Thiết kế máy ép viên mùn cưa

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY ÉP VIÊN MÙN CƯA

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

TS. TÀO QUANG BẢNG
NGUYỄN QUYẾT

Đà Nẵng, 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Quyết

MSSV: 101140111

Lớp

: 14C1B

Khóa: 2014- 2019

Khoa

: Cơ khí

Ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy

1. Tên đề tài tốt nghiệp:
THIẾT KẾ MÁY ÉP VIÊN MÙN CƢA
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu ban đầu:

C
C

R
L
T.

- Năng suất 1500kg/giờ.

- Các số liệu tham khảo từ thực tế.
Nội dung thuyết minh :
- Tìm hiểu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm.

DU

- Xây dựng phương án thiết kế.

- Phân tích và lựa chọn phương án
- Tính toán và thiết kế máy
- Thiết kế hệ thống điện điều khiển.
- Hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng máy.
4. Các bản vẽ và đồ thị:
- Bản vẽ các phương án thiết kế

1A0

- Bản vẽ toàn máy

1A0

- Bản vẽ lắp toàn máy

1A0

- Bản vẽ lắp từng cụm

1A0

- Bản vẽ lắp cụm máy ép

1A0

- Bản vẽ lắp cụm ép

1A0

- Bản vẽ mạch điện điều khiển

1A0

- Tổng

7A0

i


5. Ngày giao nhiệm vụ:

Ngày 12 tháng 02 năm 2019

6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày 01 tháng 06 năm 2019
Đà nẵng, ngày tháng

năm 2019

Ngƣời hƣớng dẫn

TS. Tào Quang Bảng

C
C

R
L
T.

DU

i


LỜI CAM ĐOAN

Tên đề tài:

“Thiết kế máy ép viên mùn cƣa”

GVHD:

TS. Tào Quang Bảng

Họ tên:

Nguyễn quyết

MSSV:

101140111

Lớp:

14C1B

Địa chỉ:

Ktx sinh viên sinh viên Hòa khánh Nam- Liên Chiểu – Đà Nẵng

Số điện thoại: 0783794663
Email:

C
C



R
L
T.

Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp: Ngày 01 tháng 06 năm 2019.

Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp này là cơng trình do chính tơi
nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công
bố nào mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tơi xin chịu
hồn tồn trách nhiệm”.

DU

i


LỜI NĨI ĐẦU

Đất nước ta hiện nay đang có những chuyển biến lớn về mọi mặt, đặc biệt là sự
phát triển của nền kinh tế. Trong sự phát triển đó, ngành Cơ khí đã chứng tỏ được tầm
quan trọng khơng thể thiếu và cịn đóng vai trị mũi nhọn trong q trình Cơng nghiệp
hố - Hiện đại hố đất nước. Hiện nay, người kỹ sư Cơ khí nói chung và kỹ sư Chế tạo
máy nói riêng cũng đang ngày một chứng tỏ được vai trị của mình trong sự phát triển
của ngành Cơ khí cũng như trong nền kinh tế của đất nước.
Đồ án tốt nghiệp là minh chứng cho sự quan trọng trong quá trình đào tạo trở thành
người kỹ sư. Quá trình thực hiện đồ án giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về những kiến
thức đã được tiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời nâng cao khả năng vận dụng
sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án cũng như công tác khi làm việc sau này.
Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của thầy cơ
giáo trong ngành Cơ khí – Chế tạo máy trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, em đã
kết thúc khoá học và đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất định. Và được sự đồng của
nhà trường và thầy cô giáo trong khoa em được giao đề tài tốt nghiệp: “ Thiết kế máy
ép viên mùn cƣa”.

C
C

R
L
T.

Đồ án tốt nghiệp của gồm các nội dung sau:

DU

- Tìm hiểu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm.
- Xây dựng phương án thiết kế.

- Phân tích và lựa chọn phương án
- Tính tốn và thiết kế máy
- Thiết kế hệ thống điện điều khiển.
- Hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng máy.
B ng sự cố gắng nổ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của
thầy TS. Tào Quang Bảng, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do thời gian làm
đồ án có hạn và kiến thức cịn nhiều hạn chế nên khó tránh khỏi nhiều thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự đóng góp kiến của các thầy cơ cũng như là của các bạn sinh viên
để đồ án hoàn thiện hơn.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 5 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Quyết

i


TÓM TẮT LUẬN VĂN

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

C
C

_ Xây dựng phương án thiết kế.

R
L
T.

_ Phân tích và lựa chọn phương án
_ Tính tốn và thiết kế máy

DU

_ Thiết kế hệ thống điện điều khiển.

_ Hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng máy.

Trong q trình thực hiện khó tránh khỏi thiết sót, tơi rất mong nhận được sự góp
và chỉ dẫn của các thầy cô trong bộ môn chế tạo máy.

i


MỤC LỤC

CHƢƠNG 1.

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN

PHẨM………………………………………………………………………………… 1
1.1

Đặt vấn đề ..........................................................................................................1

1.2

Tình hình hiện nay ............................................................................................. 1

1.3

Các ứng dụng của mùn cưa hiện nay .................................................................2

1.4

Nguồn nguyên liệu mùn cưa ..............................................................................7

1.4.1

Nguồn nguyên liệu dồi dào .........................................................................7

1.4.2

Lợi ích mang lại khi sử dụng nguồn nguyên liệu ........................................7

1.5

C
C

Sản phẩm viên ép mùn cưa ................................................................................9

1.5.1

Các dạng sản phẩm và thông số kỹ thuật của sản phẩm ............................. 9

1.5.2

Thành phần hóa học và tính chất vật lí của sản phẩm............................... 10

1.5.3

Một số hình ảnh về sản phẩm viên ép các loại..........................................10

1.6

R
L
T.

DU

Một số loại máy ép trên thị trường ..................................................................11

CHƢƠNG 2.

XÂY DỰNG NGUYÊN LÝ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ ............... 10

2.1

Sự kết dính trong viên ép .................................................................................10

2.2

Mục đích và yêu cầu kỹ thuật của máy ép ....................................................... 11

2.3

Các nguyên l ép tạo hình sản phẩm ............................................................... 11

2.4

Sơ đồ dây chuyền sản xuất viên ép trấu ........................................................... 13

CHƢƠNG 3.
3.1

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ .......... 14

Xây dựng phương án thiết kế ...........................................................................14

3.1.1

Phương án 1: Máy ép sử dụng trục vít tải có bước vít thay đổi và khn

ép tạo viên..............................................................................................................14
3.1.2

Phương án 2: Máy ép viên sử dụng trục cán có khn phẳng ..................15

3.1.3

Phương án 3: Máy ép viên sử dụng trục cán có khn trụ........................ 17

3.2

Lựa chọn phương án thiết kế ...........................................................................18

CHƢƠNG 4.

TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÁY ............................................... 19

4.1

Động học máy ép viên con lăn cối trụ ............................................................. 19

4.2

Thiết kế động học máy tải, trộn trấu ................................................................ 20
i


4.3

Động lực học máy ép viên con lăn khuôn trụ. .................................................20

4.4

Thiết kế bộ truyền đai thang ............................................................................29

4.5

Thiết kế trục chính ........................................................................................... 33

4.5.1

Tính tốn lực tác dụng lên ổ bi: ................................................................ 33

4.5.2

Các bước thiết kế:......................................................................................34

4.5.3

Tính kiểm nghiệm độ bền trục ..................................................................36

4.6

Tính toán ổ lăn .................................................................................................37

4.7

Thiết kế cụm con lăn. ....................................................................................... 38

4.7.1

Thiết kế trục. ............................................................................................. 38

4.7.2

Tính tốn ổ lăn .......................................................................................... 42

4.8

Thiết kế máy trộn. ............................................................................................ 42

C
C

4.8.1

Giới thiệu vít tải. ....................................................................................... 42

4.8.2

Tính tốn vít tải ......................................................................................... 45

4.9

R
L
T.

Thiết kế gầu tải .................................................................................................49

DU

CHƢƠNG 5.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ............................. 54

CHƢƠNG 6.

HƢỚNG DẪN VẬN HÀNH VÀ BẢO DƢỠNG MÁY ................. 58

6.1

Vận hành máy. .................................................................................................58

6.2

Bảo dưỡng máy nén viên. ................................................................................59

KẾT LUẬN………………………………………………………………………… 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 63

i


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 3.1- Sơ đồ ngun l phương án trục vít ……………………………………….14
Hình 3.2- Sơ đồ ngun l phương án khn ép phẳng……….…………...…………15
Hình 3.3 Ngun l truyền động khn ép phẳng……………………………………16
Hình 3.4- Sơ đồ nguyên l máy ép viên khn trụ …………………………………..17
Hình 4.1- Sơ đồ động máy ép viên con lăn cối trụ……………………………………19
Hình 4.2- Sơ đồ động khâu trộn mùn cưa ……………………………………………20
Hình 4.3- Sơ đồ tác dụng lực của con lăn ...………………………………………….23
Hình 4.4- Sơ đồ kích thước con lăn…………………………………………………...24
Hình 4.5- Sơ đồ góc lấy liệu con lăn……….…………………………………………25

C
C

Hình 4.6- Phân tích lực xảy ra trong khn ép……….………………………………25
Hình 4.7- Sơ đồ tính tốn chiều cao cần thiết của lớp vật liệu khi ép……..…………27

R
L
T.

