Đồ án “Nghiên cứu, đề xuất và cải tiến công nghệ, thiết bị nghiền tinh bột từ ngũ cốc”

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

“NGHIÊN CỨU, ÐỀ XUẤT VÀ CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ, THIẾT

BỊ NGHIỀN TINH BỘT TỪ NGŨ CỐC”

GVHD: Th.S TRẦN VĂN TRỌN

SVTH : NGUYỄN VĂN HUY

MSSV: 12143086

SVTH : TRẦN VĂN SƠN

MSSV: 12143177

SVTH : LÂM XUÂN TẤN

MSSV: 12143187

SKL 0 0 4 7 4 4

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH



KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

“NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT VÀ CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ

NGHIỀN TINH BỘT TỪ NGŨ CỐC”

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S TRẦN VĂN TRỌN

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN HUY

TRẦN VĂN SƠN

MSSV: 12143086

MSSV: 12143177

MSSV: 12143187

LÂM XUÂN TẤN

LỚP:

121432

KHÓA:

2012 - 2016

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07/2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY



BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

“NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT VÀ CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ

NGHIỀN TINH BỘT TỪ NGŨ CỐC”

Giảng viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Th.S TRẦN VĂN TRỌN

NGUYỄN VĂN HUY

TRẦN VĂN SƠN

LÂM XUÂN TẤN

121432

MSSV: 12143086

MSSV: 12143177

MSSV: 12143187

Lớp:

Khoá:

2012 - 2016

TP. Hồ Chí Minh, tháng 07/2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

-----------------------------

------------------------------

Bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: NGUYỄN VĂN HUY

TRẦN VĂN SƠN

MSSV: 12143086

MSSV: 12143177

MSSV: 12143187

Khoá: 2012 – 2016

Hệ: Đại Học Chính Quy

LÂM XUÂN TẤN

Lớp: 121432

Ngành đào tạo: Công Nghệ Chế Tạo Máy

1. Tên đề tài:

“Nghiên cꢀu, đề xuất và cải tiến công nghệ, thiết bị nghiền tinh bột từ ngũ cốc.”

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu

- Ngũ cốc là các loại lương thực được trồng phổ biến trong nước.

- Các thiết bị phù hợp với các hộ sản xuất gia đình, cơ sở sản xuất.

- Năng suất: 80kg/h (máy nghiền khô) và 100kg/h (máy nghiền ướt).

3. Nội dung chính của đồ án:

 Tìm hiểu về ngũ cốc, xác định các kích thước cơ bản và thành phần dinh dưỡng.

 Tìm hiểu các loại máy nghiền ngũ cốc có trên thị trường.

 Nghiên cứu, đề xuất và cải tiến công nghệ, thiết bị nghiền tinh bột từ ngũ cốc.

 Tính toán, thiết kế hoàn chỉnh thiết bị.

 Xây dựng các clip động minh họa quá trình nghiền tinh bột từ ngũ cốc.

 Tập bản vẽ thiết kế các chi tiết, bản vẽ lắp các máy.

 Tập thuyết minh.

5. Ngày giao đồ án: 10/02/2016

6. Ngày nộp đồ án: 10/07/2016

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ: ...........................................

i

LỜI CAM KẾT

Tên đề tài: “Nghiên cꢀu, đề xuất và cải tiến công nghệ, thiết bị nghiền tinh bột từ ngũ

cốc”

GVHD: TH.S TRẦN VĂN TRỌN

Họ tên sinh viên: NGUYỄN VĂN HUY

Số điện thoại: 0165.395.5530

MSSV: 12143086

MSSV:12143177

MSSV:12143187

Email: [email protected]

Họ tên sinh viên: TRẦN VĂN SƠN

Số điện thoại: 0987.314.968

Email: [email protected]

Họ tên sinh viên: LÂM XUÂN TẤN

Số điện thoại: 0163.671.1879

Email: [email protected]

Lớp: 121432

Lời cam kết: “Chúng em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp này là công trình do

chính nhóm chúng em nghiên cứu và thực hiện. Chúng em không sao chép từ bất cứ một

bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm

nào, chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.”

Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 2016

Ký tên

ii

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy là ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng trong sản xuất

cơ khí. Có nhiệm vụ đáp ứng nhu cầu thực tế như thiết kế, chế tạo ra các chi tiết máy, các

loại thiết bị máy móc để đáp ứng nhu cầu của mọi ngành sản xuất. Góp phần phát triển sản

xuất, là một ngành kinh tế mang lại lợi nhuận cao, nhờ sản xuất ra những sản phẩm có giá

trị vượt trội. Sớm nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghiệp này, các nước

phát triển như Đức, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc,… đã rất chú trọng phát triển ngành cơ khí

chế tạo máy để phục vụ quá trình công nghiệp hóa, không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước

mà còn xuất khẩu sang các thị trường khác.

Là sinh viên chuyên ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy các tỉnh thành sản xuất các mặt

hàng chuyên về lĩnh vực cơ khí.

Nay chúng em lại may mắn có được cơ hội làm Đồ Án Tốt Nghiệp, đây là khoảng

thời gian rất hữu ích giúp chúng em có thể gợi nhớ, tìm hiểu lại và sử dụng hết những kiến

thức đã được học trong những năm học vừa qua. Vì kiến thức, tài liệu và thời gian có hạn

nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu xót, rất mong sự thông cảm của các Thầy

(Cô). Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

iii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã gặp không ít khó khăn vì kiến

thức lý thuyết còn ít, kinh nghiệm thiết kế còn nhiều hạn chế, cũng như việc sử dụng phần

mềm thiết kế chưa thuần thục. Thế nhưng, chúng em luôn có được sự hỗ trợ nhiệt tình từ

quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, sự giúp đỡ chân thành của bạn bè và người

thân. Chính điều đó đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án này.

Nay chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới:

- Giảng viên Th.S Trần Văn Trọn đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, động viên cho

chúng em trong suốt quá trình làm đồ án. Với những kinh nghiệm thiết thực của mình, thầy

đã giúp chúng em nhận ra những hạn chế, khắc phục sai sót, có những cách làm, bước đi

hợp lý.

- Tất cả quý thầy cô trong khoa Cơ khí Chế Tạo Máy đã khuyến khích, tạo điều kiện,

hỗ trợ kiến thức, kinh nghiệm cho chúng em thực hiện đồ án.

- Gia đình cùng toàn bộ anh chị em, bạn bè đã giúp đỡ từ vật chất đến tinh thần cho

chúng em.

Sinh viên thực hiện

iv

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án “Nghiên cứu, đề xuất và cải tiến công nghệ, thiết bị nghiền tinh bột từ ngũ

cốc” được thực hiện tại Khoa Cơ khí Chế tạo máy, trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM,

thời gian từ tháng 2 đến tháng 7 năm 2016 với kết quả được tóm tắt như sau:

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu,đề xuất, cải tiến công nghệ, thiết bị máy nghiền

kiểu búa trục đứng và máy nghiền côn thủy lực trong việc sử dụng nghiền ngũ cốc thành

tinh bột phục vụ công nghệ sản xuất các sản phẩm thực phẩm dạng bột.

Thực tế nhu cầu sử dụng tinh bột là rất phổ biến và ngày càng có nhiều đòi hỏi cao

từ người tiêu dùng về chất lượng của sản phẩm. Vì thế, việc nâng cao chất lượng bột và

thành phần dinh dưỡng trong bột là rất cần thiết. Từ nhu cầu đó việc cải tiến máy hiện có

thị trường để tăng năng suất và chất lượng bột là việc hữu ích.

Đồ án có sự kế thừa lý thuyết và mô hình thực tế trong và ngoài nước. Từ đó áp

dụng vào quá trình nghiên cứu, đề xuất và cải tiến công nghệ, thiết bị cho phù hợp với yêu

cầu sản xuất trong nước, phù hợp với việc chế tạo trong điều kiện công nghệ của Việt Nam.

Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể áp dụng máy nghiền kiểu búa và máy nghiền

côn thủy lực vào sản xuất trong nước với những cải tiến mới để nâng cao năng suất cũng

như chất lượng sản phẩm nghiền.

v

ABSTRACT

Final project “Research, Proposed And Improve Technology, Equipment Grinding

Starch From Cereals” is performed at the Faculty of Mechanical Engineering, HCM

University of Technology and Education. The period from February to in July 2016 the

results are summarized as follows:

The objective of this research is to research, propose and improve technology and

equipment type hammer mill and vertical hydraulic cone crusher in the use of crushing

cereals become starch serve manufacturing technology products food.

Actual demand for starch is very popular and more and more demanding from

consumers about the quality of the product. Therefore, improving the quality and

nutritional composition powder in the powder is essential. From that need improving

existing machine on the market to increase productivity and the quality of the starch is

useful.

