Tải bản đầy đủ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT THÁI CÂY BẮP NĂNG SUẤT 6 TẤNGIỜ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT THÁI CÂY BẮP
NĂNG SUẤT 6 TẤN/GIỜ

Họ và tên sinh viên: ĐOÀN THỊ HỒNG DIỆU
Ngành: CƠ KHÍ CBBQNSTP
Niên khóa: 2006-2010

Tháng 7/2010
i


TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY CẮT THÁI CÂY BẮP
NĂNG SUẤT 6 TẤN/GIỜ

Tác giả


ĐOÀN THỊ HỒNG DIỆU

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

Giáo viên hướng dẫn:
PGS_ TS. TRẦN THỊ THANH

Tháng 7 /2010
i


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm tạ:
♥ Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí
Minh.
♥ Ban Chủ Nhiệm và Quí thầy cô khoa Cơ khí – Công nghệ trường
đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
♥ Cô PGS_TS Trần Thị Thanh.
♥ Thầy TS Nguyễn Như Nam.
Đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn tốt
nghiệp này.
Chân thành cảm ơn gia đình, các bạn sinh viên lớp DH06CC đã động viên
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài .
Tôi xin chân thành cảm ơn các chú, các anh công nhân tại xưởng Máy Sau
Thu Hoạch Và Chế Biến đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học hỏi và hoàn thành
đề tài .
Xin chân thành cảm ơn !

ii


NỘI DUNG TÓM TẮT
Đề tài “Tính toán, thiết kế máy thái cây bắp năng suất 6 tấn/h” được thực
hiện trong thời qian từ tháng 4 năm 2010 đến tháng 7 năm 2010.
Các kết quả thu được:
- Năng suất máy là 6 tấn/giờ.
- Bộ phận thái:
+ Bộ phận thái: kiểu đĩa.
+ Đường kính đĩa dao: D = 900 mm.
+ Dao thái: dạng thẳng.
+ Số vòng quay của trục dao: v = 750 vòng/phút.
+ Số lượng dao: 12 dao.
- Chiều dài đoạn thái: 3 ÷ 12 mm.
- Trục cuốn cung cấp:
+ Đường kính: D =150 mm
+ Số vòng quay: 255 vòng/phút.
- Nguồn động lực: hai động cơ điện.
+ Động cơ truyền động cho trục dao có công suất 22 kW, số
vòng quay n = 1460 vòng/phút.
+ Động cơ truyền động cho trục cuốn có công suất 2,2 kW, số
vòng quay n =1430 vòng/phút.
- Kích thước máy: Dài x rộng x cao = 2191 x 1960 x 4907

iii


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa

i

Cảm tạ

ii

Nội dung tóm tắt

iii

Mục lục

iv

Danh sách các hình

vi

Danh sách các bảng

vii

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

1

1.1.Tính cấp thiết của đề tài

1

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

2

1.2.1. Mục đích

2

1.2.2. Nhiệm vụ

2

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN

3

2.1. Đối tượng nghiên cứu

3

2.1.1. Cây bắp

3

2.1.1.1. Sơ lược một số đặc điểm về cây bắp

3

2.1.1.2. Tính chất cơ lý của cây bắp

5

2.1.1.3. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm thái

5

2.1.2. Máy thái

6

2.1.2.1. Yêu cầu kỹ thuật của máy cắt thái

6

2.1.2.2. Cấu tạo máy thái

6

2.1.2.3. Lý thuyết tính toán máy thái

8

2.2. Một số mẫu máy thái ứng dụng trong sản xuất

16

2.2.1. Một số mẫu máy thái nước ngoài

16

2.2.2. Một số mẫu máy thái trong nước

17

2.2.3. Ý kiến nhận xét

19

CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

21

3.1. Nội dung nghiên cứu

21
iv


3.2. Phương pháp thiết kế

21

3.3. Phương pháp chế tạo.

22

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

23

4.1. Các số liệu thiết kế ban đầu

23

4.2. Lựa chọn mô hình máy thái thiết kế

23

4.3. Tính toán, lựa chọn sơ đồ dao thái cho máy thái thiết kế.

24

4.3.1. Xác định áp suất cắt thái riêng

24

4.3.2. Tính toán thiết kế sơ đồ dao thái

26

4.4. Tính toán thiết kế bộ phận cung cấp

27

4.5. Tính toán thiết kế bộ phận thái

30

4.6. Thiết kê bộ phận thu hồi sản phẩm thái

33

4.7. Tính toán thiết kế bộ phận truyền động

36

4.7.1. Tính toán thiết kế truyền động cho bộ phận cung cấp

36

4.7.2. Tính toán thiết kế truyền động cho bộ phận cắt thái

41

4.7.3. Tính toán thiết kế trục

41

4.8. Tính then

46

4.9. Thiết kế gối đỡ trục

47

4.10. Qui trình chế tạo

48

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

51

5.1. Kết luận

51

5.2. Đề nghị

51

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

v


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1. Một ruộng bắp ở miền trung

3

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý máy thái cỏ kiểu đĩa

6

Hình 2.3. Sơ đồ bố trí dao kiểu đĩa

7

Hình 2.4. Sơ đồ máy thái kiểu trống

7

Hình 2.5. Sơ đồ bố trí dao kiểu tang trống

8

Hình 2.6. Sơ đồ dao thái lưỡi thẳng

8

Hình 2.7. Tính các độ dài đoạn thái

10

Hình 2.8. Phân tích lực tác dụng lên trục cuốn khi làm việc

12

Hình 2.9. Hình dáng cánh quạt

15

Hình 2.10. Sơ đồ máy thái PCC-6

17

Hình 2.11. Sơ đồ máy thái VônGar-5

17

Hình 2.12. Sơ đồ máy thái MTC–1A

18

Hình 2.13. Sơ đồ máy thái MTC–4B

19

Hình 4.1. Mô hình máy thái thiết kế

24

Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa AR và τ

26

Hình 4.3. Sơ đồ dao thái lưỡi thẳng

26

Hình 4.4. Sơ đồ phân tích lực trên trục cuốn

28

Hình 4.5. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Mct với ψ

31

Hình 4.6. Hình dáng vỏ quạt

35

Hình 4.7. Sơ đồ truyền động cho bộ phận cung cấp

36

Hình 4.8. Biểu đồ phân tích mô men trục I

43

Hình 4.9. Biểu đồ phân tích mô men trục II

44

Hình 4.10. Biểu đồ phân tích mô men trục cuốn

45

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần hóa học trong thân, lá và lõi bắp

4

Bảng 4.1. Sự phụ thuộc của áp suất cắt thái riêng vào góc trượt τ

24

Bảng 4.2. Sự phụ thuộc của hệ số cắt trượt f’ và hệ số trượt τ

25

Bảng 4.3. Sự phụ thuộc của năng lượng cắt thái Ar vào góc trượt τ

25

Bảng 4.4. Sự phụ thuộc của các số liệu khi thay đổi góc quay ψcủa dao

30

Bảng 4.5. Phân phối tỷ số truyền cho bộ phận cung cấp

36

Bảng 4.6. Phân phối tỷ số truyền cho bộ phận cắt thái

41

vii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Đã từ lâu, ngành chăn nuôi đóng vai trò rất quan trọng trong nền nông
nghiệp của nước ta. Để đạt được hiệu quả cao trong chăn nuôi, nhân dân ta thường
dùng nhiều cách để tăng năng suất, trong đó phổ biến nhất là phương pháp tăng
năng suất bằng thức ăn. Nguồn thức ăn cho đại gia súc thường ở dạng thô xanh
hay ủ. Chủ yếu trong khẩu phần thức ăn của đại gia súc là thân bắp, rơm, cỏ voi…
Ngoài ra, để đảm bảo chất dinh dưỡng cho vật nuôi còn bổ xung các loại thức ăn
khác như bột, khoáng chất, vitamin…
Cây bắp có hàm lượng dinh dưỡng cao lại phù hợp với điều kiện ở nước
ta nên thường được dùng làm thức ăn cho đại gia súc. Nhưng đối với thức ăn có
nguồn gốc từ thực vật như thân cây bắp, cỏ voi, mía… thì việc cho gia súc ăn
nguyên cây là không nên vì thân cây cứng vật nuôi sẽ ăn không hết gây lãng phí
(ước tính khoảng 30% lượng thức ăn được cung cấp) và không tốt cho sự tiêu hóa.
Mặc khác, nếu dùng để ủ xanh làm thức ăn thì nhất thiết cũng cần phải thái nhỏ.
Ngoài ra, tùy vào điều kiện tự nhiên của từng vùng chăn nuôi, có những thời điểm
lượng thức ăn không đáp ứng đủ nhu cầu của hộ, trang trại chăn nuôi đại gia súc.
Các loại thức ăn này cần được ủ chua hay phơi khô để dự trữ cho vật nuôi. Bên
cạnh đó, nhu cầu xuất khẩu thức ăn chăn nuôi gia súc là rất lớn. Đặc biệt là thức
ăn ủ, đóng gói chân không từ thực vật cho bò sữa, trâu sữa…
Nguồn thức ăn tươi dưới dạng bao, túi hút chân không được sản xuất từ
thân cây bắp là thức ăn quan trọng cho chăn nuôi đại gia súc ở những quốc gia có
1


ngành chăn nuôi phát triển. Đặc biệt, đối với những địa phương có khí hậu không
phù hợp để trồng và thu hoạch cỏ tươi quanh năm như hầu hết các địa phương ở
Việt Nam thì đây là nguồn thức ăn dự trữ. Ngoài ra, thức ăn ủ tươi dưới dạng bao
túi hút chân không là một mặt hàng giá trị có khả năng xuất khẩu sang nhiều nước
xứ lạnh trên thế giới như: Hàn Quốc, Nhật Bản và nhiều quốc gia châu Âu khác.
Trong công nghệ chế biến thức ăn ủ tươi dưới dạng bao túi hút chân
không thì nguyên liệu chính là thân cây bắp, cỏ voi đã được thái nhỏ. Tuy nhiên,
hầu hết các máy thái hiện nay có năng suất thấp không phù hợp với quy mô sản
xuất ở các công ty. Trong khi đó, các máy ngoại nhập có năng suất lớn thì giá
thành lại rất cao, giá nhập khẩu mỗi máy có thể lên đến 1 tỉ đồng. Đây chính là trở
ngại lớn cho các nhà sản xuất trong nước.
Mặc dù các loại máy thái ở nước ta khá đa dạng và phong phú. Nhưng
hầu hết các máy thái đều không đáp ứng được yêu cầu độ dài đoạn thái nhỏ hơn
15 mm để phù hợp với công nghệ chế biến thức ăn gia súc đóng gói chân không.
Chính vì vậy, vấn đề nguyên cứu, tính toán, thiết kế máy thái thân cây bắp có
năng suất cao đã được đặt ra.
Được sự chấp nhận của ban chủ nhiệm khoa và sự hướng dẫn của
PGS_TS Trần Thị Thanh tôi thực hiện đề tài “Tính toán, thiết kế máy cắt thái
thân cây bắp năng suất 6 tấn/h”.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1. Mục đích
Nguyên cứu, tính toán, thiết kế một mẫu máy thái thân cây bắp năng
suất 6 tấn/h .
1.2.2. Nhiệm vụ
+ Nguyên cứu lý thuyết về máy thái bắp .
+ Chọn mô hình máy thiết kế.
+ Tính toán, thiết kế máy. Xây dựng tập bản vẽ .

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Đối tượng nguyên cứu
2.1.1. Cây bắp
2.1.1.1. Sơ lược một số đặc điểm về cây bắp
Bắp là cây thuộc họ hòa thảo và đã được canh tác từ rất lâu đời ở Việt
Nam, trở thành một trong số những loại cây lương thục chính.Về diện tích chiếm
hàng thứ III sau lúa mì và lúa nhưng đứng hàng thứ II về sản lượng chỉ sau lúa mì
và chiếm khoảng 1/4 sản lượng mễ cốc trên toàn thế giới, trong đó khoảng 70%
sản lượng bắp dùng cho chăn nuôi.

Hình 2.1: Một ruộng bắp ở miền trung.
● Điều kiện sống :
+ Ở nước ta cây bắp có thể trồng ở tất cả các độ cao, có thể trồng trên
nhiều loại đất khác nhau nhưng tốt nhất là đất phù xa màu mỡ.

3


+ Cây bắp chịu hạn tốt.
+ Cây bắp sinh trưởng nhanh, điều kiện tốt nhất để sinh trưởng và phát
triển là đất phù xa màu mỡ.
● Thành phần.
Trong cây bắp chứa nhiều nước, chất xơ, prôtêin thô, lipid, đường bột,
Cullulose, dẫn suất không đạm… Kết quả phân tích thành phần hóa học trong thân
lá và lõi bắp ghi nhận được trình bày ở Bảng 2.1:
Bảng 2.1: Thành phần hóc học trong thân, lá và lõi bắp ( % CK)
Thành

Cây xanh không bắp

Cây già không bắp

Nước

77,30

13,50

10,17

Protid

1,30

4,36

2,40

Lipid

0,40

0,74

0.50

Đường bột

13,69

39,25

54,90

Cullulose

6,00

33,63

30,10

Chất khoáng

1,40

6,70

1,40

phần(%CK)

Lõi bắp

● Công dụng: Cây bắp có thể được sử dụng và chế biến trên 500 sản
phẩm chính và các phó sản. Các bộ phận của cây được sử dụng gồm có: thân, lá,
hạt bắp, râu bắp…Cây bắp có rất nhiều giá trị kinh tế.
+ Làm lương thực cho người:
Bắp được sử dụng làm thức ăn cho người do có hàm lượng dinh dưỡng
cao so với những cây lương thực khác. Trên toàn thế giới trong những năm trước
đây đã sử dụng 21% ( khoảng 111,2 triệu tấn năm 1999) sản lượng bắp làm lương
thực cho người. Hiện nay tỉ lệ này đã cao hơn do tình hình lương thực đang rơi
vào bất ổn nghiêm trọng.
+ Bắp được dùng làm thức ăn cho gia súc:
Bắp là nguồn thức ăn quan trọng cho gia súc. Trong thức ăn hỗn hợp của
hầu hết các nước trên thế giới đều có khoảng 70% chất tinh từ bắp. Ngoài ra, cây

4


bắp còn là thức ăn xanh và ủ chua lý tưởng cho đại gia súc đặc biệt là bò sữa do
thân và lá bắp có giá trị dinh dưỡng cao vào thời kỳ chín sữa.
+ Cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp:
Ngoài việc là nguyên liệu chính cho các nhà máy chế biến thức ăn gia
súc, bắp còn là nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất rượu, cồn, bia, bánh kẹo hay
dùng để trang trí. Có khoảng 670 mặt hàng công nghệ lương thực thực phẩm,
công nghiệp dược và công nghiệp nhẹ chế biến từ bắp.
Như vậy, cây bắp đã mang lại một nguồn lợi kinh tế to lớn về nhiều khía
cạnh. Do đó việc ứng dụng công nghiệp hóa, hiện đại hóa và cơ khí hóa trong sản
xuất và khai thác những công dụng của cây bắp là rất cần thiết .
2.1.1.2. Tính chất cơ lý của cây bắp (Theo Phạm Xuân Vượng (1979). Cấu tạo
máy nông nghiệp. Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp)
- Ngô được trồng để lấy hạt hoặc ủ làm thức ăn cho gia súc. Ngô có thể
trồng theo ô vuông, theo hốc hoặc trồng theo hàng. Khoảng cách thích hợp giữa
các hàng là 70cm. Tùy theo điều kiện sinh trưởng mà chiều cao cây ngô thay đổi
trong một giới hạn khá rộng từ 1 ÷ 4 m.
- Trên mỗi cây đa số có hai bắp, đôi khi mỗi cây có thể có ba bắp. Chiều
dài trung bình của bắp từ 15 ÷ 25 cm.
- Cây cứ vào công dụng của ngô, ta có thể thu hoạch tùy theo từng thời
gian phát triển khác nhau của cây ngô. Ngô xanh thu hoạch làm thức ăn cho gia
súc. Tiến hành thu hoạch khi ngô bắt đầu ra hoa cho tới khi hạt ngô trên bắp có
dạng chín sữa. Thời gian của giai đoạn này trong điều kiện sinh trưởng bình
thường là từ 30 ÷ 40 ngày.
- Giai đoạn giữa chín sữa và chín sáp, ngô dùng làm thức ăn ủ chua cho
gia súc. Thân cây và bắp có thể thái vụn hoặc thân cây bắp được tách riêng ra.
Giai đoạn này kéo dài trong 8 ÷ 10 ngày.
2.1.1.3. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm thái.
Sản phẩm sau khi thái được sử dụng để ủ chua làm thức ăn cho gia súc
nên thái to hay dài quá đều khó nén chặt để tạo yếm khí dẫn đến quá trình lên men
không tốt, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau khi ủ. Mặc khác, khi đóng
5


thức ăn gia súc trong các túi chân không thì cần cho vào sản phẩm thái một lượng
chất vi sinh để lên men sản phẩm. Do đó sản phẩm sau khi thái phải đạt được độ
mềm và độ ẩm thích hợp thì sự hoạt động của vi sinh vật sẽ tốt nhất. Như vậy, sản
phẩm sau khi thái phải đạt được những yêu cầu kỹ thuật cơ bản sau:
+ Độ dài đoạn thái phải không vượt qua 10 mm.
+ Sản phẩm sau khi thái cần được làm mềm.
+ Không làm mất nhiều nước trong thân cây.
2.1.2. Máy thái
2.1.2.1. Yêu cầu kỹ thuật của máy cắt thái.
+ Điều chỉnh được độ dài đoạn thái.
+ Khi thái không làm nát, ép mất nhiều nước trong bắp.
+ Phải được cơ giới hóa cấp liệu và tháo liệu.
+ Phải có năng suất cao và chi phí năng lượng thấp.
+ Phải dễ điều chỉnh, chăm sóc, sử dung thuận tiện, dễ mài dao.
+ Có cơ cấu máy gọn, bền vững, có bộ phận che chắn, đảm bảo an toàn
lao động .
+ Máy cơ động được .
2.1.2.2. Cấu tạo máy thái.
a) Máy thái kiểu đĩa

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý máy thái cỏ kiểu đĩa.
1 - Băng tải;
4 - Tấm kê;

2 - Trục cuốn dưới; 3 - Trục cuốn trên ;

5 - Đĩa lắp dao;

6 - Dao thái; 7 - Ống thoát liệu.
6


● Nguyên lý hoạt động: Vật liệu được cấp vào máy qua băng tải (1), được
cuốn và nén vào khoảng không giữa hai trống ép (2) và (3), tại tấm kê (4) vật liệu
sẽ được dao thái gắn trên đĩa quay với tốc độ lớn để cắt và quạt truyền cho một
động năng đủ lớn để theo ống (7) cuốn ra ngoài.
● Bố trí dao dạng đĩa: Đối với cách bố trí này thì các vị trí của dao được
bố trí sao cho các lưỡi cắt được phân bố đều nhau và khi cắt nguyên liệu được liên
tục nhau trên một vòng quay của đĩa mang dao.

Hình 2.3: Sơ đồ bố trí dao kiểu đĩa.
b) Máy thái kiểu trống

Hình 2.4 : Sơ đồ máy thái kiểu trống.
1 – Băng tải; 2 – Trục cuốn dưới; 3 – Trục cuốn trên;
4 – Tấm kê;

5 – Trống thái;

6 – Dao thái.

● Nguyên lý hoạt động: Thân và lá cây được cung cấp vào máy nhờ băng
tải (1) và cuốn vào khoảng không giữa hai trống (2) và (3). Khi vật liệu thái được
đưa đến vị trí của tấm kê, sẽ được các dao thái được bố trí trên trống thái quay
với vận tốc lớn trong buồng thái cắt thành từng đoạn nhỏ. Sản phẩm rơi vào buồng
thái được quạt đưa ra ngoài.

7


● Bố trí dao kiểu trống

Hình 2.5: Sơ đồ bố trí dao kiểu tang trống.
Với cách bố trí này thì lưỡi cắt, mặt bích và trục dao tạo thành trống dao.
Số lượng dao được tính toán hợp lý. Cách bố trí này đảm bảo vật liệu được cắt
một cách liên tục. Độ dài đoạn thái phụ thuộc vào số dao trên trống dao, số dao tỷ
lệ nghịch với đoạn thái, dao nhiều thì đoạn thái ngắn và ngược lại.
2.1.2.3. Lý thuyết tính toán máy thái
a) Phân tích sơ đồ cắt thái dao lưỡi thẳng.(Theo Trần Minh Vượng(1999).
Máy phục vu chăn nuôi. NXB Giáo dục).

Hình 2.6: Sơ đồ dao thái lưỡi thẳng.
Quy định các ký hiệu trên sơ đồ:
a – Chiều cao họng thái
b – Chiều rộng họng thái .
h – Khoảng cách từ trục quay tới tấm kê thái theo phương thẳng đứng .
c – Khoảng cách từ trục quay tới mép họng thái theo phương nằm ngang .
ψ – Góc quay của dao.
θ - Góc quay của bán kính vectơ (trong tọa độ cực)

8


u – Khoảng cách từ trục quay của đường nằm ngang tới điểm dịch chuyển
cảu lưỡi dao theo cạnh sắc của họng thái .
v – Khoảng cách từ đường thẳng góc với lưỡi dao ( kể từ tâm quay) tới
điểm của lưỡi dao mà ta xét .
τ – Góc trượt
χ – Góc kẹp
Trong đó :
r2 = h2 + u2
u = r.cos (τ − χ )
h = r.sin (τ − χ ) = u. tg (τ − χ )
Hay χ = τ – arcos( u/r) = τ – arcsin (h/r) = τ – arctg( h/u).
Ta có : p = r. cosθ
p’ = 0 Ù dӨ =

tgτ .dr p.dr
=
r
r.v

Thay vào phương trình dψ ta có
du

v.h − p.u
=
dψ = h + dθ hay
u
du v(h2 + u 2 )
1+ ( )
h

Như vậy theo sơ đồ dao thái trên, ta có thể rút ra những yêu cầu cụ thể
sau:
- Góc trượt τ của các điểm trên lưỡi dao phải tăng dần cùng với bán kính
vectơ r hay với u.
- χ ≤ 2φ’.
- Độ dài cung thái ΔS phải nhỏ .
- Đại lượng


phải tăng lên theo u.
du

• Ngoài ra, khi thiết kế dao thái thẳng cần phải chú ý rằng khoảng cách p
là thông số đại lượng cơ bản để thiết kế.
• Kích thướt c phải lớn hơn p. Thường lấy c = 1,2p.
• Độ cao h phải nhỏ hơn p. Thường chọn h = 0,5p.
b) Đông lực học của máy thái
9


Moment cắt thái được tính theo công thức :
Mct = q.∆S.r.cosτ (1 + f’tgτ ), N.m

(2 – 1)

Ứng với từng trị số góc quay ψ của dao thái trên cơ sở sơ đồ thiết kế cụ
thể của bộ phận thái, các đại lượng ΔS, r, góc trượt τ, áp suất riêng , hệ số cắt trượt
f’
được đo và tính với từng vị trí của dao ứng với góc quay ψ.

Hình 2.7: Tính các độ dài đoạn thái.

Tương ứng với đồ thị mômen cắt thái và từng trị số của góc quay ψ của
dao, ta có thể tính được trị số mômen cắt thái trung bình Mcttb.
M

cttb

=

k



k

∫M

ct

dΨ =

0

k
. Act ,


Nm

(2 – 2)

Trong đó : k là số dao.
Ψ là góc quay của dao.
k



k

∫M

ct

d Ψ thể hiện diện tích tạo bởi đồ thị mômen cắt thái ( ứng với

0


rad cho một dao) và trục hoành ψ.
k

Do đó, đo diện tích này với tỷ lệ xích xác định, ta sẽ tính được Mcttb. Đó

mômen mà động cơ cung cấp cho máy thái .
Mômen động cơ bằng :
Mđc = Mcttb +Mck +Mcc ;

Nm

Mcttb: mô men cắt thái trung bình.
Mck: mômen chạy không tải của máy thái .

10

(2 – 3)


Mcc: mômen cung cấp vật thái vào máy .
Có thể tính gần đúng các mômen theo tỷ lệ:
Mcttb : Mck :Mcc = 3:1:1.

(2 – 4)

Khi đó Mđc = 5/3Mcttb.
Công suất động cơ:
Nđc =Mđc.ωtb =

π .M dc .n
30

, kW

(2 – 5)

n là số vòng quay 1 phút của máy thái.
c) Năng suất của máy thái:
Năng suất lý thuyết được tính như sau:
Q = 60.atb.b.l.k.γ.n ; kg/s.

(2 – 6)

Trong đó :
atb: là chiều cao trung bình của họng thái, atb =

a min + a max
, m
2

b : là chiều rộng của họng thái, m
l : là độ dài đoạn thái, m
k : là số dao.
γ : là khối lượng thể tích của lớp bắp được trục cuốn nén, kg/m3
n : là số vòng quay của máy trong một phút, v/ph
Năng suất thực tế được xác định bằng số đo cụ thể khi cho máy làm việc.
d) Lý thuyết tính toán bộ phận cung cấp
◊ Tác động của các lực khi trục cuốn làm việc

Để giải thích điều kiện kéo đẩy lớp thức ăn do các trục cung cấp, ta phân
chia áp lực G của trục cuốn lên vật liệu thành hai thành phần. N –Theo hướng bán
kính của trục cuốn nghiêng một góc α so với phương thẳng đứng. Góc α là góc
hợp bởi phương thẳng đứng đi qua tâm trục tại điểm tiếp xúc với lớp vật liệu thái
khi chưa được nén ép. H –nằm ngang ép trục cuốn sang bên, dưới tác dụng của q
lực N tạo thành lực tiếp tuyến f N.

11


Hình 2.8: Phân tích lực tác dụng lên trục cuốn khi làm việc.

Qua phân tích lực ta thấy thành phần thẳng dứng ép nén lớp thức ăn,
thành phần nằm ngang fNcosα kéo lớp thức ăn, còn lại Nsinα chống lại lực kéo
này.
Để đảm bảo trục cuốn kéo lớp thức ăn vào, phải thỏa mãn điều kiện:
fNcosα > Nsinα => f > tgα => α < φ ( trong đó φ là góc ma sat giữa vật liệu chế
tạo trục cuốn với lớp thức ăn ).
◊ Đường kính trục cuốn
Từ hình 2.7 ta có:
A − a D Dcosα
= −
2
2
2

=> D =

(2 – 7)

A−a
A−a
>
1
1 − cosα 1 1 −
1 + tg 2ϕ

( do điều kiện α < φ )

(2 – 8)

Thường thì φ = 17º - 27º đối với cỏ, rơm khô, 18º - 30º đối với rau cỏ
tươi.
Vậy :

D > (10 ÷ 20) (A –a)
Nếu tính như vậy thì đòi hỏi đường kính D quá lớn, cho nên người ta phải

làm các trục cuốn có những răng mấu như múi khế để dễ cuốn thức ăn và đường
kính trục nhỏ hơn. Do đo công thức trên chỉ dùng để tính sơ bộ. Thực tế đường
kính D của trục cuốn nằm trong giới hạn 80 ÷ 160 mm .
Độ nén rau cỏ được tính như sau:

12


1

(1 −

)D
1+ f 2
γ −γ
A−a
K=
. Hay có thể tính bằng K= 2 1
<
1
A
γ1
a + (1 −
)D
2
1− f

γ 1 và γ 2 là mật độ của lớp thức ăn trước và sau khi nén .

Thực nghiệm chứng tỏ rằng công mà các trục cuốn tiêu thụ để nén lớp vật
thái và cuốn vào họng thái khá lớn, đối với máy thái rau cỏ rơm chiếm tới 30 ÷
50% toàn bộ công cắt thái.
e) Tính toán bộ phận vận chuyển (Theo Đoàn Văn Điện và Nguyễn Bảng,
1987. Lý thuyết và tính toán máy nông nghiệp. Tủ sách trường đại học Nông Lâm,
TPHCM).
+ Tính toán quạt là xác định các kích thước hình học chính của quạt, số
vòng quay, công suất cần thiết.
Những số liệu cho trước để tính toán:
♦ Vận tốc làm việc trung bình của luồng khí thổi Ck.Vận tốc này được
xác đinh bởi tính chất khí động học của hỗn hợp vật liệu.Ta có công thức tính:
Ck = α . Cth.

(2 – 9)

Trong đó :
Cth là vận tốc tới hạn của vật liệu, đối với bắp thì Cth= 12,48 ÷ 16,02
m/s.
α là hệ số, đối với rau cỏ tươi: α = 1,25÷2,5.
♦ Chi phí không khí: tức là lượng không khí quạt vận chuyển đi trong một
đơn vị thời gian, được xác định bởi lượng cung cấp hỗn hợp.
V=

Qk

γk

=

Qv
μ .γ k

(2–10)

Trong đó :
V: là chi phí không khí, m3/s.
Qk: là khối lượng không khí, kg/h.
Qv: là khối lượng vật liệu, kg/h.
γ k : là trọng lượng riêng của không khí , kg/m3.
13


μ : hệ số mức độ tập trung của vật liệu , μ = 0,5 ÷ 40.

♦ Áp suất của luồng không khí :
Công thức tính tổng áp lực cần thiết :
H = Hđ +Ht + Hcb

(2 – 11)

Trong đó :
Hđ: áp lực tác động cho hỗn hợp chuyển động , kg/m2.
Ht: áp lực tĩnh để nâng hỗn hợp lên độ cao nào đó, kg/m2 .
Hcb: áp lực cục bộ để thắng các tổn thất cục bộ, kg/m2.
Theo vận tốc của luồng không khí ta xác định áp suất động :
Hđ =

γ kC K 2
2g

Theo thực nghiệm :

[1 + μ (

Cv 2
) ]
Ck

, kg/m2 .

(2 – 12)

Cv
= 0,6 ÷ 0,8.
CK

Tính áp lực tĩnh :
H t = H n + H ms1 + H ms 2 , kg/m2

Trong đó :
Hn là áp lực để nâng vật liệu , kg/m2 .
Hms1 áp lực tổn thất do ma sát giữa vật liệu với thành ống và
vỏ quạt, kg/m2 .
Hms2 áp lực tổn thất do ma sát giữa các phân tử không khí, vật
liệu với không khí , kg/m2.
Ta có :

Hn =

1
2
(Q V +Q k ).h , kg/m
Vk

(2 – 13)

Trong đó: h là độ cao nâng , m.
Tính Hms1:
Hms1 = Xk.

CK 2 .γ K .l
2 g .d

, kg/m2.

Trong đó : Xk là hệ số cản thủy lực , Xk = 0,017.
d là đường kính tương đương ống vận chuyển , m.
l là chiều dài ống vận chuyển , m
14

(2 – 14)


Tính Hms2 :
Hms2 = Xn .

C K 2 .l
(1 + μ ).γ
2 g .d

k

, kg/m2.

(2 – 15)

Trong đó : Xn =1,2 Xk , hệ số cản thủy lực .
Tính áp lực cục bộ.
Hcb = ∑ E.

C k2
.γ k
2g

, kg/m2.

(2 – 16)

Trong đó : ∑ E = 0, 2 - Tổng các hao tổn cục bộ.
+ Xác định các kích thước cơ bản của quạt

Hình 2.9: Hình dáng cánh quạt

1. Đĩa lắp quạt ; 2. Cánh quạt.
Gọi γ1 và γ2 là góc hợp bởi khung vận tốc vòng và phương vận tốc tuyệt
đối tại đầu và cuối cánh quạt
Đường kính vòng ngoài của quạt :
d2 =

Trong đó hệ số xoáy

ϕ=

60
H
.
π .n γ k .ϕ .η
1

1 + tgα 2 tgγ 2

, m.

τ1 2
1
).
τ 2 1 + tgα1tgγ 1

−(

(2 – 17)

(2 – 18)

Để giảm tổn thất, cấu tạo vỏ quạt có cánh quạt hình xoắn, bán kính tăng
dần. Bán kính lớn nhất từ tâm tính theo công thức :
rn = r 2 .(1 +

V
.2π ) , m.
b.E2

(2 – 19)

15


Trong đó:

E2 =2 .π .r 2 .c t 2
ct2 là vận tốc tiếp tuyến ở cuối cánh quạt , m/s.
VK
CK

, m2 .

Tiết diện cửa vào :

F1 =

Tiết diện cửa ra :

F2 = F1. μ = a.b , m2 .

(2 – 20)
(2 – 21)

Trong đó:
a là chiều cao của ống thổi xác định theo công thức .
a = rn – r2 =

V
b(ω.r 2 −c r 2 .tgα 2 )

, m.

(2 – 22)

b: chiều rộng quạt, m.
cr2 là vận tốc pháp tuyến ở cuối cánh quạt, m/s.
a
5

a
4

Để vẽ vỏ quạt ta dùng hình vuông, mỗi cạnh bằng ÷ , mỗi góc vuông
là một tâm vẽ vỏ quạt .
Công suất cần truyền cho quạt
N=

H .V k

η

, W.

(2 – 23)

Trong đó : η = 0, 4 ÷ 0, 6 : hiệu suất quạt.
2.2.Một số mẫu máy thái ứng dụng trong sản xuất .
2.2.1. Một số mẫu máy thái nước ngoài :
♣ Máy thái PCC – 6:

Máy thái PCC – 6 do Liên Xô cũ chế tạo, dùng để thái cỏ làm thức ăn
tươi cho gia súc hoặc dùng để ủ chua thức ăn. Máy có bộ phận thái kiểu đĩa lắp
dao theo đường tròn lệch tâm, cung cấp vật thái bằng băng chuyền hoặc trục cuốn.
Máy được truyền động từ động cơ điện 6 - 8 kW, năng suất cực đại 6 tấn/h.

16


Hình 2.10: Sơ đồ máy thái PCC - 6.

1-Băng chuyền; 2 -Trục cuốn ;

3 -Trục ép;

6 -Đĩa lắp dao ; 7 - Bánh đai ;

4 -Tấm kê;

8 –Dao;

5 - Quạt ;

9 -Ly hợp.

► Ưu điểm: Bền vững năng suất cao, thay đổi được độ dài đoạn thái theo
yêu cầu chế biến, thái được nhiều loại cỏ, rơm.
► Nhược điểm: Không thích hợp cho chăn nuôi hộ gia đình.
♣ Máy thái VônGar – 5

Hình 2.11: Sơ đồ máy cắt thái VônGar – 5.

1 - Băng chuyền;
4 – Dao băm;

2 – Băng ép;
5 – Động cơ ;

3 – Trống thái;
6 – Bộ phận truyền động

xích.
Máy do Liên Xô cũ chế tạo, có thể thái được nhiều loại rau cỏ. Máy có bộ
phận thái kiểu trống lắp dao loại xoắn và bộ phận băm, gồm 9 cặp dao trong đo có
9 dao cố định và 9 dao di động. Bộ phận cung cấp gồm một băng chuyền và một
băng ép có thể thay đổi được chiều quay để đổi hướng cung cấp, chiều cao họng
thái thay đổi nhờ cơ cấu băng ép trên máy thái, thái được nhiều đoạn khác nhau
17


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×