Hình 4.8 - Sơ đồ lực tác dụng lên lồng khn………..………………………………33
Hình 4.9- Sơ đồ lực tác dụng lên trục chính………………………………………….34

DU

Hình 4.10- Momen tác động lên trục chính …………………………………….…....34
Hình 4.11- Sơ đồ lực tác dụng lên ổ lăn trục chính...……………………...…………36
Hình 4.12- Sơ đồ lực tác dụng lên trục con lăn….....……………………...…………37
Hình 4.13- Sơ đồ lực tác dụng lên trục con lăn….....……………………...…………38
Hình 5.1- Mạch động lực……………………………………………………………..52
Hình 5.2- Mạch điều khiển…………………………………………………………...53

i


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay vấn đề biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường là vấn đề nan giải, cấp
bách, ảnh hưởng đến toàn cầu. Đi kèm với vấn đề này là vấn đề tìm kiếm nguồn năng

lượng mới và tiết kiệm năng lượng được các nước trên thế giới quan tâm đặc biệt.
Một số hoạt động chống biến đổi khí hậu là tìm kiếm và sử dụng nguyên liệu năng
lượng mới, chống phá rừng góp phần bảo vệ lá phổi của hành tinh, tiết kiệm năng
lượng b ng cách tái sử dụng các nguyên liệu , phế phẩm nông nghiệp cũng như công
nghiệp…

C
C

Với sự phát triển của khoa học công nghệ cũng như việc nguồn tài nguyên càng
ngày càng khan hiếm đồng thời cũng làm giảm sự ô nhiễm môi trường thì các phế

R
L
T.

phẩm của ngành cơng nghiệp chế biến gỗ đã được tận dụng một các tối đa.. Vì thế việc
tận dụng nguyên liệu dồi dào này là một vấn đề cần bắt tay vào nghiên cứu và ứng

DU

dụng rộng rãi trên khắp cả nước. Máy ép viên mùn cưa được nghiên cứu và áp dụng
vào để thực hiện kế hoạch.
1.2 Tình hình hiện nay
Với nhiều điều kiện thuận lợi về mặt tự nhiên, vị trí địa l , cơ sở hạ tầng, nguồn
lao động dồi dào… đang tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều ngành nghề phát triển, trong
đó có ngành cơng nghiệp chế biến gỗ. Riêng vùng Đơng Nam Bộ có 2.324 doanh
nghiệp, chiếm gần 60% so với cả nước, tập trung nhiều nhất là Đồng Nai, Bình Dương
và TP.HCM. Hiện cả nước có 4 khu cơng nghiệp chế biến gỗ thì vùng Đơng Nam Bộ
đã có 3 khu cơng nghiệp đóng ở TP.HCM, Đồng Nai, Bình Dương. Trong những năm

qua ngành công nghiệp chế biến gỗ của Vùng đã có sự tăng trưởng mạnh mẽ, khơng
ngừng tăng nhanh về số lượng, chất lượng và chủng loại sản phẩm. Các sản phẩm gỗ
của Vùng khơng chỉ có uy tín và tiêu thụ trong nước mà được tiêu thụ ở nhiều quốc gia
trên thế giới với hơn 3.000 mặt hàng sản phẩm các loại góp phần đưa VN trở thành
một trong năm nước có giá trị xuất khẩu đồ gỗ lớn nhất thế giới. Ngành chế biến gỗ
của Vùng đã có nhiều đóng góp cho xã hội, mang lại nguồn thu nhập cho đất nước đặc
biệt là nguồn thu ngoại tệ, tạo công ăn việc làm cho nhiều lao động ở các vùng trong
SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 1


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

cả nước góp phần thúc đẩy nền kinh tế phát triển, đem lại giá trị kim ngạch xuất khẩu
cao, kéo theo sự phát triển của nhiều ngành công nghiệp phụ trợ khác. Tuy nhiên, hàng
năm cũng sẽ có một lượng lớn mùn cưa, dăm bào. Những phế phẩm này hiện chưa
được quan tâm, tận dụng để sử dụng.
Trong tình hình giá nhiên liệu dùng cho lị hơi ngày càng tăng thì củi ép từ mùn cưa là
giải pháp kinh tế tiết kiệm hiện nay. Từ than đá chuyển sang dùng củi mùn cưa chi phí
có thể giảm đến hơn 50%. Từ dầu FO chuyển sang củi ép mùn cưa chi phí có thể giảm
đến 70%.
Theo tính tốn, nếu sản xuất 2,5 tấn mùn cưa thành nhiên liệu đốt trong nước thì
Việt Nam đỡ nhập khẩu khoảng 1.000 lít dầu, Nhà nước đỡ phải bù lỗ cho nguồn năng
lượng này. Việc xuất khẩu mùn cưa không mang lại lợi nhuận lớn cho đất nước, trái lại

C
C

chúng ta đang xuất khẩu nguồn nguyên liệu rẻ tiền, có lợi cho mơi trường để nhập về
các ngun liệu đốt khác đắt tiền, không thân thiện với môi trường.

R
L
T.

