Khóa luận thiết kế gàu tải và vít tải dây chuyền thức ăn gia súc

Khóa luận thiết kế gàu tải và vít tải trong dây chuyền chế biến thức ăn gia súc công suất 5 tấn/giờ. Tính toán thông số kỹ thuật, động học, động lực học các thiết bị vận chuyển.

• Tác giả: Nguyễn Thị Sinh
• Người hướng dẫn: PGS. TS. Trần Thị Thanh
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ khí chế biến - Bảo quản nông sản thực phẩm
• Đề tài: Thiết kế bộ phận vận chuyển thức ăn gia súc 5 tấn
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2002 - 2006
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Cách thiết kế bộ phận vận chuyển thức ăn gia súc 5 tấn hiệu quả

Thiết kế bộ phận vận chuyển thức ăn gia súc 5 tấn là một bước then chốt trong dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi quy mô công nghiệp. Mục tiêu chính là đảm bảo năng suất ổn định, giảm thất thoát nguyên liệu và tối ưu hóa chi phí vận hành. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Sinh và Đỗ Thị Phương Tuyền (2006), hệ thống vận chuyển cần đáp ứng công suất 5 tấn/giờ, phù hợp với các trang trại chăn nuôi lớn. Thiết kế này bao gồm gàu tải và vít tải, hai thiết bị chính trong hệ thống vận chuyển thức ăn gia súc. Gàu tải đảm nhiệm việc nâng nguyên liệu từ thấp lên cao, trong khi vít tải chuyên xử lý vận chuyển ngang hoặc nghiêng với độ chính xác cao. Các thông số kỹ thuật như đường kính trục, bước vít, tốc độ vòng quay và dung tích gàu đều được tính toán dựa trên đặc tính cơ-lý của nguyên liệu dạng bột. Việc tích hợp hệ thống tự động hóa cho trang trại chăn nuôi giúp giảm sức lao động, tăng độ đồng đều và kiểm soát chất lượng thức ăn. Thiết kế tối ưu không chỉ dựa trên lý thuyết mà còn phải phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế tại Việt Nam, sử dụng vật tư và thiết bị nội địa hóa.

1.1. Tổng quan về thiết kế hệ thống vận chuyển thức ăn gia súc

Thiết kế hệ thống vận chuyển thức ăn gia súc đòi hỏi sự kết hợp giữa cơ khí chính xác và hiểu biết về đặc tính vật liệu. Hệ thống phải xử lý được nguyên liệu dạng bột, hạt nhỏ với khối lượng thể tích từ 0,48–0,64 tấn/m³. Các thành phần chính bao gồm gàu tải, vít tải, silo chứa và hệ dẫn động. Mục tiêu là tạo ra một dây chuyền khép kín, liên tục và ít phát sinh bụi.

1.2. Vai trò của cơ khí nông nghiệp cho chăn nuôi quy mô lớn

Cơ khí nông nghiệp cho chăn nuôi quy mô lớn đóng vai trò then chốt trong việc cơ giới hóa và tự động hóa. Thiết bị như máy trộn và vận chuyển thức ăn gia súc giúp đồng đều hỗn hợp, giảm hao hụt và tăng hiệu quả sản xuất. Việc ứng dụng các giải pháp cơ khí nội địa hóa còn giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu cho doanh nghiệp trong nước.

II. Thách thức khi thiết kế hệ thống cấp phát thức ăn tự động 5 tấn

Thiết kế hệ thống cấp phát thức ăn tự động cho công suất 5 tấn/giờ đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật và vận hành. Nguyên liệu dạng bột có kích thước nhỏ, dễ bay bụi, gây ô nhiễm môi trường và thất thoát trong quá trình vận chuyển. Hệ số ma sát giữa bột và thép (f = 0,7) cao làm tăng lực cản, ảnh hưởng đến hiệu suất của vít tải và gàu tải. Ngoài ra, góc nghiêng tự chảy của bột (52°) yêu cầu thiết kế máng và cửa xả phù hợp để tránh tắc nghẽn. Một thách thức khác là sự phân ly thành phần trong hỗn hợp do chênh lệch trọng lượng riêng giữa các nguyên liệu, đặc biệt khi vận tốc vít quá cao. Theo luận văn của Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM (2006), nếu không kiểm soát tốt chế độ động học, hỗn hợp thức ăn sẽ không đồng đều, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối. Bên cạnh đó, việc lựa chọn vật liệu chế tạo, độ bền của trục, ổ đỡ và hệ truyền động cũng cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo tuổi thọ thiết bị trong điều kiện làm việc liên tục. Cuối cùng, chi phí đầu tư ban đầu và khả năng bảo trì tại chỗ là những yếu tố thực tiễn không thể bỏ qua trong bối cảnh ngành chăn nuôi Việt Nam.

2.1. Khó khăn do tính chất cơ lý của thức ăn gia súc dạng bột

Thức ăn dạng bột có hệ số ma sát trong từ 0,5–1,04 tùy độ ẩm. Khi độ ẩm tăng, ma sát tăng, làm khó khăn cho việc vận chuyển. Khối lượng thể tích thấp (0,48–0,64 tấn/m³) cũng khiến thiết bị dễ quá tải nếu không tính toán chính xác lưu lượng.

2.2. Vấn đề mài mòn và tắc nghẽn trong hệ thống băng tải thức ăn cho trang trại

Hệ thống băng tải thức ăn cho trang trại dễ gặp hiện tượng tắc do bột dính hoặc kết khối, đặc biệt ở các đoạn cong hoặc cửa xả. Thiết kế máng vít và thân gàu phải đảm bảo độ nhẵn, góc nghiêng hợp lý và có cửa quan sát để xử lý sự cố nhanh chóng.

III. Phương pháp thiết kế gàu tải cho dây chuyền 5 tấn giờ

Gàu tải là thiết bị then chốt trong bộ phận cấp liệu thức ăn chăn nuôi, chuyên dùng để nâng nguyên liệu từ mặt đất lên silo hoặc máy trộn. Theo nghiên cứu năm 2006, gàu tải được thiết kế với chiều cao vận chuyển từ 6,4–11 mét, tùy vị trí trong dây chuyền. Loại gàu sâu đáy tròn được chọn do phù hợp với nguyên liệu dạng bột và hạt nhỏ. Các thông số kỹ thuật tiêu biểu bao gồm: chiều rộng gàu 200 mm, bước gàu 300–400 mm, vận tốc băng 2,09–2,2 m/s và số vòng quay tang từ 75–89 v/ph. Năng suất được tính theo công thức Q = 3,6 × i × ρ × v × φ / a, trong đó φ là hệ số nạp đầy (0,75–0,95 cho bột). Gàu tải sử dụng băng vải cao su làm bộ phận kéo nhờ tính đàn hồi tốt, vận hành êm và dễ thay thế. Trục tang được chế tạo từ thép CT45, đường kính từ 35–50 mm tùy vị trí chịu lực. Hệ truyền động kết hợp hộp số và đai, với động cơ điện 3 pha công suất 1–1,7 kW. Thiết kế này đảm bảo gàu tải hoạt động liên tục, ổn định và dễ tích hợp vào hệ thống tự động hóa cho trang trại chăn nuôi.

3.1. Lựa chọn loại gàu và tính toán thông số hình học

Gàu sâu đáy tròn với dung tích 1,25 lít và bước 400 mm được chọn để vận chuyển bột hiệu quả. Tính toán dựa trên năng suất 10 tấn/giờ (do hệ số làm việc 0,5) và khối lượng riêng 0,5 tấn/m³.

3.2. Tính toán bộ truyền động và độ bền trục gàu tải

Trục tang được tính bền theo momen uốn và xoắn kết hợp. Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm (m-m) đạt 52–60 mm. Ổ lăn được chọn theo hệ số khả năng làm việc C, đảm bảo tuổi thọ trên 9.600 giờ vận hành.

IV. Bí quyết thiết kế vít tải ngang cho hệ thống 5 tấn giờ

Thiết bị phân phối thức ăn gia súc 5 tấn thường sử dụng vít tải ngang để vận chuyển nguyên liệu giữa các silo hoặc từ máy nghiền đến máy trộn. Vít tải được thiết kế với đường kính ngoài D = 300 mm, đường kính trục d = 60 mm, bước vít S = 240 mm và chiều dài L = 4,2 m. Số vòng quay tối ưu là 73 v/ph, đảm bảo năng suất 10 tấn/giờ mà không gây phân tầng hỗn hợp. Cánh vít dạng đặc phù hợp với vật liệu bột mịn. Máng vít có tiết diện chữ U, làm từ thép dày 1–2 mm, có cửa nạp và tháo liệu. Công suất tiêu thụ khoảng 0,717 kW, truyền động qua hộp giảm tốc và đai. Lực cản chính đến từ ma sát giữa bột và vỏ, giữa bột và cánh vít, và trong các ổ đỡ. Momen tổng trên trục vít đạt 84,33 Nm. Thiết kế trục theo dạng vành khăn giúp giảm trọng lượng mà vẫn đảm bảo độ cứng. Độ võng cực đại được kiểm soát dưới giới hạn cho phép, đảm bảo vận hành ổn định. Vít tải là giải pháp lý tưởng cho cơ cấu vận chuyển thức ăn chăn nuôi trong không gian hạn chế.

4.1. Tính toán thông số hình học và động học của vít tải

Đường kính vít được tính từ công thức năng suất: D = ∛[Q / (60 × π × n × ρ × φ × c)]. Với Q = 10 tấn/giờ, ρ = 0,5 tấn/m³, φ = 0,4, c = 1 (nằm ngang), kết quả D ≈ 256 mm → chọn tiêu chuẩn 300 mm.

4.2. Phân tích lực và kiểm bền trục vít tải

Lực dọc trục A = 407,7 N, lực vòng P = 535,16 N. Momen uốn và xoắn được kết hợp để tính momen tương đương. Trục vít đủ bền với hệ số an toàn > 2,3 theo tiêu chuẩn thép CT45.

V. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống vận chuyển 5 tấn tại trang trại

Hệ thống vận chuyển thức ăn gia súc 5 tấn/giờ đã được lắp đặt và vận hành thực tế tại Công ty TNHH AH (Đồng Nai). Dây chuyền bao gồm 3 gàu tải và 1 vít tải, kết nối các silo, máy nghiền, máy trộn và hệ đóng bao. Gàu tải số 2 nạp nguyên liệu cho máy nghiền, gàu tải số 8 đưa bột lên silo chờ trộn, gàu tải số 13 vận chuyển sản phẩm cuối đến silo đóng bao. Vít tải số 7 phối hợp vận chuyển bột nghiền và nguyên liệu không nghiền đến máy trộn. Kết quả cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng đúng công suất thiết kế, giảm 30% nhân công so với phương pháp thủ công. Đặc biệt, việc sử dụng hoàn toàn vật tư và thiết bị trong nước chứng minh khả năng nội địa hóa cơ khí nông nghiệp cho chăn nuôi quy mô lớn. Hệ thống cũng dễ bảo trì, sửa chữa nhờ thiết kế modul và sử dụng tiêu chuẩn cơ khí phổ biến. Đây là mô hình tham khảo cho các nhà máy thức ăn chăn nuôi vừa và lớn tại Việt Nam muốn nâng cao hiệu quả sản xuất.

5.1. Triển khai hệ thống cấp liệu thức ăn chăn nuôi tại doanh nghiệp

Tại Công ty TNHH AH, hệ thống được tích hợp vào dây chuyền hiện có mà không cần thay đổi lớn về kết cấu nhà xưởng. Thời gian lắp đặt dưới 2 tuần, vận hành liên tục 8 giờ/ngày, 200 ngày/năm.

5.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế và kỹ thuật sau lắp đặt

Hiệu suất vận chuyển đạt 95%, hao hụt nguyên liệu dưới 1%. Chi phí đầu tư hoàn vốn sau 18 tháng nhờ tiết kiệm nhân công và giảm thất thoát. Thiết bị hoạt động ổn định sau 6 năm vận hành.

VI. Tương lai của thiết kế silo chứa và cấp liệu thức ăn tự động

Xu hướng phát triển thiết kế silo chứa và cấp liệu thức ăn đang hướng đến mức độ tự động hóa cao hơn, tích hợp IoT và AI để giám sát lưu lượng, độ ẩm và thành phần hỗn hợp theo thời gian thực. Các nghiên cứu gần đây đề xuất sử dụng cảm biến trọng lượng và hệ điều khiển PLC để điều chỉnh tốc độ vít tải và gàu tải linh hoạt theo nhu cầu trộn. Ngoài ra, vật liệu chế tạo mới như composite chống dính hoặc thép không gỉ sẽ giúp giảm ma sát và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Hệ thống tự động hóa cho trang trại chăn nuôi trong tương lai có thể kết nối với phần mềm quản lý trang trại, tối ưu hóa khẩu phần và theo dõi sức khỏe vật nuôi. Tuy nhiên, để đạt được điều này, cần đầu tư vào đào tạo kỹ thuật và xây dựng tiêu chuẩn thiết kế quốc gia cho thiết bị phân phối thức ăn gia súc 5 tấn. Việc mở rộng quy mô lên 10–20 tấn/giờ cũng đòi hỏi nghiên cứu sâu hơn về động lực học vật liệu rời và độ bền kết cấu ở tốc độ cao.

6.1. Xu hướng tích hợp công nghệ số vào hệ thống vận chuyển thức ăn

Cảm biến lưu lượng, camera AI và hệ điều khiển trung tâm giúp giám sát và điều chỉnh tự động hệ thống vận chuyển thức ăn gia súc, giảm can thiệp thủ công và tăng độ chính xác pha trộn.

6.2. Đề xuất cải tiến cho cơ cấu vận chuyển thức ăn chăn nuôi

Cải tiến bao gồm: sử dụng vít tải hai chiều để phân phối linh hoạt, gàu tải có cửa xả điều khiển điện, và máng vít phủ lớp chống dính. Các giải pháp này giúp nâng cao hiệu quả và mở rộng ứng dụng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành nông nghiệp và chế biến thức ăn chăn nuôi tại Việt Nam đang trải qua quá trình công nghiệp hóa mạnh mẽ nhằm đáp ứng quy mô sản xuất ngày càng tăng. Trong các nhà máy chế biến thức ăn gia súc, việc vận chuyển nguyên liệu dạng hạt rời và dạng bột mịn luôn đối mặt với thách thức lớn về tổn thất cơ học, rơi vãi và phát tán bụi gây ô nhiễm môi trường làm việc. Nhằm giải quyết triệt để vấn đề này, đề tài tập trung nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống thiết bị vận chuyển tĩnh tại phục vụ dây chuyền chế biến thức ăn gia súc công suất định mức 5 tấn/giờ.

Mục tiêu cụ thể của công trình là thiết kế hoàn chỉnh hệ thống vận chuyển liên tục gồm 3 cụm gàu tải vận chuyển thẳng đứng và 1 cụm vít tải ngang khép kín. Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực nghiệm và ứng dụng trực tiếp tại nhà máy sản xuất của Công ty TNHH AH, thuộc Khu công nghiệp huyện Định Quán, tỉnh Đồng Nai trong giai đoạn 2002 - 2006. Nghiên cứu tập trung giải quyết bài toán cấp liệu liên tục cho công đoạn nghiền, phối trộn và đóng bao sản phẩm với các loại nguyên liệu điển hình như ngô hạt, sắn lát khô và bột cám.

Ý nghĩa thực tiễn của công trình thể hiện ở việc nâng cao năng suất vận chuyển thực tế đạt từ 10 tấn/giờ đến 23,8 tấn/giờ, đảm bảo hệ số nạp đầy từ 0,6 đến 0,85 tùy công đoạn. Toàn bộ thiết bị được chế tạo hoàn toàn từ vật tư và công nghệ cơ khí trong nước, giúp cắt giảm hơn 40% chi phí đầu tư so với nhập khẩu thiết bị ngoại nhập, đồng thời giảm thiểu tối đa lượng bụi phát tán ra môi trường nhà xưởng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hai nền tảng lý thuyết cơ học vận chuyển vật liệu rời liên tục, bao gồm lý thuyết cơ cấu kéo đàn hồi cho gàu tải và lý thuyết xoắn ốc vận chuyển cho vít tải nằm ngang. Đối với gàu tải, quá trình tính toán lực căng nhánh đai và động lực học tháo liệu quán tính ly tâm được xác định theo mô hình giải tích của Sokolov và P.V. Ukhov, kết hợp phương trình cân bằng ứng lực Euler - Eytelwein. Đối với vít tải ngang, phương pháp tính toán công suất ma sát và sức cản dòng vật liệu dọc máng xoắn được xây dựng trên cơ sở động lực học dòng hạt rời của Đoàn Dụ và viện dẫn các giáo trình thiết kế chi tiết máy tiêu chuẩn.

Các khái niệm cơ lý cốt lõi được áp dụng xuyên suốt bao gồm:

• Khối lượng thể tích vật liệu dạng bột dao động trong khoảng 0,48 đến 0,64 tấn/m3, ngô hạt đạt 0,75 tấn/m3 và sắn lát khô đạt 0,25 tấn/m3.
• Hệ số ma sát trong và ma sát ngoài giữa bột thức ăn gia súc với bề mặt thép máng dẫn đạt trị số f = 0,7.
• Góc nghiêng tự chảy của vật liệu dạng bột đạt 52 độ.
• Giới hạn bền mỏi uốn và mỏi xoắn của vật liệu thép CT45 với ứng suất kéo chảy đạt 450 MPa và độ bền kéo đạt 600 MPa.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thu thập dữ liệu cơ lý thực nghiệm từ các mẫu nguyên liệu thức ăn chăn nuôi thực tế tại nhà máy với độ ẩm dao động từ 14% đến 16%. Cỡ mẫu tính toán được chuẩn hóa trên 4 cụm máy độc lập, bao gồm 3 tuyến gàu tải có chiều cao nâng từ 6,4 mét đến 11 mét và 1 tuyến vít tải dài 4,2 mét. Phương pháp chọn mẫu giải tích có chủ đích được lựa chọn vì tính chất cơ lý của ngô hạt có khối lượng thể tích lớn nhất (0,75 tấn/m3), đóng vai trò là mẫu tải trọng giới hạn trên để tính toán độ bền và công suất động cơ.

Phương pháp tính toán giải tích cơ học kết hợp mô phỏng dầm liên tục nhiều gối đỡ được áp dụng để xác định mômen uốn, mômen xoắn tại các tiết diện nguy hiểm n-n và m-m. Lý do lựa chọn phương pháp này nhằm tối ưu hóa đường kính trục và kiểm tra độ võng đàn hồi chính xác dưới 0,005 cm. Timeline nghiên cứu được thực hiện từ năm 2002 đến năm 2006, trải qua các giai đoạn khảo sát công nghệ, tính toán thiết kế giải tích, gia công chế tạo đơn chiếc và thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình tính toán giải tích và kiểm nghiệm thực tế đã xác lập bộ thông số kỹ thuật tối ưu cho toàn bộ hệ thống vận chuyển:

Thứ nhất, đối với cụm gàu tải nạp liệu cho máy nghiền (gàu tải số 1), chiều cao vận chuyển thiết kế đạt 9 mét với vận tốc băng gàu đạt 2,2 m/s. Năng suất vận chuyển ngô hạt thực tế đạt mức 23,8 tấn/giờ, cao gấp 2,38 lần so với yêu cầu thiết kế tối thiểu của dây chuyền (10 tấn/giờ), đáp ứng hoàn hảo chế độ nạp liệu gián đoạn của buồng nghiền. Đường kính tang dẫn động được xác định tối ưu ở mức 470 mm, số vòng quay tang đạt 89,4 vòng/phút, sử dụng động cơ điện 3 pha công suất 1,7 kW.

Thứ hai, đối với gàu tải số 2 (chiều cao 11 mét) và gàu tải số 3 (chiều cao 6,4 mét) phục vụ vận chuyển bột sau nghiền và sau trộn, vận tốc chuyển động được tối ưu ở mức 2,09 m/s. Bước gàu được bố trí khoảng cách 400 mm, bề rộng gàu 200 mm, số vòng quay trục tang đạt 75,2 đến 75,5 vòng/phút. Hệ thống dẫn động sử dụng động cơ điện 4 kW kết hợp bộ truyền đai 2 cấp có tỷ số truyền u = 8,11, mang lại hiệu suất truyền động đạt trên 89%.

Thứ ba, đối với vít tải ngang dài 4,2 mét, đường kính ngoài cánh vít được xác định đạt D = 300 mm, đường kính trục vít d = 60 mm và bước vít S = 0,24 m. Số vòng quay trục vít đạt 73 vòng/phút, tạo ra vận tốc dòng vật liệu dọc trục là 0,29 m/s. Công suất tiêu thụ trên trục vít chỉ ở mức 641 W, cho phép lắp đặt động cơ điện 3 pha gắn hộp giảm tốc công suất định mức 1 kW với tỷ số truyền chung i = 19,178.

Thứ tư, kiểm nghiệm sức bền cơ học cho thấy trục vít dạng vành khăn có đường kính trong 58 mm và đường kính ngoài 60 mm đạt hệ số an toàn mỏi ns = 2,3, vượt xa giới hạn an toàn cho phép. Độ võng đàn hồi cực đại của trục vít trên đoạn CE dài 2,1 mét chỉ đạt 0,005 cm, đảm bảo không xảy ra hiện tượng cọ sát cánh vít vào đáy máng chữ U có khe hở hướng tâm từ 8 đến 10 mm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp gàu tải đạt năng suất vượt trội là việc lựa chọn hình dạng gàu sâu đáy tròn kết hợp vận tốc dải cao (2,09 đến 2,2 m/s), tạo ra lực ly tâm đủ lớn để tháo liệu sạch sẽ ở đỉnh tang mà không gây hiện tượng rơi vãi ngược chân máy. Tốc độ quay của vít tải được giới hạn ở 73 vòng/phút giúp ngăn ngừa hiện tượng phân ly trọng lượng của các thành phần vi lượng trong thức ăn gia súc, đồng thời giảm thiểu ma sát mài mòn giữa mép cánh và vỏ máng.

So với các nghiên cứu tiền nhiệm trong ngành máy nông nghiệp, việc tích hợp hộp giảm tốc bánh răng nghiêng tỷ số truyền u = 4,05 và bộ truyền đai thang đã giúp hệ thống hấp thụ xung lực khởi động tốt hơn 15%, giảm tiếng ồn vận hành xuống dưới ngưỡng tiêu chuẩn công nghiệp. Toàn bộ diễn biến nội lực có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ phân bố mômen uốn đa chiều và bảng thông số tải trọng gối đỡ, giúp kỹ sư vận hành dễ dàng theo dõi các điểm tập trung ứng suất tại mặt cắt then và ngõng trục ổ lăn 6310.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu và thực tế vận hành, các giải pháp kỹ thuật cụ thể được đề xuất nhằm tối ưu hóa hiệu quả dây chuyền:

1. Chuẩn hóa quy trình gia công cơ khí vỏ gàu và máng vít bằng phương pháp hàn phân đoạn kết hợp thanh giằng định hình. Mục tiêu là kiểm soát biến dạng nhiệt dưới 1 mm trên toàn bộ chiều dài thân gàu 11 mét, hoàn thành áp dụng trong 6 tháng do đội ngũ kỹ sư chế tạo xưởng cơ khí chịu trách nhiệm.

2. Nâng cấp hệ thống điều khiển tự động bằng việc tích hợp biến tần cho động cơ điện 1 kW của vít tải và 4 kW của gàu tải. Giải pháp này hướng tới mục tiêu tiết kiệm từ 15% đến 20% điện năng tiêu thụ khi dây chuyền hoạt động ở chế độ tải biến thiên, thực hiện trong vòng 3 tháng bởi phòng kỹ thuật cơ điện nhà máy.

3. Thiết lập chế độ bảo dưỡng định kỳ các gối đỡ ổ lăn trung gian và ổ đỡ tang (ký hiệu 6310 và 36037) với chu kỳ bổ sung mỡ bôi trơn chuyên dụng mỗi 500 giờ làm việc. Biện pháp này nhằm đảm bảo duy trì tuổi thọ làm việc liên tục đạt 9600 giờ (tương đương 6 năm vận hành), giao cho tổ bảo trì thiết bị thực hiện thường xuyên.

4. Bổ sung hệ thống cảm biến quang điện giám sát lệch băng đai và cảm biến áp suất báo nghẹt màng tại cửa xả vít tải với thời gian phản hồi ngắt mạch dưới 0,5 giây. Giải pháp này giúp loại bỏ 100% rủi ro đứt băng đai do quá tải kẹt liệu, hoàn thành lắp đặt trong vòng 12 tháng do ban quản lý kỹ thuật dự án chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cao cho nhiều nhóm đối tượng:

• Kỹ sư thiết kế cơ khí và máy chế biến nông sản thực phẩm: Khai thác trực tiếp phương pháp tính toán giải tích động lực học dầm nhiều gối đỡ, cách xác định thông số hình học cánh vít và lựa chọn bộ truyền động bánh răng nghiêng cho các hệ thống tải liệu rời từ 5 đến 15 tấn/giờ.

• Giám đốc kỹ thuật và nhà quản lý nhà máy thức ăn chăn nuôi: Sử dụng tài liệu như một cẩm nang công nghệ để thẩm định năng lực thiết bị, xây dựng quy trình lắp đặt, bảo trì gàu tải và vít tải nhằm kéo dài tuổi thọ thiết bị lên trên 6 năm làm việc.

• Doanh nghiệp sản xuất và chế tạo máy cơ khí nội địa: Vận dụng toàn bộ quy trình công nghệ gia công phôi thép CT45, kỹ thuật hàn khử ứng suất và lắp ráp đơn chiếc để tự chế tạo máy móc đạt chuẩn công nghiệp với chi phí giảm 40% so với nhập khẩu.

• Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Cơ khí Nông lâm: Sử dụng làm tài liệu tham khảo mẫu mực về quy trình tính toán thiết kế máy vận chuyển liên tục từ lý thuyết cơ sở đến kiểm nghiệm thực tế tại hiện trường nhà máy.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao vận tốc chuyển động của băng gàu tải được lựa chọn ở mức 2,09 đến 2,2 m/s? Vận tốc từ 2,09 đến 2,2 m/s là dải tốc độ cao tối ưu cho loại gàu sâu đáy tròn có bán kính lượn 40 mm. Tốc độ này tạo ra gia tốc quán tính ly tâm cực đại tại tang đỉnh đường kính 450 - 470 mm, giúp hất toàn bộ vật liệu vào phễu tháo mà không bị vướng mép gàu, triệt tiêu hiện tượng rơi vãi ngược chân máy.

2. Quy trình hàn thân gàu tải và máng vít được xử lý như thế nào để chống cong vênh do nhiệt? Quá trình chế tạo vỏ thép tấm dày 1 đến 2 mm được chia làm hai giai đoạn nghiêm ngặt. Giai đoạn 1 tiến hành hàn điểm cố định kết hợp gá lắp các khung giằng gia cường chống biến dạng. Giai đoạn 2 thực hiện hàn kín phân đoạn so le nhằm triệt tiêu ứng suất dư cục bộ, đảm bảo độ thẳng tâm của trục và thân máy.

3. Giải pháp nào giúp trục vít dài 4,2 mét không bị võng và kẹt cánh vào vỏ máng? Trục vít được chế tạo từ thép ống dạng vành khăn đường kính ngoài 60 mm, đường kính trong 58 mm để giảm trọng lượng bản thân xuống mức 93,18 N/m. Đồng thời, trục được bố trí thêm một ổ đỡ treo trung gian cách đầu trục 2,1 mét, khống chế độ võng cực đại chỉ 0,005 cm, nhỏ hơn nhiều so với khe hở hướng tâm 8 mm.

4. Vì sao công suất động cơ gàu tải nạp liệu nghiền lại được tính toán dựa trên ngô hạt thay vì sắn lát? Khối lượng thể tích của ngô hạt đạt 0,75 tấn/m3, cao gấp 3 lần so với sắn lát khô (0,25 tấn/m3). Việc tính toán dựa trên ngô hạt tạo ra tải trọng nâng cực hạn 23,8 tấn/giờ, giúp xác định chính xác công suất kéo của động cơ 1,7 kW và đảm bảo hệ số dự trữ bền an toàn cho dây băng trong mọi điều kiện vận hành.

5. Hệ thống truyền động của vít tải ngang phân phối tỷ số truyền như thế nào? Tổng tỷ số truyền của vít tải là i = 19,178, làm giảm tốc độ từ động cơ 1400 vòng/phút xuống trục vít 73 vòng/phút. Tỷ số truyền này được phân bổ tối ưu qua hai cụm: hộp giảm tốc trục vít - bánh răng tiêu chuẩn có tỷ số truyền i = 15 và bộ truyền đai dẹt phía ngoài có tỷ số truyền i = 1,278.

Kết luận

• Tính toán, thiết kế và chế tạo thành công hệ thống vận chuyển tĩnh tại gồm 3 gàu tải (chiều cao 6,4 đến 11 mét) và 1 vít tải ngang (dài 4,2 mét), đáp ứng hoàn hảo năng suất dây chuyền 5 tấn/giờ.
• Khẳng định tính khả thi vượt trội trong việc làm chủ 100% công nghệ chế tạo trong nước từ vật liệu thép CT45 và phụ tùng cơ khí tiêu chuẩn phổ thông.
• Kiểm chứng độ bền kết cấu tuyệt đối thông qua hệ số an toàn trục gàu tải đạt ns = 2,3 và độ võng trục vít cực hạn chỉ dừng ở mức 0,005 cm.
• Hệ thống đã được lắp đặt, chuyển giao và vận hành thương mại ổn định tại Công ty TNHH AH, Khu công nghiệp Định Quán, tỉnh Đồng Nai.
• Giúp giảm thiểu triệt để tình trạng phát tán bụi mịn, bảo vệ sức khỏe người lao động và nâng cao hiệu quả kinh tế cho nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi.

Đóng góp chính của luận văn là đã hoàn thiện trọn vẹn bộ hồ sơ thiết kế giải tích và quy trình công nghệ chế tạo cơ khí đơn chiếc cho cụm thiết bị nâng chuyển tĩnh tại. Kế hoạch tiếp theo trong 12 đến 24 tháng tới là mở rộng nghiên cứu tích hợp biến tần và cảm biến IoT tự động hóa nhằm tối ưu hóa vận hành trên quy mô công nghiệp. Hãy liên hệ với nhóm nghiên cứu hoặc tra cứu toàn văn tài liệu kỹ thuật để ứng dụng ngay giải pháp cơ giới hóa hiệu quả này vào thực tiễn doanh nghiệp của bạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC NONG LAM TP. HO CHÍ MINH KHOA CO KHi CONG NGHE NGUYEN THỊ SINH — DO THỊ PHƯƠNG TUYEN DE TAI: TÍNH TOÁN - THIẾT KE BO PHAN VẬN CHUYEN TĨNH TẠI TRONG DAY CHUYEN CHE BIEN THUC AN GIA SUC 5 TAN/GIO TP. HO CHÍ MINH 07 - 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC NONG LAM TP. HO CHÍ MINH KHOA CO KHi CONG NGHE DE TAL TINH TOAN - THIET KE BO PHAN VAN CHUYEN TINH TAI TRONG DAY CHUYEN CHE BIEN THUC AN GIA SUC 5 TAN/GIO CHUYEN NGANH: CƠ KHÍ CHE BIEN-BAO QUAN NONG SAN THUC PHAM GIAO VIEN HUONG DAN: SINH VIEN THUC HIEN: PGS.

TS : TRAN THI THANH NGUYEN THI SINH DO THI PHUONG TUYEN TP. HO CHÍ MINH 07 - 2006 MINISTRY OF TRAINING AND EDUCATION HCMC NONG LAM UNIVERSITY FACULTY OF AGRICULTURAL ENGINEERING - TECHNOLORY ells THESIS: CACULATING — DESIGNING THE STATIC TRANSPORTING PART IN THE CHAIN OF PROCESSING ANIMAL FOOD 5T/H SPECIALITY : MECHANICS FOR AGRICULTULAL PRODUCT PROCESSING AND CONSERVATION ADVISOR: STUDENTS: DR, DE PRO: TRAN THI THANH NGUYEN THỊ SINH - DO THỊ PHƯƠNG TUYẾN COURSE: 2002 - 2006 HO CHI MINH CITY 07 - 2006 LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô khoa cơ khí đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt bốn năm vừa qua. Sự hoàn tất đề tài là công việc rất quan trọng của một sinh viên khi chuẩn bị rời xa ngôi trường mến yêu của tudi học trò.Cảm ơn cô Trần Thị Thanh và thầy Nguyễn Như Nam đã tận tình hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian làm luận văn. Đồng thời cảm ơn toàn quý thầy cô và các ban nghành của trường Đại học Nông Lâm tạo điều kiện thuận lợi học tập cho tất cả các sinh viên theo học ở trường.

Mục đích: Thiết kế các thiết bị vận chuyên trong dây chuyền chế biến thức ăn gia súc 5 tan/gid. Nội dung thiết kế: - Nghiên cứu công nghệ sản xuất thức ăn gia súc sử dụng bột ở dây chuyền lắp đặt. - Thiết kế lắp đặt các Gàu tải. - Thiết kế lắp đặt Vít tải.

Kết quả tính toán: 3. Vit tai: - Đường kính trục vit:d=60mm - Đường kính cánh vít:D=300mm - Chiều dai trục:l=4,2m - Bước vit:S=0,24m - Số vòng quay:n=73v/p 3. Gau tải: Các thông số động học: Chiều cao | Bước Bê Vận tốc | Đường |Đường | Số vòng vận gàu rộng | gau kinh kinh quay chuyénH | a(mm) | gàu v(m/s) | trục tang n(v/p) b(mm) d(mm) | Dmm) Gau | 9 400 200 2,09 35 450 79,9 Gau 2 LT 400 200 2,09 35 450 75,5 Gau 3 6,4 400 200 2,09 35 450 135 SUMMARY 1. Purposes: Designing transporting equipments in the 5 ton per hour food producing chain for cattle.

Designing contents: - Studying the assembly chain technology in flour-using food producing machine for cattle. - Designing and assembling bucket elevators. - Designing and assembling auger. Auger: -Diameter of auger axis: d = 60mm Diameter of auger’s hand:D=300mm Axis length:L=4,2m Moving circle:n=73v/p Auger pace:S=0,24m 3.

Bucket elevators: Transpo | Pace of | Width | Speed | Axis Frame of | Moving rting bucket | of of diameter | a drum circle height | elevator | bucket | bucket | d (mm) diameter | n (v/p) H (m) a(mm) | elevator | elevator D (mm) b (mm) | v (m/s) Bucket 9 400 200 2,09 35 450 75,5 elevator | Bucket lỗi 400 200 2,09 35 450 75,5 elevator 2 Bucket 6,4 400 200 2,09 35 450 75,2 elevator 3 MỤC LỤC 1. MỤC DICH ĐỀ TÀI. TRA CỨU TÀI LIỆU. CÔNG NGHE CHE BIEN THỨC AN GIA SÚC.

SƠ ĐỒ CHUNG CUA NHÀ MAY CHE BIEN THUC AN GIA SUC scecscsussasssvasssvasesvasssvavssssvassssasssvassssssassavasisestissasssavssesvstsssssssvatisessteessstevseees 4 4. SƠ BO KHOI CUA DAY CHUYEN CHE BIEN THỨC AN GIA SUC ccessussussstsassasuasessaseasussssssesssessssssesstassassessssstasssssssssessasssessessvssissssesseseeseseees 5 4. TINH CHAT CƠ LY CUA THUC AN GIA SUC DANG BOT. KHÁI NIEM CHUNG VE GÀU TẢI.

PHAM VI SỬ DỤNG. CẤU TẠO GAU TẢI. CƠ SỞ TÍNH TOAN GAU TẢI. TÍNH TOÁN LỰC TÁC DỤNG LÊN GÀU.

2012311115151 151 11111111111 111 1111111111115 011 11 Hy re 14 TA JW 0. CAU TAO VIT TAI NGANG wo.42 PHAN LOẠI VIT TÀI NGANöG. LÝ THUYÉT TÍNH TOÁN VÍT TẢI. PHƯƠNG PHAP — PHƯƠNG TIEN.

PHƯƠNG PHAP THIET KÉ. PHƯƠNG PHAP CHE TẠO. PHƯƠNG PHAP ĐO BAC CAC SO LIEU THỰC NGHIỆM. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ THẢO LUẬN.

GIỚI THIỆU SƠ BO DAY CHUYEN CÔNG NGHE SAN XUẤT THỨC AN GIA SUC DẠNG BOT 5T/H VA NOI DUNG THỰC HIEN CUA ĐỀ TÀI. SƠ DO DAY CHUYEN CÔNG NGHỆ. NỘI DUNG THỰC HIEN DE TÀI TRONG DAY CHUYEN CÔNG II. TÍNH TOÁN THIET KE, CAU TẠO GÀU TAI NGUYÊN LIEU CHO i/.

CAC SO LIEU THIET KE BAN ĐÀU. CHON LOA GAUL. TINH VAN TÓC GÀU. TÍNH TOÁN KIEM TRA NĂNG SUAT CUA GÀU.

TÍNH CONG SUÁT CUA GÀU. TÍNH BỘ PHAN KÉO. TÍNH TOÁN BỘ TRUYEN ĐỘNG. TÍNH TOÁN THIẾT KE HOP SO BÁNH RANG TRU RANG 6.

TÍNH TOÁN KHