(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

C

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

C

ĐỀ TÀI:

D

U

T-

LR

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY XỬ LÝ RÁC THẢI
HỮU CƠ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT THỨC ĂN CHO
TRÙN QUẾ VÀ PHÂN BĨN HỮU CƠ
Người hướng dẫn:

TS. LÊ HỒI NAM

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN NGỌC CHI

Số thẻ sinh viên:

101140010

Lớp:

14C1A

Sinh viên thực hiện:

HỒNG ĐÌNH TRUNG

Số thẻ sinh viên:

101140061

Lớp:

14C1A

Đà Nẵng, 05/2019


TÓM TẮT
“THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY XỬ LÝ RÁC HỮU CƠ ỨNG DỤNG SẢN
XUẤT THỨC ĂN CHO TRÙN QUẾ VÀ PHÂN BÓN HỮU CƠ”
Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi

MSSV: 101140010 Lớp: 14C1A

Họ tên sinh viên: Hồng Đình Trung

MSSV: 101140061 Lớp: 14C1A

Khoa: Cơ khí

Ngành: Cơng nghệ Chế tạo máy

GV hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam
GV duyệt: TS. Đặng Phước Vinh
NỘI DUNG ĐỀ TÀI

C

1. Nhu cầu thực tế của đề tài
Giải quyết sự ảnh hưởng xấu của rác thải hữu cơ đối với môi trường. Ứng dụng
việc xử lý nguồn rác thải hữu cơ đó vào phục vụ chăn ni trùn quế và sản xuất phân

C

bón hữu cơ.
2. Phạm vi nghiên cứu đề tài

U

T-

LR

Trên cơ sở thiết kế tiến hành chế tạo máy thực tế.
3. Nội dung đề tài đã thực hiện
 Thuyết minh: 01 bản;
 Số bản vẽ: 05 bản;
 Mơ hình: 01 máy.

D

4. Kết quả đạt được

 Phần lý thuyết tìm hiểu:
 Tổng quan về sản phẩm và nhu cầu;
 Phân tích phương án thiết kế;
 Tính tốn - thiết kế máy;
 Chế tạo;
 Vận hành và bảo dưỡng.
 Phần mơ hình:
Đã hồn thiện máy như trong tính tốn thuyết minh và tiến hành chạy thử nghiệm
thành cơng.
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2019
Nhóm sinh viên thực hiện:

Nguyễn Ngọc Chi & Hồng Đình Trung


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

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT
Họ tên sinh viên
1
Nguyễn Ngọc Chi
2
Hồng Đình Trung

Số thẻ SV
101140010
101140061

Lớp
14C1A
14C1A

Ngành
Cơng nghệ Chế tạo máy
Công nghệ Chế tạo máy

1. Tên đề tài đồ án
Thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế
và phân bón hữu cơ.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu
- Nguyên liệu: Rau, quả, các loại rác hữu cơ

- Năng suất: Cắt 200 kg/h

Hồng Đình Trung

LR

2

Nội dung
- Tìm hiểu đề tài, tham khảo sách, tài liệu tìm ra cơng
thức tính.
- Tính tốn thiết kế hồn thiện thuyết minh

T-

a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
1
Nguyễn Ngọc Chi

C

4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn

C

- Số vịng quay của dao: n = 2800 v/ph

U

5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ )

D

a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
1

Nguyễn Ngọc Chi

2

Hồng Đình Trung

Nội dung
- 1 Bản vẽ tổng thể máy cắt (A0)
- 1 Bản vẽ tổng thể máy ly tâm (A0)
- 1 Bản vẽ chế tạo các chi tiến của máy băm thức ăn
chăn nuôi (A0)
- 1 Bản vẽ các phương án thiết kế (A0)

6. Họ tên người hướng dẫn:
TS. Lê Hoài Nam

Phần/ Nội dung:
Giám sát, kiểm tra quá trình thực hiện

7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01/01/2019

8. Ngày hoàn thành đồ án:
Trưởng Bộ mơn Chế tạo máy

PGS.TS. Lưu Đức Bình

25/05/2019
Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2019
Người hướng dẫn

TS. Lê Hoài Nam


LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án tốt nghiệp là một học phần lớn mỗi sinh viên phải hoàn thành trước khi ra
trường. Đồ án tốt nghiệp giúp sinh viên củng cố kiến thức đã học, nắm vững quy trình
cơng nghệ, quy trình chế tạo. Là yêu cầu lớn mỗi sinh viên cần trải qua trước khi ra
trường, trước khi trở thành tân kỹ sư, trước khi đi làm.
Với đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn
cho trùn quế và phân bón hữu cơ”
Vận dụng những học phần liên quan, những kiến thức được các thầy truyền đạt
vào q trình thiết kế, tính tốn. Tuy đã có nhiều nỗ lực, nhưng do kiến thức cịn hạn
chế, và chưa có nhiều kinh nghiệm nên chắc chắn chúng em khơng tránh khỏi sai sót.
Chúng em kính mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy, cơ để chúng em có thể hồn

C

thiện hơn đề tài này.