Chưa kể, sản xuất củi, than sạch với nguyên liệu 100% từ mùn cưa, dăm bào cũng góp
phần giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường. Bởi nguồn nhiên liệu này có thời gian đốt và

DU

nhiệt lượng cao, lượng tro tạo ra lại rất ít, giá thành của các sản phẩm chất đốt từ mùn
cưa rẻ, có thể giảm đáng kể chi phí sản xuất cho các doanh nghiệp phải sử dụng nhiều
chất đốt.
1.3 Các ứng dụng của mùn cƣa hiện nay
a.Sử dụng làm chất đốt
Từ lâu mùn cưa đã là một loại chất đốt rất quen thuộc với bà con nông dân. Chất
đốt từ mùn cưa được sử dụng rất nhiều trong cả sinh hoạt như nấu ăn, nấu thức ăn cho
gia súc nhờ những ưu điểm sau:
Mùn cưa có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt 1Kg mùn cưa khi đốt sinh ra 4200
Kcal b ng 0,5 năng lượng được tạo ra từ dầu nhưng giá lại thấp hơn khoảng 20 lần.
Với nhiều ưu điểm cho nên mùn cưa được sử dụng làm chất đốt rất phổ biến.
Trong sinh hoạt người dẫn đã thiết kế một dạng lò chuyên nấu nướng với chất đốt là
mùn cưa, lượng lửa cháy rất nóng và đều, giữ nhiệt tốt và lâu, hiện nay mùn cưa cịn
sử dụng rộng rãi ở nống thơn. Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, mùn
cưa được sử dụng rất thường xuyên. Thông thường mùn cưa là chất đốt dùng cho việc
nấu thực ăn nuôi cá hoặc lợn, nấu rượu.
SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 2


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

C
C

Hình 1.1 Lị đốt mùn cưa
b. Sử dụng mùn cưa trong trồng trọt và chăn ni.

R
L
T.

Một trong những mơ hình sinh học chăm sóc vật nuôi khá ưu việt trong thời gian

DU

gần đây là lót chuồng b ng mùn cưa trộn. Ở ngành này, vai trị của mùn cưa có phần
trực tiếp hơn. Cụ thể, mùn cưa sau khi được thu mua sẽ qua khâu xử l đơn giản giúp
loại bỏ những tạp chất không tốt cho sức khỏe vật nuôi. Do mùn cưa có cơng dụng hút
ẩm rất tốt nên mùn cưa được sử dụng làm đệm sinh học trong chăn nuôi, với mơ hình
chăn ni sinh học b ng mùn cưa này giúp giảm công lao động dọn dẹp chuồng trại,
xử l tốt chất thải, khắc phục ô nhiễm môi trường và giảm đáng kể tỷ lệ vật nuôi mắc
bệnh so với những cách nuôi trồng trước đây.
Bên cạnh nhiều tác dụng đáng kể trong hai ngành công nghiệp năng lượng và chăn ni,

mùn cưa cịn là một trong những "thần dược" của ngành cơng nghiệp phân bón, trồng
trọt.
Mùn cưa có thể được sử dụng làm phân bón cây trồng giúp cây nhanh lớn và khỏe
mạnh hơn. Mùn cưa cũng được sử dụng trong nhiều mơ hình trồng nấm như nấm linh
chi, nấm rơm, nấm hương, nấm mèo... Nấm trồng trên mùn cưa cho chất lượng cao và
đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.

SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 3


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

C
C

Hình 1.2 Mùn cưa trong chăn ni

R
L
T.

DU

Hình 1.3 Mùn cưa trong trồng trọt

SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 4


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

c. Sử dụng làm vật liệu xây dựng
Gạch siêu nhẹ chống cháy làm b ng nguyên liệu là đất sét và phụ gia mùn cưa,
mạt gỗ, các chuyên gia của Đại học Xây dựng Hà Nội đã chế tạo thành cơng gạch có
thể cách nhiệt, chống cháy và chỉ nặng b ng 1/3 gạch thường, thích hợp xây nhà cao
tầng.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.4 Gạch siêu nhẹ chống cháy làm từ mùn cưa
Do rất nhẹ (chỉ nặng 700-1.000 kg/m2) nên gạch này thích hợp cho các cơng
trình cao tầng (từ tầng 13 trở lên), giúp giảm đáng kể tải trọng cơng trình và chi phí
xây dựng. Cấu trúc xốp, nhỏ, kín nên có khả năng cách nhiệt tốt.
d. Sản xuất xăng từ mùn cưa.
Các nhà khoa học Bỉ giới thiệu phương pháp xử l và biến đổi mùn cưa thành sản
phẩm trung gian để tạo nhiên liệu sản xuất xăng và các sản phẩm có nguồn gốc từ dầu

mỏ.
B ng quy trình phản ứng hóa học mới, xenlulo trong mùn cưa đã được biến thành
chuỗi hydrocarbon. Những chuỗi hydrocarbon này có thể được dùng như một chất phụ
gia trong xăng hoặc như một thành phần để sản xuất ra nhựa, túi nylon, cao su, xốp
cách nhiệt...

SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 5


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

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

C
C

nhanh q trình, sử dụng vermicomposting kỹ thuật, vỏ có thể được chuyển đổi phân
bón trong khoảng bốn tháng.

R
L
T.

DU

Hình 1.5 Phân bón mùn cưa

SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 6


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

1.4 Nguồn nguyên liệu mùn cƣa
1.4.1 Nguồn nguyên liệu dồi dào
Nguyên liệu đầu vào đa dạng phong phú có thể là trấu, mùn cưa, bã mía, vỏ đậu
phộng, vỏ cà phê, vỏ sắn,bã sắn… Mỗi năm Việt Nam sản xuất 40 triệu tấn lúa, trong
đó Đồng b ng sơng Cửu Long sản xuất hơn 20 triệu tấn. Việt Nam đứng thứ hai trên
thế giới trong lĩnh vực xuất khẩu gạo chỉ sau Thái Lan. Mỗi năm trong cả nước thải ra
hơn 8 triệu tấn khi xay xát, riêng đồng b ng sông Cửu Long thải ra hơn 4 triệu tấn
trấu. Việt Nam cũng là một nước có ngành chế biến, xuất nhập khẩu gỗ phát triển, vì
vậy sản lượng mùn cưa, dăm gỗ, gỗ phế thải tương đối nhiều. Đây là nguồn năng
lượng lớn và ổn định có khuynh hướng tăng đều mỗi năm.

1.4.2

Lợi ích mang lại khi sử dụng nguồn nguyên liệu

C
C

Nhiều năm trước mùn cưa cũng là một vấn nạn gây ô nhiễm mơi trường, vì bán
khơng ai mua cho khơng ai lấy. Đến khi những viên mùn cưa ra đời thì nó lại là một

R
L
T.

nguồn năng lượng xanh có thể thay thế những nguồn năng lượng khác.
Để tận dụng nguồn nguyên liệu qu giá nói trên mùn cưa được ép dưới dạng ống

DU

gọi là củi thanh, rất tiện trong việc làm chất đốt thay cho than đá và các loại nhiên liệu
khác. Công nghệ sản xuất viên mùn cưa với nhiều ưu điểm vượt trội đã được kiểm
nghiệm, mùn cưa viên dễ cháy, cho nhiệt lượng cao. Có thể thay thế cho than đá với
hiệu quả kinh tế cao. Với nguồn nguyên liệu dồi dào, với các công nghệ sản xuất tiên
tiến sẽ giúp giải quyết các vấn đề nan giải về chất đốt, tiết kiệm năng lượng đồng thời
góp phần bảo vệ môi trường. Sản phẩm củi thanh hay viên nén được sản xuất từ 100%
nguyên liệu là mùn cưa được thải ra từ các nhà máy chế biến gỗ, nó có thể phục vụ
cho dạng bếp nhỏ cho nhà hàng và gia đình vì khơng khói và tạo ra lửa gas. Cịn dạng
viên nén có thế dùng để sưởi ấm vì khi đốt nó tỏa nhiệt cao, ít khói. Mùn cưa viên có
thế thay thế cho than đá, dầu DO, FO hoặc củi than củi dùng để đốt lò hơi cơng
nghiệp, phục vụ cho lị sấy, lị nhuộm vải, dệt sợi, công nghệ sản xuất giấy, may mặc,

chế biến thủy sản, nông sản, thực phẩm,… việc thay nhiên liệu đốt b ng trấu viên rất
tiện lợi vì có thế sử dụng ngay lị đốt than đá mà khơng cần thay đổi thiết kế ban đầu.
Ngoài ra mùn cưa viên xốp sản xuất b ng cơng nghệ đặc biệt có thể tạo ra nhiều
khoảng rỗng rất nhỏ bên trong nên có khả năng hút ẩm và hút mùi khá tốt dùng để lót
chuồng ni gia cầm hoặc thú cưng. Khi thu dọn định kỳ mùn cưa viên đã qua sử dụng
SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 7


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

được chôn xuống đất làm phân bón rất tốt cho cây trồng. Khả năng phân hủy nhanh và
không làm ô nhiễm môi trường. Với tỉ lệ pha trộn thích hợp và cơng nghệ sản xuất đặc
biệt mùn cưa được dùng để sử dụng làm giá thể cho các loại nấm, cây trồng, các loài
hoa phong lan.
1.4.3 Du cầu thị trƣờng của viên ép mùn cƣa
Hội tụ những đặc điểm tiện ích như giá rẻ, nhiệt lượng cao, chất lượng ổn
định, lượng khí CO2 thải ra môi trường thấp, không gây độc hại…Viên nén mùn cưa
trở thành giải pháp cho sự phát triển bền vững, vừa giúp tiết kiệm chi phí sản xuất, vừa
góp phần bảo vệ môi trường. Viên mùn cưa được dùng làm ngun liệu đốt trong các
lị hơi cơng nghiệp, trong các lò sấy, lò sưởi và cả các hoạt động thường ngày.
Năm 2012 Châu Âu tiêu thụ 13 triệu tấn viên nén mùn cưa, dự đoán nhu cầu này

C
C

sẽ tăng lên đến 25-30 triệu tấn năm 2020. Năm 2010, viên nén mùn cưa nhập khẩu vào

R
L
T.

