MỤC LỤC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY NÉN CÁM VIÊN
**CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY NÉN CÁM VIÊN** ....................................... 11
1.1. Tình trạng và xu hướng sử dụng máy nén cám viên ..................................11
1.2. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................12
1.3. Lý do chọn đề tài .........................................................................................12
1.4. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................13
1.5. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................14
**CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN** .............................. 15
2.1. Ý nghĩa của việc chế biến thức ăn ..............................................................15
2.2. Thức ăn hỗn hợp và các nguyên liệu sử dụng ............................................15
2.3. Đặc điểm và yêu cầu kích thước của viên thức ăn chăn nuôi ...................16
2.4. Quy trình công nghệ ...................................................................................16
2.4.1. Làm sạch các tạp chất trong nguyên liệu ...............................................16
2.4.2. Nghiền nguyên liệu .................................................................................17
2.4.3. Trộn các cấu tử thành thức ăn hỗn hợp .................................................17
2.4.4. Đóng viên thức ăn hỗn hợp ....................................................................18
2.5. Sơ đồ dây chuyền sản xuất viên cám thức ăn .............................................18
2.6. Phân tích và chọn phương án ép .................................................................19
2.7. Phương án thiết kế ......................................................................................19
2.7.1. Phương pháp ép bằng trục vít đùn .........................................................19
2.7.2. Máy ép cám viên bằng tay .....................................................................20
2.7.3. Máy nén viên cám trục vít sử dụng động cơ ..........................................22
2.7.4. Phương pháp ép bằng trục cán con lăn ..................................................24
2.7.5. Các loại máy sử dụng phương pháp ép bằng con lăn ...........................25
2.8. Sơ đồ động của máy ...................................................................................28
**CHƯƠNG 3. CƠ SỞ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ** ................................................. 29
3.1. Tính toán chọn động cơ phân phối tỉ số truyền ..........................................29
3.2. Tính toán chọn động cơ .............................................................................29
3.2.1. Công suất trên trục làm việc ..................................................................32
3.2.2. Số vòng quay trục ..................................................................................32
3.2.3. Momen xoắn .........................................................................................32
3.3. Tính bộ truyền đai ......................................................................................33
3.3.1. Chiều dài tính toán chiều dài của đai ....................................................36
3.4. Tính trục quay ...........................................................................................41
3.4.1. Chọn vật liệu chế tạo trục .....................................................................41
3.4.2. Tải trọng tác dụng lên trục ....................................................................41
3.4.3. Tính đường kính trục tại các tiết diện ..................................................44
3.4.4. Kiểm nghiệm độ bền trục .....................................................................45
3.5. Tính trục cán ...............................................................................................49
3.5.1. Xác định lực trên trục ...........................................................................49
3.5.2. Kiểm nghiệm độ bền trục .....................................................................51
3.6. Thiết kế then ...............................................................................................52
3.7. Chọn ổ lăn trục 1 ........................................................................................53
3.8. Thiết kế và tính chế tạo mặt sàn ................................................................57
3.9. Tính toán chế tạo rulo ................................................................................58
3.10. Thiết kế máy nén cám viên ......................................................................62
3.10.1. Thiết kế thân máy ...............................................................................62
3.10.2. Thiết kế phần khung máy ....................................................................63
3.10.3. Thiết kế trục rulo ................................................................................64
3.11. Thiết kế cụm trục làm việc ......................................................................65
**CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG** ........................................................................................ 68
4.1. Giới thiệu về phần mềm mô phỏng ............................................................68
**CHƯƠNG 5. CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM MÁY NÉN CÁM VIÊN** ............. 76
5.1. Tiến hành gia công và lắp máy ...................................................................76
5.1.1. Lắp khung máy ......................................................................................76
5.1.2. Chuẩn bị các vật tư và gia công vật tư ..................................................76
5.1.3. Lắp phần thân máy và trục làm việc .....................................................79
5.1.4. Lắp cụm trục rulo vào thân máy ..........................................................79
5.1.5. Lắp ráp hoàn thiện phần điện điều khiển của máy ...............................80
5.1.6. Lắp hoàn chỉnh máy và vận hành thử nghiệm .....................................83
5.2. Đánh giá sau khi chế tạo thử nghiệm máy nén cám viên .........................84
**CHƯƠNG 6. HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH MÁY** ................................................. 87
6.1. Giới thiệu ....................................................................................................87
6.2. Công tác chuẩn bị trước khi sử dụng ..........................................................87
6.2.1. Kiểm tra trục rulo ..................................................................................87
6.2.2. Kiểm tra mặt sàn ....................................................................................87
6.2.3. Kiểm tra độ căng của dây đai ...............................................................88
6.2.4. Kiểm tra nguồn điện ..............................................................................89
6.2.5. Chuẩn bị nguyên liệu ............................................................................89
6.3. Các bước vận hành máy .............................................................................90
6.4. Bảo trì định kỳ ............................................................................................92
6.5. Biện pháp an toàn khi sử dụng ...................................................................92
**CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ** ......................................................... 93
7.1. Kiến nghị ....................................................................................................93
7.2. Kết luận ......................................................................................................93
**TÀI LIỆU THAM KHẢO** ....................................................................................... 94
MỤC LỤC HÌNH
Hình 2.1 Tỷ lệ phôi trộn ................................................................................................ 18
Hình 2.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất thức ăn .............................................................. 19
Hình 2.3 Sơ đồ phương pháp ép bằng trục vít ............................................................ 20
Hình 2.4 Máy nén viên cầm tay .................................................................................. 21
Hình 2.5 Cấu tạo của máy nén viên cầm tay ............................................................... 21
Hình 2.6 Máy nén cám viên trục vít TV CD Điện máy Trâu Vàng ............................ 23
Hình 2.7 Sơ đồ hoạt động phương pháp nén bằng con lăn ......................................... 25
Hình 2.8 Mô phỏng máy cán con lăn có trục ngang ................................................... 25
Hình 2.9 Máy sử dụng phương pháp nén bằng con lăn S200 - 04 Bình Quân ............ 26
Hình 2.10 Sơ đồ động ................................................................................................ 29
Hình 3.1 Rulo và mặt sàn ép cám ............................................................................... 29
Hình 3.2 Thông số các loại đai hẹp ............................................................................ 34
Hình 3.3 Sơ đồ đặt lực ............................................................................................... 42
Hình 3.4 Biểu đồ momen uốn Mx, My và momen xoắn T ......................................... 45
Hình 3.5 Độ biến dạng ............................................................................................... 49
Hình 3.7 Sơ đồ đặt lực trục 2 .................................................................................... 50
Hình 3.8 Biểu đồ momen trục 2 ................................................................................. 51
Hình 3.9 Sơ đồ đặt lực trục 1 .................................................................................... 53
Hình 3.10 Ổ bi đũa côn ............................................................................................. 54
Hình 3.11 Ổ bi đỡ ...................................................................................................... 56
Hình 3.12 Rulo .......................................................................................................... 58
Hình 3.13 Cụm thân máy .......................................................................................... 63
Hình 3.14 Phần khung máy ....................................................................................... 64
Hình 3.15 Trục rulo ................................................................................................... 65
Hình 3.16 Cụm trục làm việc .................................................................................... 66
Hình 3.17 Mô hình 3D máy nén cám viên ................................................................ 67
Hình 4.1 Mô phỏng mô hình trong phần mềm Inventor ............................................ 68
Hình 4.2 Phần mềm NX ............................................................................................. 70
Hình 4.3 Khối lượng của chi tiết ................................................................................ 72
Hình 4.4 Ứng suất khung máy ................................................................................... 73
Hình 4.5 Chuyển vị ................................................................................................... 73
Hình 4.6 Kết quả ứng suất .......................................................................................... 74
Hình 5.1 Tiến hành cắt sắt hộp ................................................................................. 68
Hình 5.2 Tiến hành lắp khung ................................................................................... 68
Hình 5.3 Vật tư .......................................................................................................... 77
Hình 5.4 Gia công chi tiết .......................................................................................... 77
Hình 5.5 Tấm đế sau khi cắt lazer ............................................................................. 78
Hình 5.6 Tay bắt ống dưới và tay bắt ống trên ......................................................... 78
Hình 5.7 Các chi tiết đã được gia công theo bản vẽ thiết kế ...................................... 79
Hình 5.8 Lắp các chi tiết của thân máy ..................................................................... 79
Hình 5.9 Lắp cụm trục rulo ....................................................................................... 80
Hình 5.10 Động cơ điện Teco .................................................................................... 81
Hình 5.11 Biến tần FVR E11 ..................................................................................... 81
Hình 5.12 Mạch điện đấu dây .................................................................................... 82
Hình 5.13 Tủ điện sau khi hoàn thành việc lắp biến tần và nút điều khiển ............... 83
Hình 5.14 Lắp hoàn chỉnh máy và tiến hành chạy thử nghiệm ................................. 83
Hình 5.15 Chạy thử nghiệm máy ............................................................................... 84
Hình 5.16 Máy sau khi được hoàn thiện .................................................................... 86
Hình 6.1 Mặt sàn và trục rulo ................................................................................... 88
Hình 6.2 Căng chỉnh dây đai ..................................................................................... 89
Hình 6.3 Các loại cám ............................................................................................... 90
Hình 6.4 Tủ điều khiển ............................................................................................. 90
Hình 6.5 Bu lông chỉnh độ hở trục rulo và mặt sàn .................................................. 91
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1 Số liệu về đường kính của viên đối với một số vật nuôi ................................ 16
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của máy ép cám Bình Quân ........................................... 26
Bảng 3.1 Thông số động cơ ....................................................................................... 31
Bảng 3.2 Thông số động cơ và momen xoắn ............................................................. 32
Bảng 3.3 Kích thước của các loại đai ......................................................................... 34
Bảng 3.4 Tỉ số truyền ................................................................................................. 35
Bảng 3.5 Thông số đai ............................................................................................... 40
Bảng 3.5 Thông số then trục 1 ................................................................................... 52
Bảng 5.1 Thông số động cơ ....................................................................................... 80
Bảng 6.1 Thông số máy nén cám viên ....................................................................... 87
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN
2.1. Ý nghĩa của việc chế biến thức ăn
Các loại thức ăn hạt thông thường chứa ít chất dinh dưỡng và nếu không được xử lý hoặc chế biến đúng cách có thể gây ra hiệu quả tiêu hóa kém và thậm chí bệnh về dạ dày cho vật nuôi. Thực tế cho thấy, hỗn hợp thức ăn bao gồm nhiều thành phần được nghiền nhỏ sẽ giúp gia súc dễ tiêu hóa hơn, tăng trọng lượng nhanh hơn so với việc sử dụng thức ăn nguyên hạt. Cụ thể, việc sử dụng thức ăn nghiền nhỏ có thể tăng mức tăng trọng của lợn lên 15-19% và 10-12% khi sử dụng thức ăn nghiền trung bình, so với thức ăn nghiền to.
2.2. Thức ăn hỗn hợp và các nguyên liệu sử dụng
Thức ăn hỗn hợp được chia thành ba loại chính:
-
Thức ăn tinh hỗn hợp: Bao gồm thức ăn tinh và các khoáng bổ sung. Thành phần này có thể bao gồm cả các phế phẩm vitamin, nguyên tố vi lượng và các chất khoáng khác. Thức ăn tinh hỗn hợp thường được sản xuất dưới dạng bột, bánh hoặc viên để phù hợp với khẩu phần hàng ngày của từng loại gia súc, gia cầm.
-
Thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh: Gồm thức ăn tinh, thức ăn thô, muối khoáng và các chất phụ gia khác, giúp tiết kiệm thức ăn và tăng năng suất chăn nuôi. Thức ăn này cung cấp đầy đủ dưỡng chất và chất độn giúp hệ tiêu hóa của vật nuôi hoạt động tốt hơn.
-
Thức ăn bổ sung prôtit, khoáng, vitamin: Là hỗn hợp gồm thức ăn giàu prôtit, các loại vitamin, khoáng chất, nguyên tố vi lượng và kháng sinh. Loại thức ăn này được sử dụng để phối trộn với các loại thức ăn khác nhằm đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của từng loài và từng giai đoạn sinh trưởng.
2.3. Đặc điểm và yêu cầu kích thước của viên thức ăn chăn nuôi
Viên thức ăn chăn nuôi có thể có dạng hình trụ, lăng trụ hoặc viên định hình. Kích thước viên phụ thuộc vào đường kính của chúng, với tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính thường là 1.3-1.4. Bảng dưới đây trình bày số liệu về đường kính viên thức ăn cho một số loài vật nuôi:
| Loại vật nuôi | Đường kính viên (mm) |
|---|---|
| Trâu, bò | 8 |
| Heo | 6 |
| Gà, vịt | 4 |
| Tôm, cá | 2.5 |
- Độ cứng của viên: Độ cứng đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển và sử dụng thức ăn. Viên quá cứng có thể làm vật nuôi khó nhai và không hấp thụ tốt dinh dưỡng. Viên quá mềm sẽ dễ vỡ trong quá trình vận chuyển. Độ cứng của viên phụ thuộc vào áp suất ép, đường kính lỗ khuôn, và tính chất nguyên liệu.
2.4. Quy trình công nghệ
2.4.1. Làm sạch các tạp chất trong nguyên liệu
Nguyên liệu đầu vào thường chứa nhiều tạp chất, bao gồm cả tạp chất vô cơ, hữu cơ và kim loại. Do đó, việc loại bỏ tạp chất trước khi đưa vào sản xuất là rất quan trọng để bảo đảm chất lượng thức ăn và an toàn cho máy móc.
- Tạp chất lớn: Không được phép có.
- Tạp chất khoáng: Không quá 0.25%.
- Tạp chất hữu cơ: Không quá 0.4%.
- Sâu mọt: Không quá 0.25%.
2.4.2. Nghiền nguyên liệu
Nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất thức ăn gia súc thường khác nhau về tính chất vật lý và yêu cầu nghiền. Dựa vào tính chất nguyên liệu, chúng được chia thành ba loại:
- Nguyên liệu dạng bột: Không cần nghiền tiếp.
- Nguyên liệu dạng cục: Cần được đập sơ bộ và nghiền nhỏ.
- Nguyên liệu dạng hạt: Cần được nghiền thành bột mịn.
2.4.3. Trộn các cấu tử thành thức ăn hỗn hợp
Quá trình trộn các nguyên liệu thành thức ăn hỗn hợp phải đảm bảo sự đồng nhất để vật nuôi có thể hấp thụ đủ các dưỡng chất từ từng loại nguyên liệu trong khẩu phần ăn.
CHƯƠNG 6. HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH MÁY
6.1. Giới thiệu
Máy nén cám viên là một thiết bị dùng để nén và tạo thành các viên cám từ nguyên liệu thô như cám, bột ngô, bột sắn, bột cá, hoặc các loại bột khác. Việc nén giúp tăng độ đặc của cám, giúp bảo quản, vận chuyển dễ dàng và cải thiện khả năng tiêu hóa cho vật nuôi.
Bảng 6.1: Thông số máy nén cám viên
- Động cơ: 2,2 kW
- Nguồn điện: 220V
- Tốc độ động cơ: 1450 vòng/phút
- Đường kính viên cám: 5 mm
- Năng suất ép viên: 60 kg/giờ
- Tổng trọng lượng: 78 kg
- Kích thước đóng gói: 350x800x1220 mm
6.2. Công tác chuẩn bị trước khi sử dụng
6.2.1. Kiểm tra trục rulo
Xoay nhẹ trục rulo bằng tay để kiểm tra hoạt động. Nếu rulo bị kẹt, cần điều chỉnh độ hở để tránh mài mòn giữa rulo và mặt sàn.
6.2.2. Kiểm tra mặt sàn
Đảm bảo mặt sàn không bị rung lắc. Nếu có hiện tượng rung, siết chặt bu lông trên mâm sàn để cố định.
6.2.3. Kiểm tra độ căng của dây đai
Kiểm tra dây đai, nếu dây chùng, sử dụng cờ lê để điều chỉnh độ căng bằng cách siết bu lông.
6.2.4. Kiểm tra nguồn điện
Đảm bảo nguồn điện 220V ổn định trước khi vận hành.
6.2.5. Chuẩn bị nguyên liệu
Nguyên liệu phải được trộn với nước theo tỷ lệ 1/5 để tạo độ ẩm, giúp quá trình nén cám hiệu quả.
6.3. Các bước vận hành máy
- Kiểm tra đèn báo nguồn điện.
- Bật công tắc nguồn, đợi 10 giây để máy khởi động.
- Điều chỉnh tốc độ nén bằng cách xoay nút điều chỉnh tốc độ động cơ.
- Điều chỉnh độ hở giữa trục rulo và mặt sàn.
- Cho nguyên liệu vào máy đều tay để tránh chạy không tải. Sau khi hoàn thành, cho dầu vào phễu máy và vệ sinh sau khi sử dụng.
6.4. Bảo trì định kỳ
Vệ sinh máy sau khi sử dụng, bơm mỡ bò vào các vòng bi, và kiểm tra độ bền của dây đai. Thay thế các chi tiết bị hỏng nếu cần.
6.5. Biện pháp an toàn khi sử dụng
- Tránh để tay gần trục rulo hoặc dây đai khi máy đang hoạt động.
- Đặt máy ở nơi rộng rãi để dễ thao tác.
- Tránh nhìn trực tiếp vào phễu cấp liệu để hạn chế bụi bay vào cơ thể.
CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
7.1. Kiến nghị
Một số cải tiến cần thực hiện:
- Giảm tiếng ồn bằng cách tăng độ hở giữa lô ép và mâm ép.
- Thiết kế vòi xịt áp suất cao để dễ vệ sinh.
- Thiết kế miệng xả liệu rộng hơn để sản phẩm thoát ra dễ dàng.
- Cân nhắc chi phí chế tạo để giảm giá thành máy.
7.2. Kết luận
Chúng em đã hoàn thành thiết kế máy ép cám viên với công suất 60 kg/giờ. Kính mong các thầy cô góp ý để cải thiện và hoàn thiện hơn trong tương lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Nguyễn Hữu Lộc, "Cơ sở thiết kế máy", Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.HCM, 2004.
- Trịnh Chất & Lê Văn Uyển, "Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí", NXB Giáo dục, 2011.
- A.IA.Xokolov, "Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm", NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1976.
- Nguyễn Trọng Hiệp, "Thiết kế chi tiết máy", NXB Giáo Dục, 2007.
- Trần Hữu Quế, "Vẽ kỹ thuật cơ khí", Tái bản lần 2.
- Ninh Đức Tốn, "Dung sai lắp ghép".
- "Máy và thiết bị nông nghiệp", Tập 1, Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội.
- Tạp chí Nông sản Việt Nam.
- "Giáo trình máy và thiết bị chế biến lương thực", NXB Bách Khoa Hà Nội.
- Catalog FVR_E11S Instruction Manual INR-SI47-0627a-E.pdf.
- GS TS. Trần Văn Dịch & PGS TS. Ngô Trí Phức, "Sổ tay thép thế giới".
- ThS. Cù Ngọc Bắc & ThS Hà Văn Chiến, "Giáo trình cơ khí nông nghiệp".