C

Em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo trong trường Đại học Bách

LR

khoa, trong khoa Cơ Khí, đặc biệt là các thầy đã trực tiếp hướng dẫn em trong đề tài

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2019
Sinh viên thực hiện

D

U

T-

tốt nghiệp này.

Nguyễn Ngọc Chi&Hoàng Đình Trung


CAM ĐOAN
Tên đề tài: “Thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất
thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ”
GVHD: TS. Lê Hồi Nam
SVTH: Hồng Đình Trung
Lớp: 14C1A
MSSV: 101140061
Địa chỉ: K878, Tơn Đức Thắng, Hòa Khánh Bắc, Liên Chiểu, Đà Nẵng.
Điện thoại liên lạc: 0326278892
Email:

C

Ngày nộp đề tài tốt nghiệp: 25/5/2019
Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp này là cơng trình do nhóm của

C

chúng tơi gồm Nguyễn Ngọc Chi và Hồng Đình Trung cùng nhau nghiên cứu thực

LR

hiện. Chúng tôi không sao chép hoặc lấy ý tưởng của ai mà khơng được sự cho phép
hoặc trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ sự sai phạm nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn

D

U

T-

trách nhiệm”.

Sinh viên thực hiện

Hồng Đình Trung


CAM ĐOAN
Tên đề tài: “Thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất

thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ”
GVHD: TS. Lê Hoài Nam
SVTH: Nguyễn Ngọc Chi
Lớp: 14C1A
MSSV: 101140010
Địa chỉ: K144/80 Nguyễn Lương Bằng, Hòa Khánh Bắc, Liên Chiểu, Tp Đà
Nẵng
Điện thoại liên lạc: 09359407715
Ngày nộp đề tài tốt nghiệp: 25/5/2019

C

Email:

C

Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp này là cơng trình do nhóm của

LR

chúng tơi gồm Nguyễn Ngọc Chi và Hồng Đình Trung cùng nhau nghiên cứu thực
hiện. Chúng tôi không sao chép hoặc lấy ý tưởng của ai mà khơng được sự cho phép

U
D

trách nhiệm”.

T-

hoặc trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ sự sai phạm nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Chi


MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn

i

Lời cam đoan liêm chính học thuật

ii

Mục lục

iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ

iv

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VÀ NHU CẦU ................................................. 1
1.1. Một số phương pháp xử lý rác hữu cơ ................................................................................. 1
1.1.1. Phương pháp chôn lấp...................................................................................................... 1

C

1.1.2. Phương pháp ủ đống ........................................................................................................ 1

C

1.1.3. Phương pháp cơ học ......................................................................................................... 2

LR

1.2. Một số phương pháp tách nước cơ học ............................................................................... 4
1.2.1. Phương pháp ly tâm.......................................................................................................... 4
1.2.2. Phương pháp ép, nén ........................................................................................................ 4

T-

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ............................................................ 5

U

2.1. Cơ sở lý thuyết cắt thái ........................................................................................................ 5

D

2.2. Phân tích phương án thiết kế máy xử lý rác ........................................................................ 7
2.2.1. Yêu cầu đối với máy thiết kế ............................................................................................. 7
2.2.2. Các phương án chế tạo máy cắt ....................................................................................... 7
2.2.2.1. Phương án thái băm ...................................................................................................... 7
2.2.2.2. Các phương án truyền động cho dao ............................................................................ 9

2.2.3. Các phương án chế tạo máy ly tâm ................................................................................ 10
2.2.4. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế máy cắt ........................................................ 11
2.2.4.1. Lựa chọn phương án thái băm tối ưu nhất .................................................................. 11
2.2.4.2. Lựa chọn phương án truyền động cho dao .................................................................. 11
2.2.4.3. Lựa chọn hình dáng dao .............................................................................................. 11
2.3. Phân tích phương án thiết kế máy tách nước ..................................................................... 11
2.3.1. Yêu cầu đối với máy thiết kế ........................................................................................... 11
2.3.2. Các phương án chế tạo máy tách nước .......................................................................... 12
2.3.2.1. Phương pháp ly tâm tách nước.................................................................................... 12