Châu Âu tăng 50% so với năm 2009. Trong bối cảnh nhu cầu của Trung Quốc và EU
rất lớn thì sản lượng xuất khẩu viên nén mùn cưa trên tồn thế giới trong năm 2015 có

DU

thể tăng từ 5-6 lần so với mức 13 triệu tấn. Hiện nay thị trường xuất khẩu sản phẩm
viên nén mùn cưa của Việt Nam trải rộng trên 5 quốc gia: Ấn Độ, Nhật Bản, Hàn
quốc, Trung Quốc, Italia. Và đang tiếp tục mở rộng trên bản đồ thế giới với sản lượng
xuất khẩu lên đến con số khủng hàng chục triệu tấn/năm. Để đáp ứng nhu cầu thị
trường xuất khẩu, thị trường trong nước cũng khá sôi động, hàng loạt các doanh
nghiệp sản xuất, thương mại mọc lên rải rác khắp đất nước. Những nơi sản xuất nhiều
viên nén mùn cưa ở nước ta là Đồng Tháp, Bình Dương, Vũng Tàu, Bình Định, Tiền
Giang, Hưng n, Hồ Bình, Đồng Nai. Đặc biệt là hai thành phố lớn Sài Gòn và Hà
Nội các khu công nghiệp, khu chế xuất gỗ phát triển kéo theo các doanh nghiệp sản
xuất viên nén mùn cưa phát triển .

SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 8


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

1.5
1.5.1

Sản phẩm viên ép mùn cƣa
Các dạng sản phẩm và thông số kỹ thuật của sản phẩm
Có hai dạng có thể sản xuất sản phẩm dạng củi thanh hoặc củi viên. Với thành

phần nguyên liệu từ mùn cưa được sản xuất b ng cách ép lấy vít xoắn để tạo thanh củi
hình trụ đường kính từ 85-90 mm, có thể dài 20-40cm.
Thơng số kỹ thuật :
Đường kính: 85 – 90 mm
Chiều dài: 20 – 40 cm
Độ ẩm: tối đa 8%
Nhiệt lượng: 4.300 – 4.600 kcal/kg
Hàm lượng tro: max 2%

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.6 Củi mùn cưa thanh

Viên mùn cưa được sản xuất 100% từ mùn cưa hoặc có thể có thêm chất kết
dính, sau khi trộn đều ở máy trộn được chuyển đến máy nén với áp suất cao. Mùn cưa
được ép thành viên. Các viên đạt độ nén và kích thước được đóng gói đưa vào sử

dụng. Toàn bộ hệ thống sản xuất này đều được qua dây chuyền tự động hóa từ lúc cho
mùn cưa vào bồn cho đến khi cho ra sản phẩm.
Thông số kỹ thuật:
Đường kính : 6-8 mm
Chiều dài viên nén : 40 mm max
Độ ẩm toàn phần : 10.8%
Độ ẩm : < 8% max
Nhiệt lượng: 4200÷4800 kcal/kg
Độ tro : 2.0% max

Hình 1.7 Củi mùn cưa viên
SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 9


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

1.5.2 Thành phần hóa học và tính chất vật lí của sản phẩm
Mùn cưa viên có thể xem là nguồn năng lượng mới có thể thay thế cho than đá,
nếu sử dụng trong lĩnh vực sản xuất nhiệt điện, lượng nhiệt sinh ra đủ lớn cho mục
đích phát điện liên tục và có thành phần cháy như sử dụng năng lượng truyền thống.
Chất hữu cơ chứa chủ yếu xenluloza, lignin và hemixenluloza chiếm đến 90%, ngồi
ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ 10% .hemixenluloza 15-25%
Lignin chiếm khoảng 15-30% và xenlulozơ chiếm khoảng 40-50%.
1.5.3 Một số hình ảnh về sản phẩm viên ép các loại

C

C

R
L
T.

Trấu ép viên

DU

Bã sắn ép viên

Lá thông
SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

Gỗ thông

Cùi ngô ép viên

Than bùn ép viên

Cành cây
GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Cây tùng
Trang 10


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

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

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.5 Máy ép viên của hãng Bliss

Hình 1.6 Máy ép viên của hãng Myang

SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 11


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.7Máy ép viên Kahl

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

SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 12


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

CHƢƠNG 2.

XÂY DỰNG NGUYÊN LÝ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Sự kết dính trong viên ép
Q trình sản xuất viên mùn cưa khơng cần hóa chất bên ngoài hoặc các chất phụ
gia. Đây là do ở trong gỗ có một chất tự nhiên gọi là lignin mà là như một chất kết
dính. Hơn nữa, viên mùn cưa được sản xuất từ mùn cưa sạch và tinh khiết và chip gỗ
đảm bảo khơng có bụi đất và làm cho nó rất sạch.
Là một phức hợp chất hóa học phổ biến được tìm thấy trong hệ mạch thực vật, chủ yếu
là giữa các tế bào, trong thành tế bào thực vật. Lignin là một trong các polymer hữu cơ
phổ biến nhất trên trái đất. Lignin có cấu trúc khơng gian 3 chiều, phức tạp, vơ định
hình, chiếm 15% đến 30% thành phần của gỗ. Lignin không phải là carbohydrate

C
C

nhưng có liên kết chặt chẽ với nhóm này để tạo nên màng tế bào giúp thực vật cứng
chắc và giịn, có chức năng vận chuyển nước trong cơ thể thực vật (một phần là để làm

R
L
T.

bền thành tế bào và giữ cho cây không bị đổ, một phần là điều chỉnh dòng chảy của
nước), giúp cây phát triển và chống lại sự tấn công của côn trùng và mầm bệnh. Thực

DU

vật càng già, lượng lignin tích tụ càng lớn. Hơn nữa, lignin đóng vai trị quan trọng

trong chu trình carbon, tích lũy carbon khí quyển trong mơ của thực vật thân gỗ lâu
năm, là một trong các thành phần bị phân hủy lâu nhất của thực vật sau khi chết, để rồi
đóng góp một phần lớn chất mùn giúp tăng khả năng quang hợp của thực vật.
Từ kết quả thí nghiệm trường đại học khoa học nơng nghiệp của Thụy Điển có kết quả
như bảng dưới: Theo bảng 4[6, trang 31].
Bảng 2.1
Áp lực(Mpa)

Hàm lượng hơi ẩm vật liệu thô(%)
2,9

3,6

4,4

5,0

6,1

7.1

8,0

200

0.99

1.00

1.00

1.02

1.06

1.04

1.02

250

1.02

1.04

1.04

1.07

1.08

1.07

1.06

300

1.04

1.05

1.05

1.08

1.09

1.08

1.08

350

1.07

1.07

1.07

1.09

1.13

1.11

1.10

400

1.07

1.08

1.08

1.12

1.14

1.13

1.11

450

1.15

1.15

1.16

1.18

1.15

1.13

1.11

SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 10


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

Với thông số kỹ thuật ta lựa chọn cho viên ép độ ẩm 8%, khối lượng riêng 1,1g/cm3 từ
bảng ta tra được áp suất ép cần thiết để ligin có thể kết dính lại với nhau ở áp suất ép
350Mpa.
2.2 Mục đích và yêu cầu kỹ thuật của máy ép
a. Mục đích của quá trình ép
Ép tạo hình sản phẩm là quá trình tác động lực cơ học vào vật liệu để liên kết các
phần tử vật thể ở dạng rời rạc thành những sản phẩm đạt u cầu về hình dạng, kích
thước, khối lượng và sức bền theo yêu cầu để có thể bảo quản hoặc vận chuyển nó đến
nơi tiêu thụ.
Đối với một số loại sản phẩm việc ép tạo hình là cần thiết như mùn cưa, ép trấu,
ép đậu phụ, bơ, bánh qui, mì sợi, ép viên thức ăn cho vật ni… Khi sản phẩm có hình

C
C

dạng thích hợp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho những quá trình tiếp theo như phơi sấy,
nướng hoặc bao gói, vận chuyển và bảo quản. Đặc biệt khi sản phẩm có hình dáng

R
L
T.

đẹp, kích thước và khối lượng phù hợp với khả năng tiêu thụ sẽ thu hút ,kích thích sức
mua của người tiêu dùng.
b. Yêu cầu kỹ thuật

DU

Máy phải đảm bảo các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng như năng suất, hiệu quả cao,
đảm bảo độ tin cậy cao, khả năng làm việc tốt, an toàn trong sử dụng cũng như dễ vận
hành, đảm bảo tính cơng nghệ và kinh tế.
Sản phẩm phải đảm bảo được các tiêu chuẩn về kích thước, khối lượng, độ chặt, độ
bền đồng thời phải tạo ra hình dáng đẹp, mới lạ nh m kích thích nhu cầu và thị hiếu
của người dùng.
2.3 Các nguyên lý ép tạo hình sản phẩm
Việc tạo hình sản phẩm có thể tiến hành thủ công với những công cụ đơn giản.
Trong cơng nghiệp, việc tạo hình cho sản phẩm thường được cơ khí hóa và tự động
hóa. Dựa trên u cầu về thành phẩm và trạng thái vật l của nguyên liệu người ta có
thể chọn một trong các nguyên tắc tạo hình sau đây:
+ Nguyên tắc nén ép: Dùng áp lực để nén ép nguyên liệu thành hình dạng nhất định
hoặc thành băng dải rồi cắt viên.
+ Nguyên tắc dập khn: Dùng khn có hình mẫu được lựa chọn dập xuống khối sản
phẩm chia chúng thành từng phần có hình dạng nhất định.
SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 11


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

Khi nén ép hoặc dập khuôn, để liên kết được các phần tử vật liệu dạng bột rời, dạng
bột nhuyễn, dạng rắn lỏng, tùy thuộc vào độ ẩm của nguyên liệu mà trị số áp lực ép
khác nhau và độ ẩm đạt tối thiểu là 20(30)%. Trong một số trường hợp để giảm áp lực
ép người ta có thể gia nhiệt ở nhiệt độ cao trên điểm nóng chảy của hỗn hợp. Dưới tác
dụng của nhiệt độ cao hỗn hợp chuyển từ pha rắn sang pha lỏng có độ nhớt cao, khi hạ
nhiệt độ chúng lại chuyển từ pha lỏng về rắn.
Về cấu tạo bộ phận ép chủ yếu là vít xoắn, piston, trục cán, bộ phận chứa tải là
khn có dạng trụ, phẳng, cầu…
Phƣơng pháp ẩm: hỗn hợp nguyên liệu có độ ẩm 35-50% với độ ẩm ban đầu 12-14%,
được làm ẩm b ng nước nóng 70-80 độ C. Khi nguyên liệu được ép hay đùn ra khỏi
khn ép sẽ có độ ẩm tới 17%, Nhiệt độ tới 80 độ C. Sau khi ép, các viên phải được

C
C

làm lạnh và khô, tới nhiệt độ 50-60 độ C và độ ẩm nhỏ hơn 14%.

Phƣơng pháp khơ: có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp ẩm, khơng cần sấy

R
L
T.

viên. Kích thước các viên thường có dạng cầu, trụ,…với đường kính 3-20mm, hình trụ
có bề cao 10-30mm, khối lượng riêng 1000-1300kg/m3.

DU

Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình ép có thể chia ra 2 nhóm:
Nhóm 1: Những yếu tố đặc trưng cho tính chất cơ l của sản phẩm.

Mô đun ép, đặc trưng cho khả năng của sản phẩm khi bị ép chặt dưới ảnh
hưởng của áp suất ngoại, bỏ qua tổn thất áp suất do ma sát, yếu tố này ở trong
khoảng áp suất nào đó là một đại lượng khơng đổi và phụ thuộc vào loại sản
phẩm, cấu trúc của nó và kích thước thành phần hạt của nó.
Hệ số áp suất bền, là tỷ số giữa áp suất bề mặt bên của vật liệu ép với áp suất ép
tác dụng thẳng đứng.
Độ ẩm, nhiệt độ và thành phần cỡ hạt sản phẩm.
Nhóm 2: Là những yếu tố đặc trưng cho điều kiện ép.
Áp suất riêng.
Ma sát của vật liệu với dụng cụ ép, đại lượng đó phụ thuộc vào tính chất của
sản phẩm và trạng thái bề mặt của dụng cụ ép.
Hình dạng bánh ép và tương quan kích thước của nó.
Chế độ ép, có thể là chu kỳ hay liên tục.
Số bề mặt của bánh ép trực tiếp chịu áp suất ép.
SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 12


Thiết kế máy ép viên mùn cưa

2.4 Các bƣớc sản xuất viên mùn cƣa
Để làm được những sản phẩm viên nén mùn cưa hay viên nén gỗ chất lượng, đạt
tiêu chuẩn theo yêu cầu. Viên mùn cưa được sản xuất qua 5 bước cơ bản từ nghiền
nguyên liệu đến tạo độ ẩm, tạo hình, làm mát và đóng gói thành phẩm với chi tiết các
bước như sau:
Bước 1: Nghiền nguyên liệu
Nguyên liệu sản xuất viên nén gỗ khá đa dạng từ vụn mùn cưa khi xẻ gỗ, miếng gỗ

vụn, tre nứa, dăm bào đến vỏ đậu phộng, thân cây ngô… Tất cả những nguyên liệu này
đều có thể sử dụng để làm viên nén mùn cưa. Tuy nhiên, do đặc trưng của các dòng
máy nén viên gỗ nên để sản phẩm viên gỗ nén đạt chất lượng tốt nhất, kích thước của
nguyên liệu đầu vào không được lớn hơn 5mm. Do vậy, những ngun liệu đầu vào có

C
C

kích thước lớn như miếng gỗ, thân cây, vỏ đậu phộng,... sẽ được đưa qua máy nghiền
để nghiền thành những mảnh mùn cưa có kích thước nhỏ, đều và phù hợp.

R
L
T.

DU

Hình 2.1 Nghiền nguyên liệu thành mùn cưa
Bước 2 : Cân b ng độ ẩm thích hợp cho mùn cưa
Mùn cưa sau khi đi qua máy nghiền nguyên liệu còn phải qua một bước nữa trước khi
đến với máy nén tạo hình viên nén mùn cưa đó là máy cân b ng độ ẩm. Thông thường,
các nguyên liệu đầu vào dùng để sản xuất viên nén mùn cưa khá đa dạng, có thể là
thân cây gỗ đã phơi khơ, cũng có thể là những cảnh cây còn tươi mới được cắt,... tất cả

SVTH: Nguyễn Quyết - Lớp:14C1B

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 13