THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TRỘN NGUYÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT SẢN PHẨM GỐM

THIẾT KẾ CHẾ TẠO
HỆ THỐNG TRỘN NGUYÊN LIỆU
TRONG SẢN XUẤT SẢN PHẨM GỐM

Tác giả

NGUYỄN THỊ NHUNG HUYỀN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành
Cơ Khí Chế biến Nông sản Thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn
TS. NGUYỄN NHƯ NAM

Tháng 06-2013

i


LỜI CẢM TẠ
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm
thành phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm khoa cơ khí và các thầy cô trong khoa đã
trang bị và truyền đạt những kiến thức mới, những kinh nghiệm quí báo trong học
tập và cuộc sống.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS. Nguyễn Như Nam đã tận tình chỉ
dẫn và giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp này.
Xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình và bạn bè đã giúp đỡ em trong suốt thời gian
học tập.

ii

TÓM TẮT
Đề tài: “Thiết kế chế tạo hệ thống trộn nguyên liệu trong sản xuất sản phẩm gốm”
được thực hiện tại khoa Cơ Khí Công Nghệ trường Đại học Nông Lâm Thành phố
Hồ Chí Minh, thời gian thực hiện đề tài từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2013.
Kết quả thu được gồm:
 Thùng trộn.
Chiều dài thùng trộn: 5000 mm.
Đường kính thùng trộn: 510 mm.
Chiều cao thùng trộn: 650 mm.
 Dãy băng.
Đường kính ngoài của dãy băng: 500 mm.
Đường kính trong của dãy băng: 440 mm.
Đường kính trục của dãy băng: 100 mm.
Bước xoắn: 600 mm.
 Bộ truyền đai.
Đường kính bánh đai nhỏ: d1 = 100 mm.
Đường kính bánh đai lớn: d2 = 600 mm.
Khoảng cách trục: a = 540 mm.
Chiều dài đai: l = 2240 mm.
Số đai: z = 2
Bề rộng bánh đai: B = 35 mm.

iii


 Bộ truyền xích.
Số răng đĩa xích 1: z1 = 23.
Số răng đĩa xích 2: z2 =69.
Bước xích : p = 25,4.

Khoảng cách trục : a= 889 mm.
Số mắc xích: x = 110.
 Trục làm việc
Đường kính của trục dãy băng: 100mm.
Đường kính của chỗ lắp ổ lăn: 80 mm.
Đường kính của chỗ lắp then: 70 mm.

iv


MỤC LỤC
Chương 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................... 1
1.2. Mục đích đề tài ............................................................................................ 2
1.3. Nội dung nghiên cứu.................................................................................... 2
Chương 2 . TỔNG QUAN .......................................................................................... 3
2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 3
2.1.1. Nguồn gốc đá Granite ........................................................................ 3
2.1.2. Thành phần của hỗn hợp trộn ............................................................ 4
2.1.2. Một số tính chất cơ lý của hỗn hợp trộn ............................................ 7
2.1.3. Cơ sở lí thuyết của quá trình trộn vật liệu rời .................................... 7
2.1.3.1. Khái niệm ............................................................................... 7
2.1.3.2. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn ........................... 8
2.1.3.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng trộn hỗn hợp .................... 11
2.1.3.4. Cơ chế của quá trình trộn ..................................................... 12
2.2. Các máy trộn hỗn hợp vật liệu rời ............................................................. 13
2.2.1. Máy trộn vít đứng ............................................................................ 13
2.2.2. Máy trộn thùng quay ....................................................................... 14
2.2.3. Máy trộn kiểu cánh ........................................................................ 16
2.2.4. Máy trộn dãy băng xoắn .................................................................. 16

2.2.5. Máy trộn kiểu vít nằm ngang ........................................................... 17
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 18
3.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 18
3.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 18
3.2.1. Phương pháp thiết kế ....................................................................... 18
3.2.2. Phương pháp chế tạo ........................................................................ 18
3.2.3. Phương pháp khảo nghiệm .............................................................. 20

v


3.2.3.1. Dụng cụ và phương pháp đo ................................................ 20
3.2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm............................................. 20
2.3.3.3. Phương pháp xử lí số liệu .................................................... 20
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 21
4.1. Cơ sở thiết kế ............................................................................................ 21
4.1.1. Các dữ liệu thiết kế .......................................................................... 21
4.1.2. Xác định mô hình trộn nguyên liệu trong sản xuất SP gốm ............ 21
4.2. Tính toán công nghệ ................................................................................. 23
4.2.1. Tính toán bộ phận trộn là dãy băng ................................................. 23
4.2.2. Tính toán thùng trộn ........................................................................ 25
4.2.3. Tính toán các kích thước khai triển của dãy băng .......................... 25
4.3. Công suất của dãy băng ............................................................................. 26
4.4. Tính toán truyền động ............................................................................... 27
4.4.1. Sơ đồ truyền động của máy trộn ...................................................... 27
4.4.2. Chọn động cơ ................................................................................... 28
4.4.2.1. Công suất của động cơ ......................................................... 28
4.4.2.2. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ ................................. 28
4.4.2.3. Phân phối tỉ số truyền........................................................... 28
4.4.2.4. Tính toán bộ truyền đai ....................................................... 29

4.4.2.5. Hộp giảm tốc ....................................................................... 32
4.4.2.6. Tính toán bộ truyền xích ..................................................... 32
4.5. Tính trục làm việc chính............................................................................ 33
4.5.1. Xác định lực tác dụng lên dãy băng ................................................ 33
4.5.2. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền xích ....................................... 34
4.5.3. Phản lực tại các ổ đỡ ........................................................................ 34
4.5.4.Ổ lăn .................................................................................................. 40
4.5.5. Then ................................................................................................. 40
4.6. Tính toán các băng tải định lượng ............................................................. 41
4.6.1. Băng tải vận chuyển cacbonat canxi ................................................ 41

vi


4.6.2. Băng tải vận chuyển fenspat ............................................................ 42
4.6.3. Băng tải vận chuyển hỗn hợp........................................................... 42
4.6.4. Băng tải vận chuyển vật liệu ra liệu................................................. 43
4.7. Công nghệ chế tạo ..................................................................................... 45
4.7.1. Công nghệ chế tạo thùng trộn .......................................................... 45
4.7.2. Công nghệ chế tạo băng ................................................................... 45
4.7.3. Công nghệ chế tạo trục .................................................................... 46
4.7.4. Công nghệ chế tạo khung máy......................................................... 46
4.7.5. Công nghệ chế tạo cửa tháo liệu ...................................................... 47
4.7.6. Công nghệ chế tạo khung băng tải ngang ........................................ 47
4.7.7. Công nghệ chế tạo khung băng tải nghiêng ..................................... 47
4.7.8. Công nghệ chế tạo bun ke chứa canxi cacbonat .............................. 48
4.7.9. Công nghệ chế tạo bun ke chứa fenspat .......................................... 48
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận ..................................................................................................... 49
5.2. Đề nghị ...................................................................................................... 50

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Bột Fenspat ............................................................................4
Hình 2.2: Bột canxi cacbonat ................................................................6
Hình 2.3: Các hàm phân bố mật độ ......................................................9
Hình 2.4: Cấu tạo máy trộn vít đứng ...................................................13
Hình 2.5: Máy trộn thùng quay kiểu đứng và nằm ngang...................14
Hình 2.6: Máy trộn thùng quay lục giác nằm ngang ...........................14
Hình 2.7: Máy trộn thùng quay kiểu chữ V ........................................14
Hình 2.8: Máy trộn thùng quay liểu trục chéo ....................................15
Hình 2.9: Cấu tạo máy trộn kiểu cánh .................................................16
Hình 2.10: Cấu tạo máy trộn dãy băng xoắn .......................................16
Hình 2.11: Cấu tạo máy trộn vít nằm ngang .......................................17
Hình 4.1: Mô hình hệ thống ...............................................................22
Hình 4.2: Sơ đồ truyền động ...............................................................27
Hình 4.3: Biểu đồ nội lực ....................................................................38
Hình 4.3: Thùng trộn ...........................................................................51
Hình 4.4: Dãy băng .............................................................................51
Hình 4.5: Trục làm việc chính .............................................................52
Hình 4.6: Khung đỡ máy .....................................................................52
Hình 4.7: Cửa ra liệu ...........................................................................53

viii


CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Việt Nam đang ra sức phấn đấu để cơ bản trở thành nước công nghiệp với
tỉ trọng ngành công nghiệp vượt trội hơn các ngành khác. Trong sản xuất công
nghiệp thì ngành gốm sứ đóng vai trò hết sức quan trọng. Các sản phẩm gốm sứ là
các sản phẩm đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người. Ngành
sản xuất gốm sứ tạo ra nhiều việc làm và thu nhập cho người lao động ở nhiều địa
phương trên cả nước. Hiện nay, ngành xuất khẩu gốm sứ của nước ta đứng trong
tốp 5 của thế giới .
Sau một thời gian dài thị trường vật liệu xây dựng trầm lắng do ảnh hưởng
của thị trường bất động sản. Trong những năm gần đây sự trở lại của thị trường
bất động sản đã kéo theo sự phát triển mạnh mẽ của ngành vật liệu xây dựng, từ
đó ngành sản xuất gốm sứ xây dựng trong nước đã dần khôi phục và phát triển
như hiện nay. Một trong những nguyên liệu sản xuất gốm sứ là đá Granite, hiện có
rất nhiều ở nước ta. Đá Granite dùng để lát tường nhà, làm bậc tam cấp, cầu thang,
mặc kệ bếp …Granite được người tiêu dùng chọn sử dụng rất nhiều vì nó có độ
bền cao, dễ tạo bóng mà không trơn, độ hút nước thấp, nhiều mẫu vân đẹp và đặc
biệt là bề mặt không bị trầy xướt, sức chịu nhiệt cao.
Nước ta đang trên đà phát triển, các doanh nghiệp trong nước chịu sức ép
cạnh tranh trên thị trường nội địa bởi các sản phẩm ngoại nhập, vì vậy để ngành
gốm sứ phát triển hơn nữa thì việc nâng cao chất lượng, tạo sự khác biệt cho sản
phẩm là một trong những yếu tố cần thiết nhất.

1


Dây chuyền sản xuất đá Granite gồm nhiều công đoạn, trong đó công đoạn
trộn nguyên liệu đóng vai trò quan trọng do quá trình trộn làm đều các thành phần
hỗn hợp trong sản phẩm và chất lượng sản phẩm. Vì vậy dưới sự hướng dẫn của
thầy TS Nguyễn Như Nam em đã thực hiện đề tài:
“Thiết kế chế tạo hệ thống trộn nguyên liệu trong sản xuất sản phẩm

gốm”.
1.2.

Mục đích đề tài
Thiết kế chế tạo hệ thống trộn hỗn hợp fenspat và canxi cacbonat với năng

suất 50 m3/h làm việc tự động kiểu dây chuyền công nghiệp.
1.3.

Nội dung nghiên cứu

1) Nghiên cứu các tính chất của hỗn hợp trộn fenspat và canxi cacbonat.
2) Tính toán thiết kế hệ thống trộn hỗn hợp fenspat và canxi cacbonat với năng
suất 50 m3/h làm việc tự động kiểu dây chuyền công nghiệp.
3) Chế tạo, lắp đặt hệ thống trộn hỗn hợp fenspat và canxi cacbonat với năng suất
50 m3/h làm việc tự động kiểu dây chuyền công nghiệp để ứng dụng vào sản xuất.

2


CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN

2.1.
2.1.1.

Đối tượng nghiên cứu
Nguồn gốc đá granite
Granite là loại đá macma xâm nhập phổ biến có thành axit, là loại đá tự

nhiên được hình thành do sự biến chất của các loại đá vôi. Granite có rất nhiều

màu như hồng, xám tối hoặc màu đen tùy thuộc vào thành phần hóa học và
khoáng vật cấu tạo nên đá. Nó được hình thành từ cổ xưa, tính chất nổi bật nhất
của đá Granite là độ cứng, tính bền và hầu như không bị trầy.
 Về độ cứng: đá Granite là sản phẩm tự nhiên cứng nhất chỉ sau kim cương.
Sau khi được đánh bóng đá duy trì độ bóng của nó hầu như vĩnh viễn.
 Về độ bền: đá Granite chịu nhiệt tốt, rất khó bị ố màu, bị mẻ, bị nứt, bị
trầy…
 Về vấn đề an toàn: là sản phẩm tự nhiên không chứa hóa chất gây hại cho
sức khỏe.
Ngày nay nhờ công nghệ và sự phát triển của xã hội đã thúc đẩy ngành
công nghiệp xây dựng gốm sứ phát triển mạnh mẽ. Đá không còn là những vật
liệu thô sơ, khô cứng mà chúng đã được mài dũa, đánh bóng và phủ keo bảo vệ để
trở thành những vật liệu thuộc hàng cao cấp. Granite được sử dụng rộng rãi ở dạng
đá khối, lót nền trong các tòa nhà công cộng và thương mại,làm bia tưởng niệm.
Granite được sử dụng làm móng nhà rất phổ biến ở England. Đường sắt Granite là
đường sắt đầu tiên tại Mỹ được xây dựng từ khối lượng Granite được khai thác từ
các mỏ đá. Cùng với sự gia tăng mưa axit ở một số nơi trên thế giới Granite bắt
đầu thay thế đá hoa, một loai đá từng được ưa chuộng trên thế giới. Granite được
đánh bóng cũng là loại đá phổ biến được chọn để làm mặt bàn trong nhà bếp do

3


vậy nó sẽ đạt được chất lượng về độ bền và đẹp. Granite cũng là một loại đá được
các nhà leo núi lựa chọn vì nó có bậc, vững chắc, hệ thống khe nứt và ma sát.
2.1.2.

Thành phần của hỗn hợp trộn
Thành phần của hỗn hợp trộn gồm bột fenspat chiếm 95% và canxi

cacbonat (bột đá nhẹ) chiếm 5 %.
Fenspat là quặng phổ biến nhất trong lớp vỏ trái đất , xuất hiện trên mặt
trăng và trong vẫn thạch. Fenspat kết tinh từ macma có mặt trong cả đá xâm nhập
và đá phun trào, ở dạng hạt nhỏ trong các vành và trong các đá biến chất. Fenspat
cũng được tìm thấy trong các loại đá trầm tích. Fenspat là một trong những
khoáng chất silicat có chứa canxi, natri và kali.
Ứng dụng của bột Fenspat :
 Bột fenspat là nguyên liệu chủ yếu cho ngành gạch men, gốm sứ.
 Fenspat cũng được sử dụng trong định tuổi quang nhiệt và định tuổi
quang học trong khoa học trái đất và khảo cổ học .
 Fenspat là thành phần trong chất tẩy rửa dụng cụ gia đình.
 Fenspat thường là chất phụ được thêm vào bánh ở dạng bột.
 Fenspat được sử dụng trong hóa chất, mài mòn và các ngành công
nghệ điện cực.
 Fenspat là thành phần chính của vật liệu hỗn hợp trong sản xuất thủy
tinh.

Hình 2.1. Fenspat.

4


Thành phần thứ hai của hỗn hợp trộn là canxi cacbonat. Đây là một hợp
chất hóa học có công thức hóa học là CaCO3, chất này thường được tìm thấy dưới
dạng đá khắp nơi trên thế giới. Canxi cacbonat là thành phần chính rong vỏ sò, ốc
hoặc vỏ của ốc sên. Trong ngành gốm sứ canxi cacbonat cung cấp nguồn canxi
oxit cần thiết, canxi oxit nóng chảy ở nhiệt độ 10500 C giúp nâng cao độ bền cơ
học và hóa học của thân thủy tinh và giảm độ co rút từ quá trình nung. Canxi
cacbonat được trộn lẫn với lượng lớn gốm thì đạt được độ giản nở cần thiết cho tỉ
lệ đúng giữa mãnh gốm và lớp men.

Ứng dụng của canxi cacbonat :
 Canxi cacbonat được sử dụng rộng rãi trong nhựa PVC cứng và
được ứng dụng nhiều nhất trong sản xuất ống nhựa và tấm trần.
 Đây là một chất được sử dụng trong y tế như một chất bổ sung canxi
hay là một chất khử chua, nó cũng được sử dụng trong công nghiệp
dược phẩm làm chất nền cho thuốc viên làm từ loại dược phẩm
khác.
 Canxi cacbonat là thành phần cấu thành hoạt hóa trong vôi nông
nghiệp.
 Canxi cacbonat được sử dụng rộng rãi trong vai trò của chất kéo
duỗi trong các loại sơn, cụ thể là trong sơn nhủ tương xỉn trong đó
thông thường khoảng 30 % khối lượng sơn là đá phấn hay đá hoa .
 Canxi cacbonat mịn là thành phần chủ chốt trong lớp màng vi xốp
sử dụng trong tả giấy cho trẻ em và một số màng xây dựng cho các
lỗ hổng kết nhân xung quanh các hạt canxi cacbonat trong quá trình
sản xuất màng bằng cách kéo giãn lưỡng trục.
 Canxi cacbonat cũng được sử dụng rộng rãi trong một loạt các công
việc và các chất kết dính tự chế, chất bịt kín và các chất độn trang
trí. Nó cũng được trộn lẫn với mát tít để lắp các cửa sổ kính biến
màu cũng như chất cản màu để ngăn không cho thủy tinh bị dính

5


vào các ngăn trong khi nung các đồ tráng men hay vẽ bằng thuốc
màu ở nhiệt độ cao .
 Canxi cacbonat còn là chất làm trắng trong việc tráng men đồ gốm
sứ nơi nó được sử dụng làm thành phần chung cho nhiều loại men
dưới dạng bột trắng .
 Nó là thành phần chính của phấn viết bảng .

 Canxi cacbonat là chất phụ gia thực phẩm, nó được sử dụng trong
mốt số sản phẩm sữa đậu nành để bổ sung canxi .

Hình 2.2. Canxi cacbonat.

6


2.1.3.

Một số tính chất cơ lý của hỗn hợp trộn
Bột fenspat :
 Kích thước : ≤ 4 mm
 Màu : biến đổi từ màu trắng, trắng xám, vàng đến hồng, đỏ .
 Khối lượng riêng : 2,55 - 2,76 g/cm3 .
 Độ cứng : 6 -6,5 Morh
 Cường độ : 1200 – 1700 kG/cm2
 Khả năng chống phong hóa kém, kém ổn định đối với nước đặc
biệt là CO2 .
Canxi cacbonat :
 Công thức hóa học là CaCO3.
 Kích thước : 5 – 300 μm.
 Màu sắc : trắng.
 Trọng lượng riêng ở 25oC : ≥ 2,8 fg/m3 .
 Tỉ trọng : 2,83 g/ cm3.
 Độ hòa tan : tan trong axit HCl, không tan trong nước.
 Điểm nóng chảy : 8250C (phân hủy).

2.1.4.

Cơ sở lí thuyết của quá trình trộn vật liệu rời/tài liệu 1/.

2.1.3.1.

Khái niệm
Trộn là quá trình kết hợp các khối lượng của các vật liệu khác nhau với

mục đích nhận được hỗn hợp đồng nhất, tạo sự phân bố đồng nhất của các phần tử
ở mỗi cấu tử trong tất cả khối lượng hỗn hợp bằng cách sắp xếp chúng lại dưới
tác dụng của ngoại lực. Hỗn hợp được tạo ra như thế để tăng cường quá trình trao
đổi nhiệt và trao đổi khối lượng.

7


2.1.3.2.


Các thông số ảnh hưởng đến quá trình trộn
Đường kính tương đương của hạt

Các hạt vật liệu thường có hình dạng không đều và không phải là hình cầu
nên kích thước dài của chúng theo những chiều khác nhau rất khác nhau. Vì vậy
người ta dùng đường kính tương đương dtđ để đặc trưng cho kích thước của hạt.
Yếu tố ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của quá trình trộn là khối lượng hạt nên việc
xác định đường kính hạt cần có cùng khối lượng.
dtd =
Trong đó:

3

6.m
π.ρ

(2.1)

m – khối lượng hạt (g);
ρ – khối lượng riêng của hạt (g/mm3).

Nếu vật liệu rời bị chặn trên lỗ sàng và có kích a1 và a2 thì đường kính
tương xác định theo côn thức:
dtd =

a1  a 2

(2.2)

Nhờ phân loại bằng sàng mà nhận được N phần có đường kính tương
đương dtd1 và dtd2 …cùng với các phần có khoois lượng tương đương x1, x2, …,
xn. Như vậy đường kính tương đương của cả tập hợp này có thể xác định gần đúng
theo công thức :
n

 x i .d tdi

dtd =

i 1

(2.3)

n

 xi

i 1



Phân bố của lớp hạt
Các lớp hạt là những tập hợp hạt bao gồm các hạt có kích thước không đều

nhau rải trong khoảng rộng từ dmin = dtd1 tới dmax= dtdN và có các phần khối luợng
tương ứng cũng không bằng nhau x1# x2#...# xN, nghĩa là lớp hạt có cấu trúc đa
phân tán. Để mô tả cấu trúc đó ta dùng hàm phân bố mật độ qr(d) và hàm phân bố
tổng Qr(d). Trong đó hàm phân bố tổng Qr(d) biểu thị phần hạt có đường kính nhỏ
hơn hoặc bằng d, khi d= dmin có Qr(dmin) = 0, còn khi d= dmax có Qr(dmax) =1. Hàm

8


phân bố mật độ qr(d) biểu thị của hạt ở tại kích thước d và giá trị qr(d) càng lớn khi
mật độ hạt tại kích thước d càng lớn. quan hệ giữa Qr(d) và qr(d) được xác định theo
công thức :

q r d  

dQ r  d 

d

q

hoặc Q r  d  

d d 

r d

d

d 

qr(d)

Qr(d)

%/(mm)

%/(mm)

d(mm)

qr(d)

qr(d)lg

d(mm)

qr(d)

%/(lgmm)

%/(mm)

(2.4)

d min

%/(mm)

d(mm)

lgd(lgmm)

d(mm)

Hình 2.3. Các hàm phân bố mật độ qr(d) và hàm phân bố mật độ tổng Qr(d).
a) Hàm phân bố mật độ qr(d).
b) Hàm phân bố mật độ Qr(d).
c) Hàm phân bố mật độ qr(d) của phân bố chuẩn.
d) Hàm phân bố mật độ qr(d) của phân bố lôgarit.
e) Hàm phân bố mật độ qr(d) của phân bố RRS.
Các loại vật liệu rời khác nhau có cấu trúc tuân theo những quy luật phân
bố khác nhau. Tập trung lại có thể quy về ba loại : phân bố chuẩn, phân bố lôgarit,
phân bố RRS. Trong đó phân bố chuẩn và phân bố lô garit dùng để mô tả các vật
liệu hữu cơ(thực vật) được nghiền làm thức ăn gia súc. Hàm số phân bố mật độ và
hàm phân bố tổng theo khối lượng của phân bố này có dạng:

q r d lg 

1
σ.

2π

.e

 lgd  lgdz 


2σ 2



9

(2.5)






lgd

1
Q r d lg 
e
σ. 2π lgd min



lgd  lgdz
2σ 2





d(d)

(2.6)

Hình dạng hạt
Hình dạng hạt được xác định bằng hệ số hình dạng φ – tỷ số giữa bề mặt F

của bề mặt hạt dạng cầu có cùng thể tích V:
  0 , 205 .

F
3

V

(2.7)

2

Hệ số hình dạng của hạt cầu bằng một, của các hạt khác lờn hơn một. Hệ số

hình dạng giảm thì kích thước tương đương của hạt giảm .


Bề mặt riêng của lớp hạt
Bề mặt riêng khối lượng được tính theo công thức :
O 'm 

6
 . d td

O 'm 

(m2/kg)

6  .
d td . 

(m2/m3)

(2.8)

Trong đó : γ là khối lượng thể tích của vật liệu ,kg/m3.
ρ là khối lượng riêng của hạt , kg/m3.
Bề mặt riêng của hỗn hợp các lớp hạt có đường kính tương đương khác
nhau xác định theo công thức :
O 'm 

6





 i .x i
d

(2.9)

tdi

Trong đó: xi là phần khối lượng của lớp hạt thứ i.


Hệ số ma sát trong và góc ma sát trong
Hệ số ma sát trong bằng tỉ số giữa ứng suất tiếp gây ra sự chuyển dịch

trong lớp hạt khô và ứng suất pháp tác dụng lên bề mặt lớp hạt.
f = τ.σ-1
Trong đó : τ là ứng suất.
σ là ứng suất pháp.
Góc ma sát trong φ : tgφ = f.

10

(2.10)




Độ khuếch tán

Độ khuếch tán là số nghịch đảo của kích thước từng phần tử của hỗn hợp.

Nếu hỗn hợp mà các phần có kích thước như nhau thì được gọi là hệ thống “đơn
khuếch tán “. Các công trình nghiên cứu của X.V.Melnhikov đã chứng tỏ rằng nếu
hỗn hợp gồm các cấu tử có phần tử mà kích thước càng bé và càng đồng đều về
kích thước thì càng đễ dàng nhận được hỗn hợp đồng nhất và ngược lại.
2.1.3.3.

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình trộn hỗn hợp

Đặc trưng cho chất lượng của quá trình trộn hỗn hợp là mức độ đồng nhất
của hỗn hợp còn được gọi là độ trộn đều hay mức độ trộn.
V.V.Kapharov đã đưa ra công thức tính mức độ đồng nhất của hỗn hợp :

 k1 
 k1 

 

n1

Bi

i 1

0

1
n1

B

1
n2

 100

n2

i 1

với B1 < B0

100  B i
với B1 > B0
 B0

n `1 k 1  n 2 k 2
n1  n 2

(2.11)

Trong đó : n1 là số lượng mẫu kiểm tra có Bi < B0
n2 là số lượng mẫu kiểm tra có Bi > B0
Bi là nồng độ của muối kiểm tra ở mẫu
B0 là nồng độ muối kiểm tra trong toàn bộ hỗn hợp
θK1 ,θk2 ,θk là mức độ trộn
Nếu B1 = B0 ta có thể tính ở trường hợp nào cũng được .
A.A. Lapsin đã đưa ra công thức xác định mức độ đồng nhất của hỗn hợp :

 k1 
 k1 



n1

Bi

i 1

0

1
n1

B

1
n2



n2

i 1

với Bi < B0

2 Bi  B0

B0

n`1 L1  n 2 L 2
n1  n 2

11

với Bi > B0
(2.12)


Trong đó :θL1, θL2, θL là mức độ trộn.
Theo cách tính của Lapsin thì mức độ trộn hỗn hợp có thể mang trị số đến
giá trị 1.
X.V.Melnhicov đã dùng hệ số biến động trong thống kê để đánh giá mức
độ đồng nhất của hỗn hợp trộn.

M 1
Trong đó :


B0

(2.13)

θ là mức độ trộn.
σ là sai số tiêu chuẩn thực nghiệm.

Bằng phương pháp thống kê xác suất, PGS.TS. Đoàn Dụ đã đưa ra công
thức để xác định mức độ trộn:







 


(2.14)

Trong đó : σT là độ lệch bình phương trung bình lí thuyết.
σ là độ lệch chuẩn của mẫu.

2.1.3.4.

Cơ chế của quá trình trộn

Khi trộn vật liệu hạt, các hạt chịu tác dụng của những lực có hướng khác
nhau và chuyển động của hạt chính là hệ quả tác động tổng hợp của các lực đó.
Ngoài ra cơ chế trộn phụ thuộc vào cấu trúc máy trộn và phương pháp tiến hành
quá trình, nên rất khó mô tả bằng toán học. PM.Latxei đã đưa ra năm quá trình cơ
bản trong các máy trộn như sau :

 Tạo các lớp trượt khác nhau theo các mặt phẳng – Trộn cắt.
 Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí này sang vị trí khác – Trộn
đối lưu.

 Thay đổi vị trí của hạt riêng lẻ - Trộn khuếch tán .

 Phân tán từng phần tử do va đập vào thành thiết bị - Trộn va đập.
 Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp – Trộn nghiền .

12


2.2.

Các máy trộn hỗn hợp vật liệu

2.2.1. Máy trộn vít đứng

8

9

1
2

7

3
6
4
5

Hình 2.4. Cấu tạo máy trộn vít đứng.

1. Động cơ; 2. Vỏ thùng; 3. Vít trộn; 4. Cửa nạp liệu; 5. Khung máy;
6. Cửa tháo liệu; 7. Ống khuyết tán; 8. Cánh tung; 9.Bộ truyền đai;

10. Puli truyền động.
 Nguyên lí làm việc : hỗn hợp được cung cấp vào cửa nạp liệu (4) nhờ vít
(3) đưa vật liệu lên trên ống khuyết tán, tại đây vật liệu được đảo trộn. Khi
hỗn hợp đi hết chiều cao của ống khuyết tán nhờ lực li tâm của cánh vít (3)
hỗn hợp được đánh văng vào thùng trộn (2), hỗn hợp rơi xuống đáy hình
côn. Hỗn hợp lại được vít vận chuyển len óng khuyết tán để đảo trộn. Quá
trình này cứ được lặp đi lặp lại nhiều lần cho đến khi hỗn hợp được đảo
trộn đều thì vật liệu được tháo ra ở của ra liệu (6).

13


2.2.2. Máy trộn thùng quay
- Máy trộn thùng quay được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Trong
ngành công nghiệp hóa học sử dụng rộng rãi để phối trộn vật liệu, còn trong ngành
thực phẩm thì sử dụng để trộn các loại vật liệu rời…
- Máy trộn loại này chủ yếu làm việc gián đoạn nhưng đối với thùng nằm ngang
cũng có thể làm việc liên tục. Yêu cầu của vật liệu đưa vào trộn phải rơi xốp, độ
kết dính nhỏ và cho phép là dập nát.
- Cấu tạo của máy gồm thùng trộn, bộ phận dẫn động và bộ phận đỡ.
- Thùng trộn có nhiều cách bố trí và nhiều hình dạng khác nhau tạo ra các chuyển
động khác nhau của dòng vật liệu theo yêu cầu công nghệ .



Máy trộn thùng quay thông thường nhất là máy trộn dạng đứng hoặc
nằm ngang. Vì nó dễ chế tạo, dễ lắp ráp và điều chỉnh.

Hình 2.5. Máy trộn thùng quay kiểu đứng và nằm ngang.


Để trộn sản phẩm thật mãnh liệt và khi trộn cho phép nghiền ta dùng
thùng quay lục giác nằm ngang.

Hình 2.6. Máy trộn thùng quay lục giác nằm ngang .

14


 Khi cần trọn với hiệu quả cao ta dùng thùng trộn kép chữ V, máy dùng để

trộn các hỗn hợp có yêu cầu độ trộn đều cao.

Hình 2.7. Máy trộn thùng quay kiểu chữ V.
 Loại thùng quay trục chéo đảm bảo đảm trộn nhanh và chất lượng cao, vì
ở đây thực hiện đồng thời cả trộn chiều lẫn trộn hướng kính, cả trộn
khuyếch tán lẫn trộn đối lưu, và đập và nghiền.

Hình 2.8. Máy trộn thùng quay kiểu trục chéo.
 Ngoài ra còn có các loại máy trộn thùng quay hình côn đứng, hình côn
ngang, máy trộn dạng nồi quay…

15


2.2.3.Máy trộn nằm ngang kiểu cánh
 Cấu tạo.

Hình 2.9. Cấu tạo máy trộn kiểu cánh.

1. Bộ phận truyền động; 2. Trục nằm ngang; 3. Động cơ; 4. Cánh trộn.
Máy trộn kiểu cánh có cấu tạo đơn giản, bao gồm cánh trộn được chuyển
động trong thiết bị nhờ có bộ phận truyền động, cánh trộn được gắn trên trục quay
nằm ngang trong thiết bị . Kiểu này có hiệu suất trộn không cao nên sử dụng để
trộn sơ bộ sản phẩm, máy trộn kiểu cánh thường làm việc gián đoạn.

2.2.4.Máy trộn dãy băng xoắn

Hình 2.10. Cấu tạo máy trộn dãy băng xoắn.

1. Cửa nạp liệu; 2. Thùng trộn; 3. Trục; 4. Dãy băng xoắn; 5.Nơi tháo liệu.
Máy trộn dãy băng xoắn là máy trộn có tác dụng vận chuyển, dãy băng
xoắn vừa có tác dụng trộn đều vừa vận chuyển hỗn hợp, dãy băng được lắp cố
định trên trục. Thùng trộn có dạng máng hay thùng kín phù hợp làm việc chân
không .Nếu ta sử dụng máy trộn dãy băng xoắn để trộn vật liệu rời rắn và đồng
thời làm ẩm vật liệu thì máy phải có cào đặc biệt. Ở một số kết cấu, bản thân

16


những bộ phận làm việc dùng để làm sạch thân máy thì khi đó khe hở giữa dãy
băng và thân máy khoảng vài milimet.

2.2.5. Máy trộn kiểu vít nằm ngang

Hình 2.11. Cấu tạo máy trộn kiểu vít nằm ngang.

1. Cửa nạp liệu; 2. Cánh vít; 3. Trục vít; 4. Cửa tháo liệu.
Nguyên lí làm việc : hỗn hợp được đưa vào cửa nạp liệu sẽ được vít trộn
đẩy theo thành thùng và có tác dụng như ông khuếch tán nên trong quá trình di

chuyển vật liệu được trộn đều và đưa ra ngoài thông qua cửa tháo liệu .

17