2.3.2.2. Phương pháp nén tách nước ........................................................................................ 13
2.3.3. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế ...................................................................... 14
CHƯƠNG III: TÍNH TỐN - THIẾT KẾ ............................................................................... 16
3.1. Tính tốn thiết kế máy cắt ................................................................................................. 16
3.1.1. Sơ đồ công nghệ ............................................................................................................. 16
3.1.2. Tính tốn lực cắt và cơng suất động cơ .......................................................................... 16
3.1.2.1. Số vòng quay của trục ................................................................................................. 16
3.1.2.2. Sức cản lực cắt thái trung bình ................................................................................... 17
3.1.3. Thiết kế trục .................................................................................................................... 19
3.1.3.1. Các thông số đã biết .................................................................................................... 19
3.1.3.2. Chọn vật liệu chế tạo ................................................................................................... 20
3.1.3.3. Tính sơ bộ đường kính trục ......................................................................................... 20
3.1.3.4. Tính gần đúng trục ...................................................................................................... 20

C

3.1.3.5. Tính mối ghép then bằng ............................................................................................. 26

C

3.1.4. Thiết kế gối đỡ trục ......................................................................................................... 27

LR

3.1.4.1. Tính tốn và chọn ổ trục .............................................................................................. 27
3.1.4.2. Chọn ổ theo khả năng tải động.................................................................................... 28

T-

3.2. Tính tốn thiết kế máy ly tâm tách nước ........................................................................... 29
3.2.1. Tính tốn sơ bộ ............................................................................................................... 29

U

3.2.2. Cơng suất máy ................................................................................................................ 30

D

3.2.3. Tính bộ truyền đai .......................................................................................................... 32
3.2.3.1. Thơng số ban đầu ........................................................................................................ 32
3.2.3.2. Chọn loại đai ............................................................................................................... 33
3.2.3.3. Đường kính bánh đai ................................................................................................... 33
3.2.3.4. Chọn khoảng cách trục ................................................................................................ 34
3.2.3.5. Tính chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A ..................................................... 34
3.2.3.6. Kiểm nghiệm góc ơm ................................................................................................... 35
3.2.3.7. Định kích thước chủ yếu của bánh đai ........................................................................ 35
3.2.3.8. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên bánh đai ........................................... 36
CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO ........................................................................................................ 37
4.1. Thiết kế bản vẽ chế tạo mơ hình máy cắt .......................................................................... 37

4.1.1. Chế tạo lưỡi dao ............................................................................................................. 38
4.1.2. Chế tạo thùng băm.......................................................................................................... 39
4.1.3. Chế tạo trục .................................................................................................................... 40


4.1.3.1. Lập quy trình cơng nghệ, chọn máy, chọn dao............................................................ 41
4.1.3.2. Tra lượng dư cho từng bước công nghệ ...................................................................... 44
4.1.3.3. Tra chế độ cắt cho từng bước công nghệ .................................................................... 45
4.1.4. Chế tạo nắp thùng băm thức ăn...................................................................................... 48
4.2. Chế tạo mơ hình máy ly tâm .............................................................................................. 50
4.2.1. Chế tạo lưới ly tâm ......................................................................................................... 51
4.3. Hình ảnh thực tế ................................................................................................................ 52
KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 53

D

U

T-

LR

C

C

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 54


MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài
Kinh tế đất nước đang chuyển hướng chú trọng cơng nghiệp hóa, dịch vụ. Tuy
nhiên nền nơng nghiệp đóng một vai trị quan trọng, đặc biệt là các ngành nông nghiệp
gắn với vấn đề môi trường. Việc xử lý rác thải đang là vấn đề đau đầu đối với các
ngành chức năng. Nhưng nếu kết hợp được vấn đề xử lý rác thải và ứng dụng để phát
triển kinh tế thì đó là một bước đi thành công và bền vững trong tương lai.
Từ lý do xử lý rác thải hữu cơ từ các chợ, resort, nhà hàng và nghiên cứu yêu cầu
của lĩnh vực chăn ni trùn quế. Nhóm sinh viên chúng em quyết định đi đến lựa chọn

C

đề tài: “Thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn

C

quế và phân bón hữu cơ”. Khi máy được chế tạo và đi vào hoạt động sẽ giải quyết
phân bón hữu cơ theo yêu cầu.
2. Mục đích nghiên cứu

LR

được các vấn đề mơi trường và đáp ứng mà lĩnh vực chăn nuôi trùn quế và sản xuất

T-

“Thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn

U

quế và phân bón hữu cơ” sẽ giải quyết được các vấn đề môi trường do rác thải hữu cơ

D

gây ra, tiết kiệm chi phí mua thức ăn cho trùn quế, sản xuất phân bón hữu cơ. Qua đó
tạo điều kiện phát triển kinh tế của các hộ nông dân.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Các loại máy phục vụ cho việc chế biên thức ăn chăn nuôi, máy xử lý rác, máy li
tâm tách nước.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo các kết cấu và các bộ phận cơ khí;
- Nghiên cứu tính chọn các bộ truyền trong cơ khí;
- Nghiên cứu tính chọn loại động cơ điện.


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 3.1 Kích thước sơ bộ chiều dài trục
Bảng 3.2 Khoảng cách sơ bộ giữa các điểm đặt lực
Bảng 3.3 Hệ số kích thước xét ảnh hưởng của tiết diện trục đến giới hạn mỏi
Bảng 3.4 Kích thước ổ lăn
Hình 1.1. Bãi chon lấp rác hữu cơ
Hình 1.2. Một hình thức ủ đống
Hình 1.3. Máy nghiền 2 trục HITECH
Hình 1.4. Cây chuối đã được băm
Hình 1.5. Máy ly tâm thẳng đứng, nằm ngang

C

Hình 1.6. Máy ly tâm nằm ngang

Hình 2.2. Góc cắt trượt

LR

Hình 2.1. Các trường hợp cắt thái

C

Hình 1.7. Máy nén tách nước

T-

Hình 2.3. Các thơng số của dao lưỡi thẳng

U

Hình 2.4. Góc cắt trượt của dao lưỡi cong

D

Hình 2.5. Dao cắt
Hình 2.6. Thanh trượt

Hình 2.7. Tay quay thanh truyền
Hình 2.8. Hai cánh tay địn
Hình 2.9. Trục mang dao thẳng đứng
Hình 2.10. Trục mang dao nằm ngang
Hình 2.11. Phương án trục máy ly tâm nằm thẳng đứng

Hình 2.12. Phương án trục máy nằm ngang
Hình 2.13. Máy ly tâm tách nước trục thẳng đứng
Hình 2.14. Máy ly tâm tách nước trục nằm ngang
Hình 2.15. Máy nén trục nằm ngang
Hình 2.16. Máy trục thẳng đứng
Hình 2.1. Máy trục thẳng đứng


Hình 3.1. Sơ đồ cơng nghệ của máy cắt
Hình 3.2. Kích thước chiều dài trục
Hình 3.3. Khoảng cách giữa các lưỡi cắt
Hình 3.4. Momen trên AE
Hình 3.5. Momen trên AF
Hình 3.6. Momen trên BG
Hình 3.7. Biểu đồ momen
Hình 3.8. Kích thước rãnh then trên trục
Hình 3.9. Sơ đồ tính trục
Hình 3.10. Xác định góc α
Hình 3.11. Lưới tách nước
Hình 3.12. Bộ phận tách nước

Hình 3.15. Thơng số đai
Hình 3.16. Khoảng cách trục A

LR

C

Hình 3.14. Bộ truyền đai

C

Hình 3.13. Sơ đồ tính tải trọng tĩnh

T-

Hình 3.17. Kích thước của bánh đai

U

Hình 4.1. Bản vẽ tổng thể máy cắt

D

Hình 4.2. Kích thước dao băm

Hình 4.3. Kích thước thùng băm
Hình 4.4. Kích thước ra phơi của thùng băm
Hình 4.5. Hình dạng, kích thước của trục
Hình 4.6. Ngun cơng 1
Hình 4.7. Ngun cơng 2
Hình 4.8. Ngun cơng 3
Hình 4.9. Ngun cơng 4
Hình 4.10. Hình dạng, kích thước nắp đậy thùng băm thức ăn
Hình 4.11. Bản vẽ tổng thể máy ly tâm
Hình 4.12. Kích thước phôi ban đầu


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VÀ NHU CẦU

1.1. Một số phương pháp xử lý rác hữu cơ
1.1.1. Phương pháp chôn lấp
Dựa vào hoạt động phân hủy của vi sinh vật nhằm phân hủy rác hữu cơ. Rác
được chon lấp trong các bãi tập trung, sau một thời gian, vi sinh vật sẽ phân hủy chúng
thành các chất khác. Tuy nhiên để quá trình diễn ra nhanh chóng thì cần tạo điều kiện

U

T-

LR

C

C

tốt nhất cho q trình phát triển của vi sinh vật.

D

Hình 1.1. Bãi chơn lấp rác hữu cơ

Ưu điểm: đơn giản, có thể áp dụng ở những vùng có diện tích đất rộng, chi phí
cho việc xử lý thấp.
Nhược điểm: việc xử lý phân hủy một số chất hữu cơ phải trải qua quá trình phức
tạp. Phụ thuộc vào quá trình phân hủy của vi sinh vật nên thời gian phân hủy lâu.
Trong quá trình phân hủy có thể gây ra một số chất ảnh hưởng đến môi trường, ô
nhiễm nguồn nước. Đặc biệt tốn diện tích cho các hố chơn lấp.

1.1.2. Phương pháp ủ đống
Đây là một trong những hình thức xử lý với quy mô nhỏ và được coi là đơn giản
nhất. Rác được ủ thành luống hoặc đống và oxy được tiêu thụ dần với nhiệt độ có thể
lên đến 70 độ C. Đống ủ phải được trát kín, nếu khơng được trát kín thì phải đào xới
đống rác theo định kỳ để cung cấp đủ oxy vào bên trong. Hỗn hợp sau khi ủ xong sẽ
tương đương với mùn tự nhiên, có thể được sử dụng làm phân bón hữu cơ.
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hoài Nam

1


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Hình 1.2. Một hình thức ủ đống
Ưu điểm: phương pháp ủ một cách tự nhiên, có thể làm phân bón hữu cơ sau khi

C

ủ. Phù hợp với quy mơ nhỏ, hộ gia đình, khơng tốn chi phí.

C

Nhược điểm: quy mô quá nhỏ so với yêu cầu đặt ra, thời gian chờ đợi phân hủy
1.1.3. Phương pháp cơ học

T-

a. Phương pháp nghiền

LR

tương đối lâu. Trong quá trình ủ sinh ra khí gây mơ nhiễm khơng khí.

U

Nghiền là phương pháp cơ học. Nguyên lý của phương pháp nghiền này là sử
dụng lực cơ học từ hai dao nghiền. Dao nghiền được chế tạo có các cạnh sắc ăn khớp

D

khít với nhau nhằm nghiền nguồn nguyên liệu đầu vào thành các mảnh nhỏ.

Hình 1.3. Máy nghiền 2 trục HITECH
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hồi Nam

2


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Ưu điểm: có thể được áp dụng sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực từ nghiền rác hữu
cơ đến rác vô cơ, công suất máy lớn. Sử dụng, vận hành dễ dàng, sử dụng điện là
nguồn nguyên liệu rẻ, dễ cung cấp.
Nhược điểm: chế tạo khó khăn, chi phí lớn. Cơng suất máy q lớn khơng phù
hợp với u cầu đặt ra là máy có cơng suất phù hợp với các nhà hàng, resort, có cơng
suất 200kg/h và chi phí thấp.

b. Phương pháp cắt, băm
Cắt, băm là phương pháp cơ học. Nguyên lý của phương pháp là sử dụng lực cơ
học của dao được truyền từ động cơ để làm thay đổi nguyên liệu về hình dạng, kích
thước. Lưỡi dao tác động vào vật băm theo phương vng góc, cạnh sắc của lưỡi dao
đi vào và chia vật băm ra làm các phần khác nhau. Trong sản xuất nơng nghiệp ngun
liệu thường là mềm tính đàn hồi không cao nên thường áp dụng phương thức này.

C

Nguyên liệu sau khi được cắt băm được mang đi ủ, giúp quá trình phân hủy thành

C

phân hữu cơ được diễn ra nhanh hơn hoặc liệu sau khi được cắt ra có thể mang đi lên

D

U

T-

LR

men làm thức ăn trùn quế.

Hình 1.4. Cây chuối đã được băm
Ưu điểm: dễ chế tạo, giá thành không cao. Nguồn nguyên liệu ra được đưa đi xử
lý, sử dụng dụng được nhanh. Phù hợp với quy mô của các resort, nhà hàng. Sử dụng
nguồn điện điều khiển, nên dễ dàng cung cấp, vận hành đơn giản, việc sửa chữa, bảo
trì, thay thế khi hư hỏng diễn ra nhanh chóng.

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hoài Nam

3


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Nhược điểm: Phương pháp khơng thể áp dụng được ở quy mô lớn. Chỉ xử lý
được nguồn nguyên liệu đầu vào là rác hữu cơ như rau, củ quả, các loại rau có độ đàn
hồi khơng cao. Nếu nguồn nguyên liệu vào cứng thì dễ gây mẻ, gãy lưỡi dao.
1.2. Một số phương pháp tách nước cơ học
1.2.1. Phương pháp ly tâm
Nguyên lý: động cơ truyền động cho roto quay, khi roto quay sinh ra lực ly tâm,
liệu được giữ lại còn nước theo các lỗ lưới đi ra ngồi. Có thể sử dụng ly tâm với trục

LR

C

C

thẳng đứng hoặc nằm ngang tùy theo mục đích sử dụng.

Hình 1.5. Máy ly tâm thẳng đứng

Hình 1.6. Máy ly tâm nằm ngang

T-

Ưu điểm: nước được tách ra dễ dàng. Kết cấu đơn giản. Được sử dụng rộng rãi
trong các sinh hoạt như tủ giặc, máy xay bột đậu …

D

rất khó khăn.

U

Nhược điểm: liệu được giữ lại trong máy nên đối với rác thì lấy ra bằng thủ cơng
1.2.2. Phương pháp ép, nén
Nguyên lý: sử dụng nguyên lý thay đổi về thể tích. Liệu được đưa và ở đầu to
hơn và nén lại ở đầu nhỏ, nước được tách ra cịn liệu thì ở lại. Có thể sử dụng bộ vít
tải, bộ nén tương tự xilanh thủy lực để nén liệu.

Hình 1.7. Máy nén tách nước
Ưu điểm: sử dụng nguyên lý đơn giản, hiệu quả hơn các máy ly tâm.
Nhược điểm: chế tạo bộ trục vít nén phi tiêu chuẩn nên khó khăn, chi phí đắt.
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hồi Nam

4


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1. Cơ sở lý thuyết cắt thái
Theo Viện sĩ Gơriatskin V.P [1] có hai trường hợp cắt thái là cắt thái có trượt và

C

cắt thái khơng có trượt.

Hình 2.1. Các trường hợp cắt thái

C

- Cắt thái khơng có trượt (chặt bổ): Khi cắt thái góc nhị diện của dao (cạnh sắc

LR

AB) di chuyển theo phương p vng góc với cạnh đó.
- Cắt thái có trượt: Khi cắt, cạnh sắc AB của dao di chuyển theo hai hướng vng

T-

góc nhau: vừa theo hướng x là hướng cắt pháp tuyến, vừa theo hướng y là hướng cắt

U

tiếp tuyến. Tức tổng hợp chuyển động theo hướng z.

D

Q trình trên có thể đươc giải thích như sau: Lưỡi dao dù sắc đến mấy thì cũng

có hình dạng lưỡi cưa với các răng cưa cực nhỏ. Do đó khi di chuyển theo hướng tiếp
tuyến Y tức có trượt thì lưỡi dao đóng vai trị như một lưỡi cưa cưa đứt vật thái.
Ngược lại nếu lưỡi dao chỉ cắt theo hướng pháp tuyến đó là quá trình cắt thái bằng
nêm lực cắt sinh ra chỉ để khắc phục ứng suất nén để cắt vật thể. Khi cắt có trượt một
phần lực cắt sẽ dùng để khắc phục ứng suất kéo, nhờ đó tổng hợp lực cắt thái sẽ nhỏ.

𝜏

Hình 2.2: Góc cắt trượt
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hồi Nam

5


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Tỷ số

𝑣𝑡
𝑣𝑛

= 𝑡𝑎𝑛𝜏 gọi là hệ số trượt, góc 𝜏 gọi là góc trượt.

Ảnh hưởng của hình dạng dao đến hiệu quả cắt thái.
- Xét trường hợp dao lưỡi thẳng quay tròn vật thái đứng yên. Vận tốc các điểm
trên lưỡi dao có giá trị 𝑣 = 𝜔. 𝑟, tuy nhiên giá trị này là khác nhau do vị trí r của các

LR

C

C

điểm với tâm quay là khác nhau.

Hình 2.3. Các thơng số của dao lưỡi thẳng
vt
vn

U

cắt thái nằm ở xa tâm quay.

= tanτ cũng không cố định mà giảm dần khi các điểm

T-

Tương tự hệ số trượt

D

- Xét trường hợp dao lưỡi cong quay tròn vật thái đứng n

Hình 2.4. Góc cắt trượt của dao lưỡi cong

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hoài Nam

6


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Khi dao quay góc 𝝉 hầu như không thay đổi về độ lớn và được chọn trong các
giới hạn cho phép thuận lợi nhất đối với hiện tượng cắt thái trượt. Mức tiêu thụ năng
lượng của loại dao này bé hơn các loại dao lưỡi thẳng. Tuy nhiên khuyết điểm của loại
dao này là khó chế tạo và kém bền.
2.2. Phân tích phương án thiết kế máy xử lý rác
2.2.1. Yêu cầu đối với máy thiết kế
- Đảm bảo an toàn cho người sử dụng;
- Dễ chế tạo, giá thành máy thấp;
- Đảm bảo năng suất 200 kg/h;
- Máy có độ cứng vững cao, dễ dàng di chuyển tới các vị tri khác nhau;
- Dễ tháo lắp khi sửa chữa hoặc vệ sinh.
2.2.2. Các phương án chế tạo máy cắt

C

2.2.2.1. Phương án thái băm

C

Các cơ cấu thái băm hiện nay rất nhiều loại sử dụng phổ biến trong mọi lĩnh vực.

LR

Trong lĩnh vực cắt thái băm nông sản, rau cỏ hiện nay với nhiều loại máy chuyên dụng

với nhiều cơ cấu cắt khác nhau. Tuy nhiên các cơ cấu cắt cơ bản thường dùng ba loại

T-

cơ cấu cắt sau đây.

- Cơ cấu quay: Dạng này là dao được lắp trên đĩa dao (dạng phẳng) hoặc trên

U

trống dao (dạng trống, trụ) chuyển động quay tạo lực cắt và cắt, thái, băm vật thái

D

thành các lát, khúc hoặc nhỏ hơn tuỳ vào cơ cấu cấp liệu và yêu cầu sản xuất. Hiện nay
dạng cắt thái này rất phổ biến do kết cấu nhỏ gọn mà năng xuất tương đối cao.

Hình 2.5. Dao cắt
- Cơ cấu tịnh tiến qua lại: Cơ cấu cắt này là dao chuyển động qua lại của hai lưỡi
dao hoặc bàn dao, khi chuyển động qua lại vật thái băm được đưa vào giữa và với lực
tác động sẽ cắt đứt vật thái. Cơ cấu cắt thái kiểu này thường sử dụng hai bàn dao thiết kế
kiểu răng lược chuyển động tịnh tiến qua lại bề mặt nhau nên lực cắt được chia đều nên
hiệu quả hơn đối với các vật thái mảnh dạng thanh (lúa, ngô, cỏ, rau…). Loại thái băm
này hiện nay chủ yếu được sử dụng trong công tác thu hoạch (gặt lúa, cắt cỏ…). Trong
cơng tác chế biến nơng sản ít được sử dụng vì khó chế tạo và năng xuất khơng cao.

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hoài Nam

7


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Hình 2.6. Thanh trượt

C

Hình 2.7. Tay quay thanh truyền

C

- Dạng dao động: là dạng cắt thái mà dao thái dao động qua lại theo phương nhất

LR

định, vật thái đưa vào và với với lực nghiến của lưỡi dao vật thái sẽ được cắt đứt. Loại
này thiết kế hai lưỡi dao (dạng chiếc kéo) hay một một lưỡi dao và một tấm kê, vật thái

T-

đưa vào giữa được nghiến đứt bởi lực cắt của cạnh sắc của lưỡi dao. Loại cắt thái kiểu
này ít được sử dụng vì nếu sử dụng thì chủ yếu là thủ cơng (dao cắt thuốc, kéo cắt…)

U

năng xuất rất thấp chủ yếu dùng trong nhưng cơng việc có khối lượng ít. Nếu áp dụng cơ

D

giới sẽ tăng được năng xuất nhưng vì đây là phương pháp thái chặt bổ nên tốn năng
lượng cho q trình cắt gây lãng phí năng lượng mà năng suất khơng cao.

Hình 2.8. Hai cánh tay địn

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hồi Nam

8


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

2.2.2.2. Các phương án truyền động cho dao
Phương án 1: Trục mang dao thẳng đứng.

C

Hình 2.9. Trục mang dao thẳng đứng
5. Dao băm rác hữu cơ

C

1. Động cơ điện

6. Thùng băm

LR

2. Ổ bi

7. Máng ra của sản phẩm

4. Phễu cấp liệu

8. Nối trục

T-

3. Trục mang dao băm rác hữu cơ

D

U

Phương án 2: Trục mang dao nằm ngang.

Hình 2.10. Trục mang dao nằm ngang
1. Động cơ điện

5. Dao băm thức ăn

2. Bộ truyền đai

6. Phiễu nạp liệu

3. Ổ bi

7. Trục nằm ngang

4. Thùng băm thức ăn

8. Cửa ra sản phẩm đã băm

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hoài Nam

9


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

2.2.3. Các phương án chế tạo máy ly tâm

C

Phương án 1: Trục máy thẳng đứng

C

Hình 2.11. Phương án trục máy ly tâm nằm thẳng đứng

LR

1- Động cơ điện
2- Bộ truyền đai

T-

3- Ổ bi

4- Vỏ máy
5- Lưới ly tâm
6- Trục

D

U

Phương án 2: Trục máy nằm ngang

Hình 2.12. Phương án trục máy nằm ngang
1- Động cơ điện

5- Lưới ly tâm

2- Bộ truyền đai

6- Tay chống

3- Ổ bi

7- Trục máy

4- Vỏ máy
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hoài Nam

10


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

2.2.4. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế máy cắt
2.2.4.1. Lựa chọn phương án thái băm tối ưu nhất
- Với năng suất được yêu cầu cho việc thực hiện đề tài, xét các ưu-nhược điểm
của ba phương pháp thái băm đã nêu, ta nhận thấy việc áp dụng cơ cấu quay trong việc
thực hiện mô hình sẽ đạt hiệu quả cao nhất và cho năng suất đáp ứng yêu cầu.
- Một số lợi thế của phương pháp này có thể kể đến như:
 Chế tạo các cơ cấu truyền động đơn giản hơn các phương pháp khác;
 Dao cắt băm và trục truyền chuyển động băm của phương pháp này đơn
giản hơn các phương pháp khác;
 Tính tốn cho chuyển động quay cũng tương đối đơn giản hơn so với việc
tính tốn cho dạng dao động hay tịnh tiến;
 Máy băm thiết kế theo phương pháp này giúp con người sử dụng một cách

C

dễ dàn hơn, ít gây nguy hiểm hơn các phương pháp khác.

C

2.2.4.2. Lựa chọn phương án truyền động cho dao

LR

- Đặc điểm của phương án 1: Trục dao nằm thẳng đứng
 Đảm bảo an tồn cho người sử dụng hơn vì khi trục máy nằm ngang việc

T-

đẩy liệu vào vị trí cắt là tương đối nguy hiểm , với trục máy thẳng đứng thì

U

nhờ trọng lực mà liệu rơi từ phễu cấp vào vị trí cắt , hồn tồn đảm bảo an

D

tồn cho người sữ dụng.
- Đặc điểm của phương án 2: Trục dao nằm ngang
 Vì trục dao bố trí nằm ngang nên khi đưa nguyên liệu vào dễ bị tập trung tại
một chỗ khơng cắt được, bên cạnh đó do không tận dụng được lực trọng
trường nên nguyên liệu không tự thoát ra khỏi máy.
- Kết luận: Ta chọn phương án 1 để thiết kế máy.
2.2.4.3. Lựa chọn hình dáng dao
Dựa trên lập luận ở mục 2.1 ta chọn dao có hình lưỡi cong. Tuy việc chế tạo có
phần khó hơn dao lưỡi thẳng, nhưng lại đảm bảo cho lực cắt khơng thay đổi trong
q trình cắt thái.
2.3. Phân tích phương án thiết kế máy tách nước
2.3.1. Yêu cầu đối với máy thiết kế
- Đảm bảo an toàn cho người sử dụng;
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hoài Nam

11


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

- Dễ chế tạo, giá thành máy thấp;
- Máy đảm bảo việc tách nước ra khỏi hỗn hợp;
- Máy có độ cứng vững cao, dễ dàng di chuyển tới các vị tri khác nhau;
- Dễ tháo lắp khi sửa chữa hoặc vệ sinh.
2.3.2. Các phương án chế tạo máy tách nước
2.3.2.1. Phương pháp ly tâm tách nước
Phương pháp ly tâm tách nước được sử dụng phổ biến trong công nghệ thực
phẩm như xây xát gạo, đậu tương, sản xuất tinh bột sắn… Nguyên lý ly tâm tách nước
dựa trên lực ly tâm được tạo ra do động cơ truyền chuyển động tạo nên. Ly tâm tách
nước bao gồm nhiều hình thức khác nhau, nhưng phổ biến nhất là hai loại trục thẳng
đứng và trục nằm ngang.

D

U

T-

LR

C

C

a. Ly tâm tách nước trục thẳng đứng

Hình 2.13. Máy ly tâm tách nước trục thẳng đứng
Máy có cấu tạo gồm trục dẫn động cho roto là lớp lưới bên trong quay, phần stato
bên ngồi là lớp tơn. Nước được kéo ra ngồi thơng qua các lỗ lưới nhờ lực ly tâm còn
phần xác được giữ lại. Nước theo lực ly tâm văng ra ngồi được lớp tơn giữ lại và theo
đường dẫn thốt ra ngồi. Ngun liệu ban đầu sau khi được ly tâm tách nước được lấy
ra khỏi máy khi máy dừng.
b. Ly tâm tách nước trục nằm ngang

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hồi Nam

12


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Hình 2.14. Máy ly tâm tách nước trục nằm ngang
Máy có cấu tạo tương tự như ly tâm tách nước trục thẳng đứng, bao gồm roto là

C

lớp lưới phía trong và stato là lớp lưới phía ngồi. Nhưng khác biệt là trục được đặt

C

nằm ngang. Nước được tách ra ngoài nhờ lực ly tâm và được lớp tơn stato giữ lại và
theo đường dẫn ra bên ngồi.

LR

Máy ly tâm trục đứng và ngang có nhiều cách lấy bã khác nhau. Phổ biến nhất là

T-

lấy bã bằng tay. Bên cạnh đó cịn có lấy bã bằng dao, bằng vít tải hoặc bằng piston.
phương pháp phù hợp.

U

Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào ứng dụng để chọn

D

2.3.2.2. Phương pháp nén tách nước
a. Nén trục nằm ngang

Hình 2.15. Máy nén trục nằm ngang
Máy sử dụng ngun lý vít chuyển. Nhưng vít chuyển này có dạng phểu nhỏ dần
về một đầu. Nguyên liệu được đưa vào khe hở giữa các cánh vít tải, khi vít quay vật
liệu được đưa từ đầu có kích thước lớn đến đầu có kích thước nhỏ dần. Do đường kính

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hồi Nam

13