THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY VO VIÊN PHÂN VI SINH MỘT TẦNG CHẢO ĐƯỜNG KÍNH 2,5m
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.17 MB, 61 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY VO VIÊN
PHÂN VI SINH MỘT TẦNG CHẢO ĐƯỜNG KÍNH 2,5m
Sinh viên thực hiện: HUỲNH MINH HOÀNG
Ngành: Cơ Khí Chế Biến Và Bảo Quản NSTP
Niên khóa : 2005-2009
TP.Hồ Chí Minh
Tháng 07 năm 2009
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH
TẬP BẢN VẼ CHI TIẾT
THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY VO VIÊN
PHÂN VI SINH MỘT TẦNG CHẢO ĐƯỜNG KÍNH 2,5m
Sinh viên thực hiện:
HUỲNH MINH HOÀNG
Ngành: Cơ khí chế biến bảo quản NSTP
Niên khóa: 2005-2009
TP.Hồ Chí Minh
Tháng 07 năm 2009
THIẾT KẾ,CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY VO VIÊN PHÂN VI SINH
MỘT TẦNG CHẢO ĐƯỜNG KÍNH 2,5m
Tác giả
HUỲNH MINH HOÀNG
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành:
Cơ khí chế biến bảo quản NSTP
Giáo viên hướng dẫn:
TS. NGUYỄN NHƯ NAM
KS. NGUYỄN THANH PHONG
Tháng 07 năm 2009
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Cơ Khí – Công Nghệ đã tận tình truyền
đạt kiến thức cho em trong những năm tháng học tại trường.
Và đặc biệt là thầy TS.Nguyễn Như Nam , KS.Nguyễn Thanh Phong đã tận tình chỉ
bảo và giúp đỡ để em hoàn thành luận văn này.
TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Thiết kế chế tạo và khảo nghiệm máy vo viên phân vi sinh một
tầng chảo đường kính 2,5m” được tiến hành tại : xưởng gia công cơ khí trường ĐH
Nông Lâm và chuyển giao cho Cty TNHH Ngọc Tùng, thời gian thực hiện từ
25/03/2009 đến 15/07/2009
Kết quả thu được :
− Xác định được độ nhỏ viên cần vo là 2-4 mm.
− Chế tạo thành công máy vo viên phân vi sinh đường kính 2,5 m với năng
suất 1 tấn/h với các thông số kỹ thuật sau:
Công suất động cơ : 7,5 kW, i = 14/1460.
Số vòng quay của chảo: 14 vòng/ph
Đường kính ngoài chảo vo viên 2,5m
Kích thước máy máy 2,3m x 2,5m x 2,6m
− Kết quả khảo nghiệm đánh giá máy cho thấy những kết quả sau :
Gần đạt năng suất lý thuyết tính toán, cần một vài điều chỉnh kỹ
thuật phù hợp để đạt năng suất yêu cầu
Độ đồng đều kích thước viên theo yêu cầu đạt trên 90%.
Máy hoạt động ổn định, các cơ cấu làm việc ổn định.
MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ...........................................................................................................................
Cảm tạ ...............................................................................................................................
Tóm tắt ..............................................................................................................................
Mục lục .............................................................................................................................
Danh sách các hình ...........................................................................................................
Danh sách các bảng ..........................................................................................................
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ................................................................................................1
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ....................................................................................... 4
2.1- Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................4
2.1.1 – Giới thiệu về sản phẩm gia công (phân vi sinh) .................................................4
2.1.2 – Tính chất cơ lý của hỗn hợp phân vi sinh đưa vào tạo viên ...............................5
2.1.3 – Cấu tạo,nguyên lý hoạt động của máy vo viên ..................................................5
2.1.4 – Công nghệ sản xuất phân vi sinh nói chung .......................................................6
2.1.5 – Yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm phân vi sinh dạng viên ...............................8
2.2 – Lý thuyết tính toán máy vo viên dạng chảo quay .............................................8
2.2.1 - Lượng nước cấp vào phối liệu trên chảo ............................................................8
2.2.2 - Tính và chọn thông số thiết kế của máy vo viên .............................................10
2.2.3 - Tính toán số vòng quay của chảo .....................................................................10
2.2.4 - Hệ số chứa vật liệu ...........................................................................................12
2.2.5 - Tính công suất máy ......................................................................................... 13
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................16
3.1 – Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................16
3.1.1 – Phương pháp tính toán thiết kế .........................................................................16
3.1.2 – Phương pháp chế tạo ........................................................................................16
3.1.3 – Phương pháp khảo nghiệm .............................................................................. 17
3.1.3.1 – Các thiết bị đo ................................................................................................17
3.1.3.2 – Bố trí thí nghiệm ............................................................................................18
3.1.4 – Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm ...........................................................18
3.2 – Vật liệu ................................................................................................................18
CHƯƠNG 4: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ...............................................................19
4.1 – Các dữ liệu thiết kế ............................................................................................19
4.2 – Tính toán thiết kế máy vo viên phân vi sinh ...................................................19
4.2.1 – Xác định kích thước chảo vo viên ....................................................................19
4.2.2 – Số vòng quay của chảo .....................................................................................20
4.2.3 – Vận tốc của chảo ..............................................................................................21
4.2.4 – Tính toán công suất truyền động của máy vo viên ...........................................21
4.2.5 – Phân phối tỉ số truyền và chọn động cơ ...........................................................24
4.2.6 – Thiết kế khung đỡ .............................................................................................27
4.2.7 – Tính toán thiết kế các bộ phận truyền động .....................................................27
4.2.7.1 – Tính toán thiết kế bộ truyền đai .....................................................................27
4.2.7.2 – Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ..................................30
4.2.8 – Tính toán thiết kế trục và then ..........................................................................34
4.2.8.1 – Trục truyền động đến bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ............................34
4.2.8.2 – Trục đỡ và truyền động cho chảo vo viên .....................................................37
4.2.9 – Tính toán thiết kế bộ phân làm ướt ...................................................................40
4.2.9.1 – Tính toán lưu lượng bơm ...............................................................................40
4.2.9.2 – Tính toán thiết kế đường ống ........................................................................41
4.2.9.3 – Tính toán cột áp bơm .....................................................................................41
4.2.9.4 – Chọn bơm ......................................................................................................42
4.3 – Công nghệ chế tạo ..............................................................................................43
4.3.1 – Công nghệ chế tạo chảo vo viên .......................................................................43
4.3.2 – Công nghệ chế tạo khung .................................................................................43
4.3.3 – Công nghệ chế tạo các trục ...............................................................................43
4.4 – Khảo nghiệm ......................................................................................................45
4.5 – Ý kiến thảo luận .................................................................................................46
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................49
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................50
DANH SÁCH CÁC HÌNH
STT
TÊN HÌNH
TRANG
1
Hình 2.1: Cấu tạo máy vo viên 1 tầng chảo.
6
2
Hình 2.2: Quy trình sản xuất phân vi sinh.
7
3
Hình 2.3: Một số loại phân đã được vo viên.
8
4
Hình 2.4: Sơ đồ chuyển động của vật liệu theo chảo
chiếu lên mặt phẳng nằm ngang.
11
5
Hình 2.5: Hệ số chứa vật liệu.
13
6
Hình 2.6: Sơ đồ xác định lực trong máy vo viên.
13
7
Hình 3.1: Cân điện tử Sartorius GM312.
17
8
Hình 3.2: Thiết bị đo công suất Hioki 3281.
18
9
Hình 4.1: Thông số kích thước chảo vo viên.
19
10
Hình 4.2: Cấu tạo các chi tiết của chảo vo viên.
24
12
Hình 4.3: Sơ đồ truyền động của máy.
25
13
Hình 4.4: Mô hình khung máy vo viên.
27
14
Hình 4.5: Sơ đồ lực tác dụng lên trục lắp bánh răng trụ nhỏ.
35
15
Hình 4.6: Biểu đồ nội lực tác dụng lên trục lắp bánh
răng trụ nhỏ.
37
16
Hình 4.7: Sơ đồ lực tác dụng lên trục lắp bánh răng trụ lớn.
38
17
Hình 4.8: Biểu đồ nội lực tác dụng lên trục lắp bánh
răng trụ lớn.
40
18
Hình 4.9: máy bơm GP – 129 JX của Nhật Bản.
42
19
Hình 4.10: Cấu tạo toàn máy.
44
20
Hình 4.11: Cấu tạo khung và bộ phận truyền động.
44
21
Hình 4.12: Máy vo viên sau khi chế tạo.
46
22
23
Hình 4.13: Máy được lắp đặt tại nơi sản xuất.
Hình 4.14: Hỗn hợp phân sau khi được vo tròn.
47
47
Chương 1
MỞ ĐẦU
Phân bón vi sinh vật đã được nghiên cứu và sản xuất ở hầu hết các nước trên
thế giới, trong đó có Việt Nam. Sản phẩm không chỉ cung cấp một phần đáng kể chất
dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng mà còn có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng
phân khoáng, đồng thời tăng cường sức chống chịu của cây trồng đối với sâu bệnh và
điều kiện thời tiết không thuận lợi, đặc biệt phân vi sinh có chức năng tác dụng trực
tiếp trong việc hạn chế bệnh vùng rễ cây trồng. Phân bón vi sinh vật mang lại hiệu quả
kinh tế cao cho người sử dụng, đồng thời có tác dụng tích cực trong việc cải thiện môi
trường và phát triển bền vững. Loại phân bón hữu cơ vi sinh này có thể sử dụng để bón
lót, bón thúc cho nhiều loại cây trồng: cây lương thực, rau màu, cây ăn quả, cây công
nghiệp, hoa, cây cảnh...
Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải quan, năm 2008, cả nước nhập khoảng 3 triệu
tấn phân bón các loại với kim ngạch 1,46 tỷ USD, giảm 17,9% về lượng nhưng lại
tăng 32,73% về trị giá so với năm 2007. Dự kiến năm 2009, tổng lượng phân bón các
loại cần phải nhập khẩu khoảng 3,5 triệu tấn. Với lượng phân bón cần nhập khẩu lớn
như vậy, nhu cầu cấp thiết trong sản xuất phân bón nói chung và phân vi sinh dạng
viên ở nước ta hiện nay mang tính cấp thiết cao. Cần được quan tâm và khai thác lĩnh
vực này. Trước tình hình thực tế và dự kiến trong năm nay, nhu cầu trang bị máy tạo
viên phân vi sinh dạng chảo trong các dây chuyền sản xuất phân vi sinh là hết sức cần
thiết. Máy tạo viên phân vi sinh ( máy vo viên phân vi sinh) rất đa dạng về cỡ máy, với
đường kính chảo có thể dao động từ 2-5m. Nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất đặt hàng ,
đề tài tiến hành thiết kế, chế tạo Máy Vo Viên Phân Vi Sinh 1 Tầng Chảo Đường Kính
2,5m. Tạo viên là công đoạn quan trọng trong công nghệ sản xuất hạt nói chung và sản
xuất phân vi sinh nói riên, nhằm kéo dài thời gian sữ dụng phân bón của cây trồng và
hạn chế sự hòa tan hay rửa trôi phân trong môi trường.
Việc tạo viên không chỉ đơn thuần được ứng dụng trong lĩnh vực sản xuất phân
vi sinh,mà từ lâu nó còn được ứng dụng trong công nghệ sản xuất: Hóa chất, xi măng,
vôi, đồ gốm sứ, đồng, kim loại, các khoáng chất.v.v .
Phương pháp tạo hạt ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất phân vi sinh
dạng viên là chảo quay. Nguyên liệu đầu vào là các dạng bột mịn, và nguyên liệu đầu
ra là dạng viên tròn có đường kính tùy theo nhu cầu áp dụng, thường dạng viên có
đường kính từ 3-5mm. Cơ chế của sự tạo thành viên từ các cấu tử dạng bột là tạo sự
chuyển động lăn cho các hạt mà bề mặt các hạt đã được phủ chất kết dính ở dạng
nước. Trong quá trình lăn bề mặt các hạt sẽ dính dần các phần tử nhỏ làm gia tăng kích
thước. Kích thước của viên không tăng khi quá trình bám của các phân tử nhỏ vào các
hạt không xuất hiện, nghĩa là với khối lượng và kích thước đủ lớn, ma sát của chảo với
viên không đủ sức đưa nó lên cao. Do đó quá trình chuyển động lăn mang tính ngẫu
nhiên theo mọi phương nên hạt có hình cầu. Khi hạt đạt đến kích thước nhất định, quá
trình chảo quay sẽ giúp cho các phần tử có đủ động năng vượt qua thành chảo để rơi ra
ngoài.
Dưới sự hướng dẫn của thầy TS.Nguyễn Như Nam và KS.Nguyễn Thanh
Phong. Tôi thực hiện đề tài với mục tiêu : Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy vo viên
phân vi sinh 1 tầng chảo đường kính 2,5m để ứng dụng vào sản xuất phân vi sinh đạng
viên tròn với những ưu điểm sau:
-
Máy gọn nhẹ, tiết kiệm nguyên liệu sắt thép so với các máy cùng năng suất.
-
Tiêu thụ ít điện năng.
-
Giá thành máy rẻ.
-
Độ tròn viên đồng đều.
-
Không gây ô nhiễm môi trường khi vận hành.
Đề tài tiến hành khảo nghiệm và đưa vào ứng dụng máy vo viên có 1 tầng chảo
dùng để tạo viên phân vi sinh hữu cơ có năng suất 2-3 tấn/h nhằm trang bị cho cơ sở
sản xuát phân bón. Để thực hiện mục đích này, nội dung thực hiện gồm:
-
Tra cứu tài liệu thực hiện đề tài.
-
Lựa chọn mô hình máy thiết kế.
-
Tính toán thiết kế máy vo viên 1 tầng chảo.
-
Xây dựng bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết
-
Tham gia chế tạo.
-
Tham gia khảo nghiệm máy.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là máy vo viên dạng chảo 1 tầng quay.
Đối tượng gia công là hỗn hợp phân vi sinh.
2.1.1 Giới thiệu về sản phẩm gia công (phân vi sinh)
Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật (VSV) sống trong đất, nước và vùng rễ cây có ý
nghĩa quan trọng trong các mối quan hệ giữa cây trồng, đất và phân bón. Hầu như mọi
quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của VSV (mùn
hoá, khoáng hoá chất hữu cơ, phân giải, giải phóng chất dinh dưỡng vô cơ từ hợp chất
khó tan hoặc tổng hợp chất dinh dưỡng từ môi trường.v.v.). Vì vậy từ lâu vi sinh vật
đã được coi là một bộ phận của hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp.
Phân bón vi sinh vật (phân vi sinh) là sản phẩm chứa VSV sống, đã được tuyển
chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của
chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trổng có thể sử dụng được (N, P, K, S,
Fe...) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản.
Phân VSV phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến người, động, thực vật, môi
trường sinh thái và chất lượng nông sản (TCVN 6168-2002). Tuỳ theo công nghệ sản
xuất người ta có thể chia phân vi sinh thành hai loại:
+ Phân VSV có mật độ VSV hữu ích cao (trên 108 tế bào/gam) và do chất mang được
thanh trùng nên VSV tạp thấp. Liều lượng bón từ 0,3-3kg/ha.
+ Phân VSV có mật độ VSV hữu ích thấp (106-107 tế bào/gam) và VSV tạp cao do
nền chất mang không được thanh trùng. Liều lượng bón có thể từ 100-1.000kg/ha.
Trên cơ sở tính năng tác dụng của các chủng loại VSV sử dụng, phân bón VSV
còn được gọi dưới các tên:
+ Phân VSV cố định nitơ (phân đạm vi sinh)
+ Phân VSV phân giải hợp chất photpho khó tan
+ Phân VSV kích thích, điều hoà sinh trưởng thực vật.
+ Phân VSV chức năng
Nhận thức được vai trò của phân bón vi sinh vật từ những năm đầu của thập kỷ
80 nhà nước ta đã triển khai hàng loạt các đề tài nghiên cứu thuộc chương trình công
nghệ sinh học phục vụ nông nghiệp giai đoạn 1986-1990 và chương trình công nghệ
sinh học giai đoạn 1991-1995, 1996-2000, 2001-2005 và phát triển vào sản xuất nhiều
sản phẩm phân bón VSV.
2.1.2 Tính chất cơ lý của hỗn hợp phân vi sinh đưa vào tạo viên
Tính chất cơ lý của hỗn hợp phân vi sinh đưa vào tạo viên như sau:
- Kích thước hạt : ≤ 1mm (dạng bột mịn)
- Ẩm độ : ≤ 2%
- Hình dạng : hình cầu
- Khối lượng riêng : 800-1000 kg/ m 3
- Góc ma sát với vật liệu sắt : 42 độ
- Hệ số ma sát với vật liệu sắt : 0,7
2.1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy vo viên
Bộ phận làm việc chủ yếu là chảo vo viên(5). Chảo vo viên có dạng hình trụ
rỗng bên trong, khi làm việc chảo thường để dính sản phẩm gia công ở rìa đáy chảo.
Để khắc phục điều này, ta thường làm đáy có dạng hình côn làm cho sản phẩm gia
công trong quá trình máy hoạt động luôn trượt ra thành chảo ra ngoài. Thường gắn ổ
lăn đỡ dưới chảo để giảm lực tác dụng lên trục chảo, và giúp chảo quay không bị
nghiêng do trọng lượng sản phẩm gia công đặt lên. Trục chảo được nối với hộp giảm
tốc(2) qua khớp nối nếu là máy có năng suất nhỏ, hoặc được truyền động bằng bánh
răng nhỏ.Hộp giảm tốc(2) được nối với động cơ điện(1) thông qua dây đai truyền động
Khi chảo quay, hỗn hợp tạo viên chuyển động cùng với thùng lên đến độ cao
nhất định thì lăn xuống. Các phần tử vật liệu nhờ được phủ một lớp chất lỏng bề mặt,
nên có khả năng liên kết với các phần tử khác mà chủ yếu là với các phần tử dạng bột
khi chuyển động lăn xuống. Vì chuyển động lăn của các phần tử mang tính ngẫu nhiên
theo mặt phẳng đã định nên chúng có dạng hình cầu. Việc gia tăng kích thước các
phần tử cầu này chỉ kết thúc khi chúng đủ lớn, không còn phần tử bột, chấm dứt phun
chất lỏng tạo kết dính và hỗn hợp vo viên vượt thành chảo ra ngoài. Vì vậy, quá trình
làm việc ở chảo vo viên 1 tầng mang tính gián đoạn theo các bước như sau: cấp liệu
dạng bột, phun ẩm để hình thành viên, kết thúc phun ẩm và cấp liệu thêm, thu hồi sản
phẩm
Hình 2.1. Cấu tạo máy vo viên 1 tầng chảo.
1.động cơ điện; 2.hộp giảm tốc; 3.khung máy; 4.cặp bánh răng trụ răng thẳng;
5.chảo vo viên; 6.vòi phun ẩm.
2.1.4 Công nghệ sản xuất phân vi sinh nói chung:
-
Than bùn sau khi phơi khô, nghiền mịn được ủ lên men trong vòng từ 6-8
ngày rồi phối trộn thêm N, P, K; các thành phần vi lượng, trung lượng. Hỗn
hợp này được chuyển qua máy vo viên để tạo viên có kích cỡ 2-5mm-hình
cầu
-
Sơ đồ quy trình sản
xuất phân vi sinh:
Hình 2.2. Quy trình sản xuất phân vi sinh.
- Dây chuyền sản xuất phân viên là dây chuyền phổ biến,trong đó ứng dụng khâu
vo viên là Máy vo viên dạng chảo quay.
Hình 2.3. Một số loại phân đã được vo viên.
2.1.5 Yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm phân vi sinh dạng viên
- Bảo quan được lâu hơn phân dạng bột.
- Thể tích chứa giảm được hơn so với phân dạng bột
- Đường kính viên dao động từ 2-4mm
- Đạt độ ẩm đồng đều
- Đạt giá trị dinh dưỡng cao, đồng đều không bị phân lớp chất dinh dưỡng
- Dễ dàng,thuận lợi trong vận chuyễn và bảo quản.
- Đạt độ bền tốt,không bị vỡ vụn trong quá trình vận chuyển, bảo quản.
2.2 Lý thuyết tính toán máy vo viên dạng chảo quay 1 tầng.
Dựa vào các thông số công nghệ là năng suất, kích thước sản phẩm gia công để
tính và chọn các thông số thiết kế của máy vo viên gồm:
+ Tính góc nghiêng của chảo và thể tích chứa của chảo vo viên: góc nghiêng của
chảo từ 350 – 600. Thường chọn thông số thích hợp thông qua thực nghiệm. Thể tích
chứa phụ thuộc vào các yếu tố: năng suất máy, hệ số chứa của chảo,khối lượng riêng
của sản phẩm gia công và thời gian hình thành viên phân.
+
Tính số vòng quay của chảo: dựa vào lý thuyết và thực nghiệm khai triển quá
trình chuyển động của sản phẩm trong lòng chảo quay. Ta lưu ý tốc độ giới hạn của
chảo khi sản phẩm vo viên hình thành. Chọn nhỏ hơn tốc độ giới hạn tính được. Ta có
thể làm máy mô hình để thí nghiệm nhằm chọn tốc độ quay tối ưu nhất.
+ Làm thực nghiệm hệ số chứa vật liệu của chảo: Là tỉ số giữa phần diện tích do
tải trọng vật liệu chiếm với diện tích mặt cắt ngang của chảo, ta làm thực nghiệm để
biết góc có thể chứa vật liệu trong chảo, tính ra diện tích phần tải trọng chiếm chỗ.
+ Tính công suất máy: lưu ý đến những tổn hao khi ma sát ở các bộ phận đỡ, công
cho việc nâng vật liệu lên độ cao thích hợp, và lưu ý tính trượt của vật liệu với bề mặt
chảo nhằm tránh tổn thất.
+ Điều khiển quá trình vo viên
Điều khiển quá trình vo viên dựa vào sự thay đổi của lượng nước và lượng cấp
liệu:
+ Khi hạt có xu hướng kích thước lớn hơn quy định thì lượng nước phải giảm, ngược
lại khi hạt phân có xu hướng nhỏ hơn kích thước qui định thì phải tăng lượng nước.
+ Khi liệu ra không nhịp nhàng thì nó sẽ ảnh hưởng quá trình hình thành hạt, kết quả
là hạt ra với kích thước lớn nhỏ khác nhau. Để khắc phục nhược điểm này ta phải thay
đổi lượng nước cấp vào trong chảo.
+ Trường hợp thành trong của chảo không gắn gờ thì thường gặp sự quá ẩm, sinh ra
lớp đọng không bền theo chiều cao, dẫn đến chiều cao của lớp phối liệu sát thành chảo
bị biến đổi… khi đó để hạt ra ổn định thì phải giảm lượng nước trong chảo.
Điều khiển quá trình vo viên bằng thay đổi góc nghiêng, chiều sâu thành chảo
và số vòng quay của máy.
Lượng nước cấp vào phối liệu trên chảo
Lượng nước cấp vào phối liệu trên chảo được xác định bởi công thức:
Qn = (Wv − W p.l ).Q p.l / K ,
- Wv : độ ẩm vo viên; - Wp.l : độ ẩm ban đầu của phối liệu;
- Qp.l: khối lượng phối liệu cấp vào chảo;-K: hằng số.
(2.1)
Nước được định lượng liên tục với độ phân tán cao có ý nghĩa quan trọng khi
vo viên. Điều này cho phép tăng cường quá trình và tạo điều kiện cho những phần tử
vật liệu phân tán mịn liên kết tốt với chất lỏng làm mầm vo viên. Nang suất của quá
trình nói chung phụ thuộc vào số lượng và chất lượng của mầm như thế.
2.2.2 Tính và chọn thông số thiết kế của máy vo viên
Chọn góc nghiêng của chảo và thể tích chảo.
a) Góc nghiêng của chảo θ
Góc nghiêng của chảo θ là góc nghiêng của đường tâm cùa chảo và mặt phẳng
nằm ngang . Góc nghiêng ảnh hưởng đến hệ số chứa vật liệu của chảo; loại vật liệu;
tốc độ quay của chảo nghiêng và đường kính hạt cần đạt được…
Góc nghiêng của chảo khoảng từ 350- 600 , thường chọn θ = 500.
b)
Thể tích chảo
Thể tích chảo tính theo công thức:
VR=Q.t /( ϕ .γ) ,
Trong đó:
m3 ;
(2.2)
Q – năng suất riêng của máy T/h;
t – thời gian hình thành viên, h;
ϕ – hệ số chứa của máy;
3
γ – khối lượng thể tích của phân, T/m .
Tỷ lệ giữa đường kính và chiều cao chảo, lấy khoảng :D/L = 5 - 10.
2.2.3 Tính toán số vòng quay của chảo
Khi máy làm việc thì vật liệu phải quay theo chảo. Để tìm công thức tính, ta giả
thiết rằng trong chảo quay chỉ chứa một ít vật liệu có đường kính rất bé so với đường
kính chảo; như vậy có thể xem bán kính quay của vật liệu bằng bán kính trong của
chảo (hình 2.4).
Hình 2.4. Sơ đồ chuyển động của vật liệu theo chảo chiếu
lên mặt phẳng nằm ngang.
Khảo sát sự chuyển động của khối lượng vật liệu có trọng lượng G theo chảo
quay có bán kính R.
Hình chiếu trên mặt phẳng của chảo là hình elip nhưng để dơn giãn trong tính
toán có thể xem như hình tròn.
Trọng lượng G tại điểm A chịu tác dụng của trọng lực G, lực ly tâm C và lực ma
sát T. Ta có phương trình sau:
G = P.cosθ = m.g. cosθ
C = m.ϖ 2 .R =
G π 2 .n 2 R
.
g 30 2
(2.3)
Trọng lượng G của vật liệu bị chia thành làm hai thành phần vuông góc và tiếp
tuyến với mặt chảo là N và S.
N = G.cosα
(2.4)
S = G.sinα
Trong đó:
G - trọng lượng vật liệu, N;
α - góc nâng của vật liệu, độ;
R - bán kính trong của chảo, m;
n - số vòng quay của chảo, vòng/phút;
g - gia tốc trọng trường, m/s2.
Lực ly tâm C và thành phần lực pháp lực N gây ra lực ma sát T:
T = f(C+N)
(2.5)
Trong đó
f là hệ số ma sát của vật liệu với mặt chảo.
Thay giá trị của C và N vào (2.5), ta có:
T = f(
Gπ 2 .n 2 R
+ G cos α )
g .30 2
(2.6)
Từ hình 2.4. ta thấy rằng, nếu lực T lớn hơn lực S thì vật liệu được nâng lên
chảo quay theo chiều mũi tên. Nếu lực T bé hơn lực S thì vật liệu sẽ tụt xuống dưới.
Còn nếu lực T bằng lực S thì vật liệu nằm ở trạng thái cân bằng và bắt đầu rời khỏi
mặt chảo. Khi đó ta có mối quan hệ giữa số vòng quay của thùng và góc α như sau
( π 2 ≈ g) :
⎛ Rn 2
⎞
sin α ≈ ⎜⎜ 2 + cos α ⎟⎟ f
⎝ 30
⎠
Rút ra số vòng quay của chảo (tính bằng vòng/phút):
n = 30
sin α − cos α
fR
(2.7)
Khi viên bi được nâng lên vị trí cao nhất là điểm A3, tức là α = 180 0 thì số
vòng quay của chảo là:
n A3 =
30
R
, (vg/ph)
(2.8)
Khi vật liệu được nâng lên vị trí A, thị trọng lượng G của nó bằng với lực ly
tâm C tác dụng lên nó, vật liệu không rời khỏi mặt chảo để thực hiện quá trình vo
viên, do đó quá trình vo viên không xảy ra. Do đó tốc độ quay n3 gọi là tốc độ
quay tới hạn của chảo quay. Tốc độ làm việc của chảo phải lấy bé hơn tốc độ
quay tới hạn của chảo. Do đó số vòng quay thực tế của chảo lấy như sau:
n=
15 ÷ 21
R
, (vg/ph)
(2.9)
2.2.4 Hệ số chứa vật liệu
Hệ số chứa là tỉ số giữa phần diện tích do tải trọng vật liệu chiếm với diện tích
mặt cắt ngang của chảo, tức là:
ϕ = F / πRD 2
(2.10)
ψ
Hình 2.5. Hệ số chứa vật liệu.
Khi chảo chưa quay, diện tích tiết diện tải trọng vật liệu chiếm sẽ là:
F = π .RD2 .ψ / 360
(2.11)
Trong đó: ψ – góc ở tâm tải trọng vật liệu chiếm được.
Từ (2.10) và (2.11), ta có : ϕ =
ψ
360
= 0,3 ,thường góc ψ lấy bằng 120 độ
Đây là phương pháp tính hệ số chứa theo lý thuyết. Để máy làm việc tốt thì hệ số
chứa phụ thuộc vào vận tốc của chảo.
2.2.5 Tính công suất của máy
P
2R
α
Gv
Hình 2.6. Sơ đồ xác định lực trong máy vo viên.
Góc nâng α phụ thuộc vào số vòng quay của thùng.
Công suất của máy vo viên tính theo công thức:
N = N1 + N 2 + N 3 , [kW ]
(2.12)
Trong đó:
N1 - là công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao thích hợp, kW;
N2 - là công suất cần thiết để khắc phục ma sát trượt của vật liệu với bề mặt chảo,
kW;
N3 - là công suất cấn thiết để khắc phục ma sát ở các bộ phận đỡ, kW.
Công suất cần thiết để nâng vật liệu lên độ cao thích hợp được xác định như sau:
N1 =
G .π .R.n. sin α
P.v
= v
, (kW)
1000
3.10 4
(2.13)
Trong đó:
Gv - trọng lượng vật liệu nằm trong thùng, N;
P- lực vòng cần thiết, (N);
Công suất cần thiết để thắng lực ma sát T do sự chuyển động của vật liệu trên mặt
sàng là:
N2 =
T .v
, (kW)
10 3
(2.14)
Xác định lực ma sát T:
⎛
G .v 2
T = ⎜⎜ G v cos α + v
gR
⎝
Vậy: N 2 =
⎞
⎟. f , (N)
⎟
⎠
Gv . fπ .Rn ⎡
Rn 2 ⎤
⎢cos α +
⎥, (kW)
900 ⎦
3.10 3 ⎣
(2.15)
(2.16)
Công suất cần thiết để thắng lực ma sát ở các ổ đỡ của máy vo viên được xác định
như sau:
N3 =
p '.v
10 3
(2.17)
Trong đó P’là lực tiếp tuyến cần thiết đặt trên vỏ chảo để thắng các lực cản ở các
ổ đỡ, [N ].
Xác định lực vòng P’:
P ' = (G v + G đ )
Trong đó:
f 1. r
, (N);
R
Gđ – trọng lượng chảo quay, N;
f1 – hệ số ma sát ở trong ổ đỡ;
r – bán kính cổ trục quay, m.
Vậy công suất N3:
N3 =
(Gv + G d ) f1 .r.π .n (kW)
,
4
3.10
(2.18)
Vậy công suất động cơ điện bằng:
N dc = K
Trong đó:
N
η
, (kW)
(2.19)
K – hệ số dự trữ, K = 1,1 – 1,2;
η – hiệu suất bộ truyền động.
Khoảng cách từ trọng tâm của khối vật liệu đến tâm thùng quay là:
R0 =
R12 + R22
, m
2
Với hệ số chứa ϕ thì R 2 = ϕ .R1
(2.20)
Chương 3
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
3.1 – Phương pháp nghiên cứu:
3.1.1 Phương pháp tính toán thiết kế:
-
Xuất phát từ sơ đồ kết cấu máy vo viên với các bộ phận: chảo (thùng) vo viên,
hệ thống phun sương, bộ phận truyền động, khung máy để áp dụng các lý thuyết tính
toán như sau:
+ Căn cứ lý thuyết tính toán chảo vo viên để xác định các thông số hình học, động học
và động lực học của chảo kể cả vị trí lắp vòi phun, lưu lượng nước dịch phun.
+ Căn cứ vào lý thuyết tính toán thuỷ lực chất lỏng để tính toán thiết kế vòi phun,
đường ống và lựa chọn bơm.Dựa vào lưu lượng và cột áp cần thiết.
+ Dựa vào phương pháp tính toán thiết kế chi tiết máy và truyền động cơ khí để tính
toán các trục đỡ, ổ lăn, các bộ truyền động cơ khí như khớp nối trục, truyền động bánh
răng côn, truyền động xích, truyền động đai và lựa chọn động cơ.
+ Khung máy được tính toán thiết kế nhằm đảm bảo chịu được khối lượng toàn máy,
lực dao động phát sinh trong quá trình làm việc và đảm bảo máy làm việc ổn định
không bị lật khi đứng yên hay làm việc.
3.1.2 Phương pháp chế tạo:
Máy được chế tạo theo đơn đặt hàng sản xuất riêng lẻ,vì vậy các chi tiết máy
được tiến hành chế tạo theo các công đoạn sau:
