ngô mảnh phục vụ cho chăn nuôi gia cầm theo phương pháp chăn 
nuôi truyền thống.  
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:  kết quả nghiên cứu sẽ được triển khai và ứng dụng 
trực tiếp vào sản xuất, là cơ sở tạo ra một mẫu máy nghiền mới trong nước góp 

phần phát triển chăn nuôi gia cầm theo hướng bền vững, tạo ra sản phẩm có giá 
thành thấp, có chất lượng và tính cạnh tranh cao.   
Tôi  xin  chân  thành  cám  ơn  sự  quan  tâm  và  chỉ  dẫn  của  Quí  Thầy  –  Cô  trong  và 
ngoài  khoa  Cơ  khí  –  Công  nghệ,  trường  Đại  học  Nông  Lâm  Thành  phố  Hồ  Chí 
Minh. 

3


Chương 2. TỔNG QUAN
2.1 Đối tượng nghiên cứu
2.1.1 Đối tượng gia công
2.1.1.1Giới thiệu chung
Ngô (bắp) có tên khoa học là Zea Mays L thuộc họ hòa thảo graminae. Ngô
là một trong số các loại cây lương thực được trồng phổ biến ở Việt Nam. Ngô hạt
là nguyên liệu chính để sản xuất thức ăn chăn nuôi. Đây cũng là loại lương thực
chính của một số đồng bào dân tộc các tỉnh Phía Bắc, Tây Nguyên. Lượng ngô hạt
sử dụng làm thức ăn chăn nuôi chiếm tới trên 80 % sản lượng thu hoạch của cả
nước. Số còn lại được dùng làm lương thực, hay chế biến một số loại thực phẩm
cho người như bột ngũ cốc, bột ngô, hay các món ăn dạng súp.Trong thức ăn chăn
nuôi gia cầm, ngô hạt là loại nguyên liệu không thể thiếu được. Do chăn nuôi phát
triển và tăng trưởng với tốc độ cao, nên nhu cầu ngô hạt trong nước cũng tăng
theo.
Theo số liệu thống kê thì diện tích trồng ngô ở nước ta tăng từ 431,8 nghìn
ha (năm 1990) lên đến 1.125,9 nghìn ha (năm 2008) với tổng sản lượng tăng từ
671 nghìn tấn (năm 1990) lên đến 4.531,2 nghìn tấn (năm 2008). Mặc dù gia tăng
cả về diện tích, năng suất, sản lượng trồng ngô, nhưng sản xuất trong nước vẫn
không đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong nước. Vì vậy mỗi năm nước ta phải
nhập từ nước ngoài hàng trăm ngàn tấn ngô hạt từ các nước Ấn Độ, Mê Xi Cô,
Mỹ, Thái Lan,…

Ngô ở trong nước được trồng tập trung chủ yếu ở các tỉnh Đồng Bằng Bắc
Bộ, Tây Nguyên, An Giang (Đồng Bằng Sông Cửu Long) và trồng phân tán ở khắp
các địa phương trong cả nước.
Bảng 2.1 trình bày diện tích và sản lượng trồng ngô có so sánh với cây lúa ở
nước ta trong những năm gần đây.

4


Bảng 2.1. Thống kê diện tích trồng và sản lượng lúa ngô.
Diện tích (1.000 ha)
Năm

Tổng số

Sản lượng (1.000 tấn)

Trong đó
Lúa

Ngô

Tổng số

Trong đó
Lúa

Ngô

1990

6476,9

6042,8

431,8

19897,7

19225,1

671,0

1991

6752,7

6302,8

447,6

20295,8

19621,9

672,0

1992

6956,3

6475,3

478,0

22342,8

21590,4

747,9

1993

7058,3

6559,4

496,5

23720,5

22836,5

882,2

1994

7135,7

6598,6

534,6

24673,7

23528,2

1143,9

1995

7324,3

6765,6

556,8

26142,5

24963,7

1177,2

1996

7620,6

7003,8

615,2

27935,7

26396,7

1536,7

1997

7768,2

7099,7

662,9

29182,9

27523,9

1650,6

1998

8016,0

7362,7

649,7

30758,6

29145,5

1612,0

1999

8348,6

7653,6

691,8

33150,1

31393,8

1753,1

2000

8399,1

7666,3

730,2

34538,9

32529,5

2005,9

2001

8224,7

7492,7

729,5

34272,9

32108,4

2161,7

2002

8322,5

7504,3

816,0

36960,7

34447,2

2511,2

2003

8366,7

7452,2

912,7

37706,9

34568,8

3136,3

2004

8437,8

7445,3

991,1

39581,0

36148,9

3430,9

2005

8383,4

7329,2

1052,6

39621,6

35832,9

3787,1

2006

8359,7

7324,8

1033,1

39706,2

35849,5

3854,6

2007

8304,7

7207,4

1096,1

40247,4

35942,7

4303,2

Sơ bộ 2008

8542,0

7414,3

1125,9

43258,3

38725,1

4531,2

( Nguồn: Tổng cục thống kê ).
2.1.1.2Thành phần và tính chất ngô hạt
a. Thành phần ngô hạt
Hạt ngô là thức ăn cơ sở của gia súc, gia cầm. Tuỳ đối tượng chăn nuôi mà
khẩu phần thức ăn có tỷ lệ ngô khác nhau. Hạt ngô có năng lượng cao nhất trong

5


các loại ngũ cốc đạt tới 3300-3450 Kcal/kg. Trong xây dựng khẩu phần thức ăn
chăn nuôi, ngô hạt được dùng điều chỉnh mức năng lượng trong thức ăn hỗn hợp.
Hạt ngô có 8-10% protein thô, 2% xơ, 4,5% lipid, 0,1 % canxi, 0,3 % phospho
tổng số. Ngô vàng nhiều caroten (tiền vitamin A) làm lòng đỏ trứng vàng, da vàng,
thịt ngon. Ngô là nguyên liệu dễ tiêu hoá, mức độ tiêu hoá đạt đến 85-90% lại
thơm ngon nên gia súc, gia cầm rất thích ăn.
Theo Lê Hồng Mận và Nguyễn Thanh Sơn (2001) cho biết thành phần dinh
dưỡng của hạt ngô và các hạt lương thực khác trình bày như bảng 2.2.
Bảng 2.2. Thành phần dinh dưỡng một số loại nguyên liệu thức ăn .
Nguyên
liệu

Năng lượng
trao
đổi(Kcal/kg)

Cao

Protein
thô (%)

Mỡ

Xơ

thô

thô

(%) (%)

Canxi Phospho
(%)

(%)

Lyzin (%)

Methionin
(%)

2849

9,82

2,65 3,34 0,17

0,31

3,03

1,62

Gạo nếp

3267

7,50

1,30 0,80 0,04

0,18

3,0

1,50

Gạo tẻ

3283

8,38

1,50 0,60 0,11

0,20

2,4

1,71

Gạo tẻ lứt

3271

8,61

2,30 0,60 0,06

0,24

-

-

Kê bỏ vỏ

3141

11,10

2,70 2,2

0,02

0,21

3,50

2,10

Ngô nếp

3335

8,6

4,70 3,0

0,22

0,33

3,27

1,20

Ngô tẻ đỏ

3329

9,27

4,21 3,05 0,09

0,15

2,5

1,56

3304

8,88

4,20 2,32 0,14

0,30

2,67

1,68

3321

8,90

4,4

0,30

2,74

1,70

lương

Ngô tẻ
trắng
Ngô tẻ
vàng

2,7

0,22

Cần lưu ý là hàm lượng axit min không thay thế ở ngô thấp, nhất là lyzin
chỉ 3% so với protein của ngô, nghèo khoáng cho nên phải bổ sung cân đối lyzin,
khoáng trong khẩu phần. Đặc biệt là ngô giàu bột đường, mỡ cao nên nấm mốc dễ
xâm nhập khi độ ẩm quá 15%. Khi có nhiều hạt đầu đen là đã nhiễm mốc chứa độc
tố aflatoxin gây ngộ độc làm gà con chết hàng loạt, gà mái giảm đẻ, tuyệt đối

6


không cho gà ăn ngô mốc. Chọn ngày nắng ấm để thu hoạch ngô và phơi ngay, nếu
gặp trời râm, mưa phải sấy cho khô có độ ẩm dưới 13%.
Qua phân tích thành phần dinh dưỡng của hạt ngô cho ta thấy ngô có vai trò
quan trọng trong khẩu phần thức ăn của gia cầm. Ngoài ra, ngô được trồng nhiều
và rải đều trên khắp cả nước cho nên việc lựa chọn ngô để làm thức ăn chăn nuôi
theo phương pháp chăn nuôi truyền thống là phù hợp nhất.
b. Một số tính chất cơ lý của ngô hạt
Các tính chất cơ lý của hạt ngô ảnh hưởng đến quá trình nghiền bao gồm:
+ Khối lượng riêng hay mật độ của hạt ngô  (kg/m3). Khối lượng riêng  là đại
lượng ảnh hưởng đến vận tốc và ứng suất phá huỷ hạt. Khối lượng riêng của hạt
ngô  được xác định bằng phương pháp cân thuỷ tĩnh.
+ Khối lượng thể tích của ngô hạt  (kg/m3) là khối lượng của một đơn vị thể tích
của ngô hạt. Khối lượng thể tích  là đại lượng ảnh hưởng đến kích thước các bộ
phận chứa, bộ phận gia công, năng suất vận chuyển. Khối lượng thể tích của ngô
hạt  được xác định theo công thức:
 = G/V
Trong đó: G là khối lượng nguyên liệu đổ đầy một hộp có thể tích V.
+ Độ ẩm W (%) của hạt ngô và sản phẩm nghiền (bột ). Đây là đại lượng vật lý
ảnh hưởng đến ứng suất phá vỡ hạt, các thông số khí động và thành phần dinh
dưỡng của ngô hạt. Theo phương pháp thông thường, người ta dùng tủ sấy sấy ở
nhiệt độ 1050C liên tục trong 6 giờ ba mẫu hạt hay sản phẩm nghiền trong mỗi hộp

nhôm với khối lượng ban đầu ga = 10 gam. Lấy ra cân lại rồi tiếp tục cho vào sấy
thêm cho đến khi đạt khối lượng gk không đổi. Độ ẩm được tính theo công thức:
Wi = [(ga - gk)/gk]. 100 %.

(2.1)

+ Góc ma sát  và hệ số ma sát f của hạt và sản phẩm nghiền với vật liệu chế tạo
máy. Đây là đại lượng vật lý ảnh hưởng đến quá trình chuyển động, khả năng kéo
hạt vào bộ phận nghiền. Góc ma sát  được xác định bằng các dụng cụ đo đạc như
tấm nghiêng hay dụng cụ đo ma sát chuyên dùng.

7


+ Áp suất tĩnh phá vỡ hạt p (KG/cm2). Đây là đại lượng vật lý đặc trưng cho quá
trình nghiền vỡ hạt. Ứng suất tĩnh phá vỡ hạt p xác định bằng máy đo ứng suất kéo
nén xác định độ bền vật liệu để đo lực phá vỡ P đối với mỗi hạt. Lặp lại số lần đo
cho 10 hạt để tính lực phá vỡ trung bình P và tính ứng suất phá vỡ hạt bằng:
p

P


4

M h2

Trong đó:

,

KG/cm2

;

(2.2)

Mh là độ nhỏ trung bình của hạt.

Theo Lê Văn Bích (2001), tính chất cơ lý của hạt ngô như sau:
Khối lượng riêng hạt ngô:  = 1,4  0,03 g/cm3 ;
Khối lượng thể tích của ngô hạt :  = 0,793  0,012 kg/dm3;
Độ ẩm của hạt ngô: W = 13 16 %;
Độ nhỏ trung bình của hạt ngô: Mh = 6,9 mm;
Góc ma sát của hạt ngô với thép:  = 30  10;
Góc ma sát của mảnh ngô với thép:  = 36  10;
Áp suất tĩnh phá vỡ hạt : p = 44 kG/cm2
2.1.1.3Yêu cầu sản phẩm sau khi nghiền mảnh
Theo yêu cầu đặt hàng từ sản xuất, kích thước mảnh ngô được nghiền (bẻ
vỡ) nằm trong khoảng 2  4 mm.
2.2 Cấu tạo và lý thuyết tính toán máy nghiền trục
Máy nghiền trục làm việc theo nguyên lý ép nghiền do ma sát (ép dập vỡ)
hoặc nguyên lý cắt (cắt ép vỡ). Vật liệu bị phá vỡ bởi lực cắt, lực ép.
Các máy nghiền loại hai, ba hay nhiều trục được dùng rất rộng rãi trong
ngành công nghiệp thực phẩm để nghiền bột mì, bột ngô, nghiền các loại hạt làm
bán thành phẩm, các loại hạt có dầu để khai thác chất béo, làm thức ăn gia súc, làm
bánh mỳ, làm men …..
Với máy nghiền trục, vật liệu nghiền có thể nghiền một, hai hoặc nhiều lần.
Với máy nghiền 2 trục cũng có kết cấu khác nhau tùy theo vật liệu đem nghiền.

8


Trên hình (2.1a) thể hiện máy nghiền 2 trục cố định để nghiền ép, cán các
loại vật liệu dẻo, nhão không xuất hiện quá tải do lực ép tăng đột ngột.
Trên hình (2.1b) là máy nghiền có một trục di động được khi làm việc, nhờ
có lắp 2 lò xo chịu nén giữa ổ trục và bệ cố định. Loại này thích hợp cho vật liệu
dạng hạt, cục nhỏ. Khi quá tải lực ép tăng đột ngột nén hai lò xo giữ trục di động,
làm tăng khoảng cách giữa hai trục để thoát lớp liệu đang gây quá tải.

Hình 2.1. Máy nghiền hai trục.
a. Khe hở không đổi; b,c. Khe hở thay đổi được.

9


Trên hình (2.1c) là máy nghiền hai trục, nhưng cả hai trục đều có lò xo chịu
nén để cùng di động khi có quá tải. Máy này dùng thích hợp với vật liệu nghiền
cứng có kích thước không đồng đều, dễ gây quá tải do lực ép tăng đột ngột.
Máy nghiền trục có ưu điểm là có cấu tạo đơn giản, chắc chắn và làm việc
có độ tin cậy cao, ít gây ra tiếng ồn. Sản phẩm sau khi nghiền ít bụi phù hợp cho
việc nghiền ngô mảnh phục vụ chăn nuôi truyền thống.
Máy nghiền trục thực hiện quá trình nghiền theo kiểu định hướng nguyên
liệu vào và ra khỏi trường nghiền, trong khi ở máy nghiền búa và máy nghiền đĩa
thì việc định thời gian tồn tại trong trường nghiền mang tính ngẫu nhiên và chỉ xác
định bằng phương pháp xác suất. Vì vậy, nguyên lý nghiền trục cho phép định
hướng tốt độ nhỏ bột nghiền. Hướng nghiên cứu của đề tài là sử dụng nguyên lý
nghiền trục cho máy nghiền ngô mảnh thiết kế.
Bộ phận làm việc chính của máy nghiền trục là trục nghiền. Đa số trường
hợp ở những máy nghiền trục thì trục nghiền thường được làm bằng gang đặc biệt

(C:3,2 - 3,7%; Si: 0,4-0,7%; Mn: 0,2-0,8%; P: 0,5%; S:0,11%; Ni: 0,25%) đúc
trong khuôn kim loại. Ở những trục cán như thế, lớp bề mặt gang biến trắng có độ
sâu 20 – 25 mm và độ cứng là 370 – 450 HB.

Hình 2.2. Sơ đồ lực tác dụng lên hạt.

10


Trên hình (2.2) cho sơ đồ tính toán xác định gần đúng đường kính nhỏ nhất
cần thiết của các trục nghiền quay với tốc độ như nhau xuất phát từ điều kiện đảm
bảo kẹp được sản phẩm nghiền.
Góc kẹp hạt  được coi là góc tạo thành bởi bán kính OA và đường nối liền
tâm của hai trục nghiền. Trước khi biến dạng hạt tiếp xúc với bề mặt các trục
nghiền tại các điểm A và A1 một lực P nào đó. Bản thân hạt về phía trục cán cũng
chịu một lực P như thế. Thành phần thẳng đứng của những lực ấy là 2Psin có
khuynh hướng kéo hạt ra khỏi dốc hình cầu do bề mặt hình trụ của trục cán tạo
nên. Thành phần thẳng đứng của lực ma sát 2fP cos kéo hạt vào khe hở giữa hai
trục. Phương trình cân bằng lực tác dụng lên hạt ở thời điểm bắt đầu tiếp xúc của
nó với bề mặt trục nghiền có dạng:
2Psin = 2fP cos
Rõ ràng là, để kéo hạt vào trục nghiền, cần phải tuân theo bất đẳng thức sau:
2Psin < 2fP cos
Từ đó =>

sin 
 f hay tg < tgφ
cos 

(2.3)

Trong đó: φ là góc ma sát của hạt đã biết với bề mặt trục nghiền.
Vì rằng D+b = Dcos +dcos nên:
D

d cos   b
1  cos 

(2.4)

Trong đó: - D là đường kính trục nghiền.
Trị số giới hạn của góc kẹp phải bằng góc ma sát φ, vì vậy đường kính trục
nghiền cho phép nhỏ nhất:
Dmin 

d cos   b
1  cos 

(2.5)

Trong các máy nghiền trục, đường kính trục nghiền thường bằng 2,5 – 3 và
nhiều lần lớn hơn đường kính nhận được theo tính toán của ở công thức (2.5).
Tăng đường kính trục nghiền lên như thế so với đường kính cho phép nhỏ
nhất Dmin dòi hỏi trục nghiền phải có độ cứng cao và nhận được mô men đủ để
đảm bảo hành trình của chúng được đồng đều.

11


Lấy ví dụ theo yêu cầu công nghệ nghiền hạt, độ võng lớn nhất của trục

nghiền không được vượt quá 0,01mm ( ymax  0,01mm ), còn đại lượng lực đẩy
ngang trên trục nghiền do trở lực phá hủy hạt trong trường hợp đó có thể đạt 300N
(30kG) trên mỗi cm chiều dài của trục và ở trong máy ép phẳng thì đến 2500N
(250 kG). Sự phá hủy các hạt riêng biệt của vật liệu nghiền ở trong những máy
nghiền trục xảy ra trong khoảng thời gian rất nhỏ, vì vậy lực đẩy ngang và mô men
xoắn là tổng của xung tức thời có tần số cao. Yêu cầu đó làm cho mô men quay
của trục cán đủ lớn GD2 để đảm bảo cho hành trình của trục cán được đồng đều; Ở
đây G là trọng lực của trục nghiền. Bề mặt của trục thường là nhẵn hoặc cắt khía
và yêu cầu chất lượng gia công cao.
Trên hình (2.3) là profin của rãnh đã được ứng dụng. Rãnh được bố trí dưới
góc từ 2 đến 100 đối với đường sinh hình trụ của trục.

Hình 2.3. Profin và kích thước rãnh răng khía của trục.
Trong bảng (2.3) cho biết các kích thước, bước và số lượng rãnh răng khía
của trục. Độ võng cho phép của trục có thể tính bằng 0,01 mm vì nếu độ võng lớn
thì hiệu quả nghiền sẽ chỉ ở mép trục.

12


Bảng 2.3. Đặc tính rãnh răng khía của trục.
Kích thước rãnh

Số lượng rãnh
Bước rãnh

răng khía trên

Chiều rộng mặt

chiều dài đường

phẳng

tròn bằng 25 mm

Tính bằng micromet

Chiều cao

10

2500

100

772

12

2081

100

638

14

1785

100

542

16

1563

100

170

18

1380

100

111

20

1250

100

370

22

1136

100

333

24

1042

100

393

26

962

100

277

28

893

100

255

Góc nhọn bằng 20o, góc lưng 70o, góc mài dao 90o;
Để rải vật liệu lên cặp trục nghiền thành lớp mỏng đều, đạt hiệu quả nghiền
cao, người ta thường dùng cặp trục rải liệu và các van điều chỉnh chiều dày lớp vật
liệu trên trục rải liệu. Cặp trục rải liệu và van chắn liệu được lắp ngay dưới hộp cấp
liệu.

Hình 2.4. Van chắn liệu và cặp trục rải liệu.

13


a) kiểu cửa chắn; b) kiểu nắp; c)kiểu hình quạ.t
1. vách hộp; 2. lá chắn; 3. trục quay; 4. lò xo; 5. cần; 6. thanh chống; 7. lá chắn;
8. con lăn; 9. tay đòn; 10. thanh treo.
Hình (2.4 a) là sơ đồ nguyên lý của lá chắn liệu không tự động điều chỉnh
để có được khe hở cần thiết cho liệu chảy qua trục rải liệu. Quay bánh răng 1 sẽ
nâng hoặc hạ thanh răng 2 gắn với lá chắn 3. Khe hở có thể điều chỉnh bằng tay
trước hoặc trong khi đang cấp liệu.
Hình (2.4 b) là kiểu van chắn tự động điều chỉnh. Khi hộp chứa liệu đầy, áp
suất hạt lên van chắn 1 tăng, đẩy van 1 quay quanh chốt xoay 2 theo chiều kim
đồng hồ. Móc 3 cũng bị quay theo kéo căng lò so tạo lực kéo làm cần ép 5 xoay
quanh chốt 4 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ và ép van chắn 1 quay về vị trí
ban đầu.
Hình (2.4 c) là loại van chắn tự động điều chỉnh có tác dụng tốt. Lượng hạt
chảy từ hộp chứa liệu xuống nhiều hay ít làm thay đổi áp lực lên lá chắn 2 gắn với
trục quay 3. Lá chắn 2 xoay tác dụng lên lò xo 4, lò xo này kéo cần 5 và truyền lực
đẩy tiếp tới van chắn 7 ép chắn bớt dòng vật liệu đang chảy xuống.
Dòng liệu chảy qua van chắn được cặp trục rải liệu rải thành lớp mỏng đều
lên cặp trục nghiền. Muốn cặp trục nghiền làm việc có năng suất phù hợp nhất cần
cấp liệu sao cho dòng liệu rơi xuống không tiếp xúc với trục quay nhanh và có vận

tốc xấp xỉ bằng vận tốc trục quay chậm.

Hình 2.5. Quỹ đạo bay của hạt từ cặp trục rải liệu sang cặp trục nghiền.

14


Để tính toán ta bỏ qua lực cản của không khí. Xét quỹ đạo bay của một hạt
vật liệu rời bề mặt trục cấp liệu tại điểm M (hình 2.5) ứng với điều kiện lực quán
tính ly tâm bằng thành phần hướng tâm của trọng lực hạt :
m..2 r  G.sin 

Thay sin  

(2.6)

A
và G = mg, ta có :
r

m. 2 .r 

A
.mg
r

(2.7)

Từ đó tung độ của điểm M so với trục rải liệu được xác định bằng biểu
thức:

A

 2 .r 2
g



v2
g

(2.8)

Cũng từ điểm M ( với tung độ A được xác định) lập phương trìng bay của
hạt theo hệ trục tọa độ X-Y : X theo phương tiếp tuyến với trục rải liệu tại M, còn
Y theo phương thẳng góc với X tại M.
x  v.t với v  A.g

(2.9)

1
2

Y= y  .g.t 2

(2.10)

Giải hệ hai phương trình (2.9) và (2.10) ứng với các thời gian t0, t1, t2...được
các cặp giá trị x0,y0 ; x1,y1 ; x2, y2...
Qua các cặp giá trị trên, ta vẽ được quỹ đạo bay của hạt từ cặp trục rải liệu
xuống cặp trục nghiền theo đường parapol và nhờ đó để kết cấu máy sao cho hạt

bay xuống không va phải trục quay nhanh và rơi vào trục quay chậm.
Vận tốc cuối của hạt nghĩa là vận tốc đạt được khi tới vùng nghiền được
tính công thức :
vc  v0  2.g .B

Trong đó :

(2.11)

v0 – vận tốc vòng trên trục rải liệu, [m/s];
B – Chiều cao rơi của hạt, [m];
g – Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2];

15


Đối với trường hợp dùng máng cấp liệu (hình 2.6) ta cần xác định vận tốc
cuối của hạt khi trượt hết máng dốc hoặc chiều dài máng dốc (S) cần thiết để đảm
bảo vận tốc cuối của hạt (v) bằng vận tốc vòng trên trục nghiền quay chậm.
Xét một hạt có trọng lượng G nằm trên mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng
 sẽ có hai xu hướng:
- Trượt theo mặt dốc nếu thành phần lực T = G.sin lớn hơn lực ma sát
F = f.L = f.G.cos
- Đứng yên nếu F > T
Để cấp liệu theo mặt phẳng nghiêng thì T > F
G.sin > f.G.cos

Hình 2.6. Cấp liệu bằng máng dốc.
Thay F = tgφ với φ là góc ma sát giữa hạt và vật liệu làm máng:
tg  > tg φ

>φ
Vận tốc cuối của hạt khi trượt hết chiều dài của máng dốc được xác định
theo phương trình:
G  v 2  v02 

  G.H  F .S
g 2 

Thay F = f.G.cos; s 

H
ta được:
sin 

G 2
H
(v  v02 )  G.H  f .G.cos  .
2.g
sin 

v 2  v02  2.g.H .(1  cot g )

16