Projects of the successor model theory and practice at home and abroad. Since then

apply to the study, propose and improve the technology and equipment to suit the

requirements of domestic production, in line with the creation of technological conditions

of Vietnam.

Research results show that can apply style hammer mill hydraulic cone crusher and

production in the country with new innovations to improve productivity and product

quality grinding.

vi

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU..................................................................................................1

1.1. Đặt vấn đề nêu tính cấp thiết thực hiện đề tài (tính cấp thiết của đề tài)..............1

1.2. Mục đích, nhiệm vụ của đề tài ..............................................................................3

1.3. Nội dung nghiên cứu.............................................................................................3

1.4. Ý nghĩa khoa học của đề tài..................................................................................3

1.5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài...................................................................................3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGUYÊN CỨU......................................................5

2.1. Đối tượng nghiên cứu ...........................................................................................5

2.1.1. Đối tượng nghiền...........................................................................................5

2.1.1.1. Vật liệu nghiền..........................................................................................5

2.1.1.2. Các đặc trưng thống kê về độ bền hạt.......................................................8

2.1.1.3. Một số tính chất cơ lý của hạt...................................................................8

2.2. Lý thuyết nghiền ...................................................................................................9

2.2.1. Khái niệm nghiền...........................................................................................9

2.2.2. Các chỉ tiêu đánh giá quá trình nghiền ........................................................10

2.2.2.1. Diện tích riêng bề mặt.............................................................................10

2.2.2.2. Mức độ nghiền........................................................................................10

2.2.3. Các thuyết nghiền ........................................................................................11

2.2.3.1. Thuyết bề mặt .........................................................................................11

2.2.3.2. Thuyết thể tích ........................................................................................12

2.2.3.3. Thuyết dung hòa .....................................................................................12

2.2.3.4. Thuyết tổng hợp......................................................................................13

2.2.4. Nguyên tắc làm việc của các máy nghiền....................................................13

2.2.4.1. Nguyên tắc phá vỡ tự do.........................................................................13

2.2.4.2. Nguyên tắc cắt nghiền vỡ .......................................................................14

2.2.4.3. Nguyên tắc chà xác vỡ............................................................................14

2.2.4.4. Nguyên tắc ép dập vỡ .............................................................................15

2.3. Lý thuyết máy nghiền búa...................................................................................15

2.3.1. Mô hình toán học mô tả quá trình nghiền....................................................15

vii

2.3.2. Sự tuần hoàn của nguyên liệu trong buồng nghiền .....................................16

2.3.3. Khí động của máy nghiền búa .....................................................................16

2.3.4. Các yếu tố cơ học của quá trình làm việc của máy nghiền búa...................17

2.3.4.1. Công biến dạng của một lần va đập........................................................17

2.3.4.2. Công biến dạng theo lớp.........................................................................18

2.3.5. Vận tốc búa là một trong những yếu tố phá vỡ hạt .....................................19

2.3.5.1. Vận tốc phá huỷ khi nghiền hạt bằng va đập..........................................19

2.3.5.2. Vận tốc búa nghiền .................................................................................19

2.3.6. Động lực học kiểu búa va đập .....................................................................21

2.3.6.1. Các phương trình cơ bản.........................................................................21

2.3.6.2. Hệ số động học roto-búa nghiền.............................................................22

2.3.6.3. Các kiểu trống.........................................................................................22

2.3.7. Tính toán máy nghiền búa ...........................................................................23

2.3.7.1. Số liệu thiết kế ban đầu...........................................................................23

2.3.7.2. Tính toán kích thước của trống...............................................................23

2.3.7.3. Công suất của máy nghiền......................................................................25

2.3.7.4. Năng suất máy nghiền ............................................................................26

2.3.8. Giới thiệu về một số loại máy nghiền khô kiểu búa....................................26

2.3.8.1. Máy nghiền búa trục ngang ....................................................................26

2.3.8.2. Máy nghiền không sàng phân li bằng khí động kết hợp với cyclon.......27

2.4. Máy nghiền trong sản xuất tinh bột theo phương pháp ướt................................29

2.4.1. Công nghệ sản xuất tinh bột gạo bằng phương pháp ướt ............................29

2.4.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu về máy nghiền côn thủy lực............29

2.4.2.1. Các công trình nghiên cứu về máy nghiền côn thủy lực ở trong nước...29

2.4.2.2. Các công trình nghiên cứu về máy nghiền côn thủy lực trên thế giới....29

2.4.2.3. Máy nghiền kiểu đĩa ...............................................................................31

2.4.2.3.1. Cấu tạo ...............................................................................................31

2.4.2.3.2. Nguyên tắc làm việc ..........................................................................32

2.4.2.3.3. Phân tích ưu nhược điểm ...................................................................32

2.4.2.4. Máy nghiền búa cánh..............................................................................33

2.4.2.4.1. Xuất xứ...............................................................................................33

viii

2.4.2.4.2. Cấu tạo ...............................................................................................33

2.4.2.4.3. Nguyên lý làm việc............................................................................34

2.4.2.4.5. Phân tích ưu nhược điểm ...................................................................35

2.5. Hệ thống vận chuyển khí động ...........................................................................35

2.5.1. Lý thuyết vận chuyển khí động ...................................................................35

2.5.1.1. Nguyên lý vận chuyển vật liệu bằng phương pháp khí động .................35

2.5.1.2. Chuyển động của phần tử rắn trong dòng khí.........................................36

2.5.1.3. Các thông số có liên quan trong quá trình tính toán...............................38

CHƯƠNG 3 : PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN.....................................................42

3.1. Cách tiếp cận.......................................................................................................42

3.2. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................42

3.2.1. Phương pháp thiết kế ...................................................................................42

3.2.2. Phương pháp phân tích hệ thống kỹ thuật ...................................................42

3.3. Phương pháp thiết kế...........................................................................................43

3.3.1. Lựa chọn nguyên tắc làm việc của máy thiết kế..........................................43

3.3.2. Phương pháp thiết kế ...................................................................................43

3.3.2.1. Thiết kế bộ phận cấp liệu........................................................................43

3.3.2.2. Phương pháp thiết kế bộ phận nghiền ....................................................43

3.3.2.3. Thiết kế bộ phận truyền động .................................................................43

3.3.2.4. Thiết kế trục máy và chọn ổ lăn..............................................................43

3.4. Phương tiện thiết kế ............................................................................................44

CHƯƠNG 4 : THỰC HIỆN ĐỀ TÀI - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................45

4.1. Thiết kế máy nghiền búa trục đứng ....................................................................45

4.1.1. Số liệu thiết kế .............................................................................................45

4.1.1.1. Số liệu thiết kế do yêu cầu đặt ra............................................................45

4.1.1.2. Số liệu thiết kế ban đầu...........................................................................45

4.1.2. Lựa chọn mô hình máy thiết kế và sơ đồ truyền động ................................45

4.1.2.1. Cấu tạo của máy......................................................................................45

4.1.2.2. Nguyên lý làm việc của máy ..................................................................46

4.1.2.3. Sơ đồ truyền động của máy ....................................................................47

4.1.3. Tính toán bộ phận nghiền ............................................................................47

ix

4.1.3.1. Tính toán vận tốc búa nghiền..................................................................47

4.1.3.2. Lựa chọn dạng buồng nghiền..................................................................49

4.1.3.3. Tính toán các kích thước cơ bản của buồng nghiền ...............................49

4.1.3.4. Xác định số vòng quay trong một phút của đĩa nghiền ..........................50

4.1.4. Tính công suất cần thiết cho động cơ ..........................................................50

4.1.5. Tính toán cơ cấu truyền động đai ................................................................51

4.1.5.1. Chọn loại đai...........................................................................................51

4.1.5.2. Đường kính bánh đai dẫn d₁...................................................................51

4.1.5.3. Đường kính của bánh đai bị dẫn d₂........................................................52

4.1.5.4. Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai l ......................................52

4.1.5.5. Kiểm nghiệm góc ôm α ₁.........................................................................53

4.1.5.6. Xác định số đai cấn thiết.........................................................................53

4.1.5.7. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục...............................54

4.1.6. Tính toán trục roto nghiền ...........................................................................54

4.1.6.1. Các số liệu ban đầu.................................................................................54

4.1.6.2. Biểu đồ lực cắt và mômen uốn ...............................................................55

4.1.6.2. Tính momen uốn tổng M_jvà momen tương đương M_tđjtại các tiết diện j

trên chiều dài trục dựa vào biểu đồ momen của trục..............................................56

4.1.6.3. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi....................................................57

4.1.7. Thiết kế ổ lăn ...............................................................................................59

4.1.7.1. Chọn loại ổ lăn........................................................................................59

4.1.7.2. Kích thước ổ ...........................................................................................59

4.1.7.3. Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ ...................................................59

4.1.7.4. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ.....................................................60

4.1.8. Thiết kế cụm đĩa dao nghiền........................................................................60

4.1.8.1. Thiết kế đĩa dao nghiền...........................................................................61

4.1.8.2. Thiết kế búa nghiền.................................................................................62

4.1.8.3. Thiết kế mẫu điều chỉnh dao...................................................................63

4.1.9.

Một số bộ phận khác trong buồng nghiền ..............................................63

4.1.9.1. Vòng đập phụ..........................................................................................63

4.1.9.2. Vòng trung gian ......................................................................................64

x

4.1.9.3. Vòng dẫn hướng .....................................................................................65

4.1.9.4. Vòng phân loại........................................................................................65

4.1.10. Thiết kế hình dạng buồng nghiền ................................................................66

4.1.10.1. Thân buồng nghiền.................................................................................66

4.1.10.2. Nắp buồng nghiền...................................................................................66

4.1.11. Bộ phận cấp liệu ..........................................................................................67

4.1.11.1. Phễu cấp liệu...........................................................................................67

4.1.11.2. Bộ phận vít tải ........................................................................................67

4.1.11.2.1. Tính toán bộ phận cấp hạt nguyên liệu bằng vít tải ngang ..............68

4.1.11.2.2. Tính toán các kích thước của vít tải ngang ......................................69

4.1.11.2.3. Công suất trên trục vít tải ngang......................................................69

4.1.12. Đề xuất phương án khác ..............................................................................70

4.1.12.1. Xác định mô hình lựa chọn thiết kế .......................................................70

4.1.12.2. Các thông số tính toán và thiết kế ..........................................................72

4.1.12.2.1. Nắp buồng nghiền................................................................................72

4.1.12.2.2. Bánh dẫn hướng...................................................................................72

4.1.12.2.3. Hộp nối trục.........................................................................................73

4.1.12.2.4. Ống thoát liệu ......................................................................................74

4.2. Thiết kế máy nghiền côn thủy lực MNCTL – 100..............................................74

4.2.1. Xác định mô hình máy dạng côn thủy lực MNCTL – năng suất 100kg/h ..74

4.2.2. Xác định các dữ liệu thiết kế máy nghiền côn thủy lực ..............................77

4.2.2.1. Dữ liệu về công nghệ..............................................................................77

4.2.2.1.1. Dữ liệu về đối tượng gia công ...........................................................77

4.2.2.1.2. Dữ liệu về nguồn động lực ................................................................77

4.2.2.1.3. Dữ liệu về máy tương tự....................................................................77

4.2.2.2. Tính toán thiết kế máy nghiền côn thủy lực ...........................................78

4.2.2.2.1. Sơ đồ động máy nghiền côn thủy lực ................................................78

4.2.2.2.2. Tính toán thiết kế bộ phận nghiền côn - thủy lực..............................78

4.2.2.2.2.1. Tính toán thiết kế rôto côn nghiền ..............................................78

4.2.2.2.2.1.1. Xác định kích thước hình học rôto côn nghiền.....................78

4.2.2.2.2.1.2. Xác định số vòng quay cho rôto côn nghiền.........................80

xi

4.2.2.2.2.2. Tính toán thiết kế buồng nghiền côn thủy lực.............................80

4.2.2.2.2.3. Tính toán công suất .....................................................................81

4.2.2.2.3. Tính toán thiết kế bộ phận cấp liệu................................................81

4.2.2.2.3.1. Cấu tạo bộ phận cấp liệu .............................................................81

4.2.2.2.3.2. Chọn vật liệu làm bộ phận cấp liệu.............................................82

4.2.2.2.3.3. Kết quả tính toán thiết kế bộ phận cấp liệu.................................82

4.2.2.2.4. Tính toán thiết kế bộ phận cung cấp nước.........................................83

4.2.2.2.4.1. Tính toán lưu lượng bơm.............................................................83

4.2.2.2.4.2. Tính toán ống dẫn........................................................................83

4.2.2.2.4.3. Tính toán cột áp toàn phần của bơm ...........................................83

4.2.2.2.4.4. Chọn bơm....................................................................................84

4.2.2.2.5. Một số bộ phận khác trong máy nghiền côn thủy lực........................84

4.2.2.2.5.1. Cánh gạt.......................................................................................84

4.2.2.2.5.1. Cánh quạt.....................................................................................84

4.2.2.2.6. Cơ cấu nâng hạ buồng nghiền............................................................85

4.2.2.2.6.1. Trục vít ........................................................................................86

4.2.2.2.6.2. Bánh vít .......................................................................................87

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................88

5.1. Kết luận ...............................................................................................................88

5.2. Kiến nghị.............................................................................................................88

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................89

PHỤ LỤC...........................................................................................................................91

xii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1. Một số tính chất của ngô hạt, gạo và đậu xanh ...................................................5

Bảng 2.2. Các đặc trưng về kích thước hạt của gạo và gạo ngâm.......................................6

Bảng 2.3. Các đặc trưng về khối lượng của gạo và gạo ngâm ............................................6

Bảng 2.4. Các đặc trưng về độ bền hạt của gạo và gạo ngâm .............................................6

Bảng 2.5. Các đặc trưng về hệ số ma sát ngoài, góc dốc tự nhiên của gạo và gạo ngâm....7

Bảng 2.6. Đặc điểm hình học của một số loại hạt ...............................................................9

Bảng 2.7. Đặc tính kỹ thuật của một số máy nghiền kiểu búa ..........................................28

Bảng 2.8. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy nghiền côn thủy lực.............................30

Bảng 4.1: Trị số các hệ số C_n, C_v, C_scủa một số loại hạt ..................................................50

Bảng 4.2. Thông số hình học của trục vít ..........................................................................86

Bảng 4.3. Thông số hình học của bánh vít.........................................................................87

xiii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 2.1. Cấu tạo hạt gạo.....................................................................................................5

Hình 2.2. Nguyên tắc va đập vỡ tự do ...............................................................................14

Hình 2.3. Nguyên tắc nghiền vỡ ........................................................................................14

Hình 2.4. Nguyên tắc chà xát vỡ........................................................................................15

Hình 2.5. Búa nghiền .........................................................................................................25

Hình 2.6. Máy nghiền búa trục ngang ...............................................................................26

Hình 2.7. Máy nghiền không sang phân ly bằng khí động kết hợp với cyclon.................27

Hình 2.8. Máy nghiền côn thủy lực kiểu trục đứng……………………………………...30

Hình 2.9. Máy nghiền côn thủy lực kiểu trục nằm ngang .. ……………………………..30

Hình 2.10. Cấu tạo máy nghiền đĩa dùng trong sản xuất tinh bột .....................................31

Hình 2.11. Cấu tạo máy nghiền bột nước kiểu búa cánh trục ngang.................................33

Hình 2.12. Lực tác dụng lên phần tử vật chất trong dòng không khí ................................36

Hình 2.13. Chuyển động của phần tử hạt vật liệu trong ống nằm ngang ..........................38

Hình 4.1. Mô hình máy thiết kế.........................................................................................46

Hình 4.2. Sơ đồ truyền động..............................................................................................47

Hình 4.3. Dạng trống của máy nghiền kiểu búa ................................................................49

Hình 4.4. Biểu đồ momen của trục ....................................................................................56

Hình 4.5. Cấu tạo cụm đĩa dao nghiền...............................................................................61

Hình 4.6. Cấu tạo đĩa dao...................................................................................................62

Hình 4.7. Cấu tạo dao nghiền ............................................................................................62

Hình 4.8. Cấu tạo của mẫu điều chỉnh dao ........................................................................63

Hình 4.9. Cấu tạo tấm đập phụ ..........................................................................................64

Hình 4.10. Cấu tạo vòng chắn............................................................................................64

Hình 4.11. Cấu tạo vòng dẫn hướng..................................................................................65

Hình 4.12. Cấu tạo vòng phân loại ....................................................................................65

Hình 4.13. Cấu tạo thân buồng nghiền ..............................................................................66

Hình 4.14. Cấu tạo nắp buồng nghiền ...............................................................................66

Hình 4.15. Phễu cấp liệu....................................................................................................67

Hình 4.16. Cấu tạo ống bao trục vít...................................................................................68

xiv

Hình 4.17. Cấu trục vít tải..................................................................................................68

Hình 4.18. Cấu tạo máy nghiền kiểu búa...........................................................................71

Hình 4.19. Cấu tạo nắp buồng nghiền ...............................................................................72

Hình 4.20. Bánh dẫn hướng...............................................................................................73

Hình 4.21. Hộp nối trục .....................................................................................................73

Hình 4.22. Ống thoát liệu...................................................................................................74

Hình 4.23. Cấu tạo máy nghiền côn thủy lực ....................................................................75

Hình 4.24. Sơ đồ động máy nghiền côn thủy lực ..............................................................78

Hinh 4.25. Cấu tạo rôto côn nghiền...................................................................................79

Hình 4.26. Cấu tạo rôto côn nghiền...................................................................................79

Hình 4.27. Cấu tạo buồng nghiền côn – thủy lực ..............................................................80

Hình 4.28. Cấu tạo phễu cấp liệu.......................................................................................82

Hình 4.29. Cấu tạo cánh gạt...............................................................................................84

Hình 4.30. Cấu tạo cánh quạt.............................................................................................85

Hình 4.31. Cấu tạo trục vít.................................................................................................86

Hình 4.32. Cấu tạo bánh vít ...............................................................................................87

xv

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Đặt vấn đề nêu tính cấp thiết thực hiện đề tài (tính cấp thiết của đề tài)

Sản phẩm nông nghiệp là nguồn cung cấp dinh dưỡng đáng kể cho người, vật nuôi…

Nâng cao chất dinh dưỡng trong thực phẩm đã được nghiên cứu bởi nhiều ngành như y

học, hóa thực phẩm… Cơ khí cũng là ngành quan tâm đến việc nâng cao dinh dưỡng cho

thực phẩm. Như nghiền sản phẩm là hạt thành những phần tử nhỏ mịn để giúp con người

dễ bảo quản, sử dụng, dễ tiêu hóa và để trộn với các thành phần khác tạo thành hỗn hợp

giàu chất dinh dưỡng hơn.

Nghiền nhằm đảm bảo chất lượng theo yêu cầu độ nhỏ tăng giá trị tiêu hóa, cải thiện

quá trình trộn… Nhưng đồng thời cũng là quá trình tạo ra bụi bột mà không thu lại được,

bay ra môi trường làm ô nhiễm môi trường, gây ảnh hưởng đến sức khỏe những người

xung quanh, gây lãng phí, dẫn đến tăng giá thành chế biến. Do vậy việc nghiên cứu máy

nghiền hoàn thiện về tính năng kỹ thuật như: độ nhỏ, chi phí năng lượng riêng… cũng như

giảm lao động thủ công cho công nhân vận hành, tránh ô nhiễm môi trường là vấn đề cấp

bách và có cơ sở thực tế.

Độ nhỏ sản phẩm nghiền đặc trưng bởi kích thước sản phẩm. Yêu cầu về kích thước

sản phẩm là một trong những yêu cầu kỹ thuật quan trọng trong quá trình nghiền. Tùy theo

công nghệ sản xuất, yêu cầu về độ nhỏ sản phẩm nghiền khác nhau. Ví dụ đối với công

nghệ sản xuất thức ăn thủy sản yêu cầu độ nhỏ sản phẩm nghiền phải đạt kích thước dưới

250µm để đảm bảo độ bền viên thức ăn sau khi ép. Đối với công nghệ sản xuất bánh đậu

xanh, hỗn hợp bột dinh dương ngũ cốc lại yêu cầu kích thước sản phẩm nghiền phải dưới

90µm. Nhưng với nguyên liệu bột lương thực trong công nghệ sản xuất các loại sản phẩm

thực phẩm màng và sợi thì yêu cầu về độ nhỏ phải dưới 70µm để đảm bảo độ dính, độ

mỏng cho quá trình tạo hình sản phẩm sau này.

Công nghệ nghiền và sử dụng các nguyên liệu có độ nhỏ dưới 100µm được gọi là

công nghệ maicro, còn độ nhỏ dưới 0,1µm được gọi là cong nghệ nano. Công nghệ maicro,

nano là công nghệ phức tạp, có nhiều sự biến đổi đi theo về các quá trình lý, hóa, cơ học

và sinh học. Việc nghiền nhỏ để đảm bảo ông nghệ maicro thường rất phức tạo về kỹ thuật

và công nghệ, cho năng suất thấp, chi phí năng lượng riêng cao.

Các loại bột được sản xuất từ các loại lương thực, hay củ quả để làm thực phẩm cho

người hầu hết đêù thuộc công nghệ maicro, nên khó nghiền. So sánh giữa nghiền hạt lương

thực và nghiền củ quả để đạt sản phẩm thuộc công nghệ nghiền maicro thì nghiền hạt lương

thực khó khăn hơn, vì hạt lương thực có độ bền cơ học cũng như cấu trúc vật liệu bền hơn

so với củ quả. Theo nguyên tắc nghiền cơ học có hai công nghệ nghiền chính là nghiền khô

và nghiền nước (còn gọi là nghiền ướt). Việc nghiền khô thường áp dụng cho sản phẩm

1

nghiền với mục đích lưu trữ và chỉ áp dụng cho một vài loại hạt dễ nghiền, tạo keo tốt khi

trộn với nước như bột mì. Thiết bị nghiền thường là các loại cối xay đá (trước đây) hay hệ

thống máy nghiền trục hiện đại (hiện nay) kết hợp với quá trình phân loại bằng rây. Nghiền

ướt thường chỉ áp dụng cho sản phẩm nghiền được sử dụng ngay cho các khâu chế biến

tiếp hoặc nước là một thành phần tham gia vào quá trình chế biến. Nếu muốn lưu trữ thì

sản phẩm sau khi nghiền ướt phải đưa đi sấy khô.

Hiện nay có rất nhiều máy nghiền hoạt động theo nguyên tắc khác nhau như: va đập

tự do, cắt nghiền vỡ, chá xác vỡ và ép đập vỡ. Trong đó, đối với máy nghiền khô, đặc biệt

đối với máy nghiền búa trục ngang với nguyên tắc làm việc kiểu va đập vỡ, được sử dụng

nhiều trong chế biến thực phẩm. Với tính chất đa năng, kết cấu gọn gang phù hợp với nhiều

qui mô và loại hình sản xuất khác nhau. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm nổi bật vốn

có thì máy búa trục ngang vẫn còn một số hạn chế như: chi phí năng lượng riêng cao, hoạt

động sinh nhiều bụi nhất là trong các nhà máy chế biến thức ăn quy mô lớn. Mặc dù đã có

nhiều công trình nghiên cứu cải tiến máy nghiền búa nhưng các máy nghiền kiểu búa thông

thường hiện nay vẫn còn tồn tạ những nhược điểm liên quan đến chất lượng sản phẩm (chủ

yếu độ mịn và độ đồng đều của bột nghiền). Hầu hết các máy nghiền búa được sử dụng

phổ biến chỉ có thể nghiền đạt độ mịn tốt nhất là 0,4÷0,5mm, độ đồng đều của sản phẩm

đạt 50% nhưng khi yêu cầu độ mịn nhỏ hơn 0,2mm thì chi phí năng lượng riêng rất lớn và

lượng bụi thoát ra ngoài nhiều.

Còn đối với máy nghiền ướt, từ yêu cầu thực tế của sản xuất cho thấy, một trong

các hướng nghiên cứu là xác định một nguyên lí nghiền mới nhằm đạt hiệu quả cao trong

quá trình nghiền bột nước phục vụ công nghệ sản xuất các sản phẩm thực phẩm dạng màng

và sợi. Trước yêu cầu này, vào năm 2011 trên thị trường thương mại quốc tế đã sản xuất

hiện mẫu máy nghiền bột nước theo nguyên lý nghiền côn thủy lực do Trung Quốc sản

xuất dung nghiền các loại hạt lương thực trong môi trường nước cho sản phẩm dạng bột

nước. Các công bố thương mại của loại máy nghiền này là sản phẩm nghiền đạt độ nhỏ

thỏa mãn yêu cầu công nghệ sản xuất các sản phẩm thực phẩm dạng màng và sợi ở nước

ta. Tuy nhiên một tồn tại của loại máy nghiền này chính là yêu cầu kích thước nguyên liệu

nghiền không được vượt quá 1 mm. Những thông tin ban đầu về loại máy nghiền này, cho

thấy đây là loại máy nghiền chưa được công bố khoa học trong cả nước về kết cấu, lý

thuyết tính toán hay ứng dụng. Thông tin về mặt thương mại cho thấy, nguyên lý nghiền

côn thủy lực có thể ứng dụng để nghiền bột nước các loại hạt lương thực trong công nghệ

sản xuất các sản phẩm thực phẩm dạng màng và sợi. Như vậy để kiểm định các giả thiết

khoa học này việc nghiên cứu thiết kế, khảo nghiệm máy nghiền côn thủy lực sử dụng

trong nghiền bột nước có tính cấp thiết và tính thời sự. Kết quả nghiên cứu góp phần làm

2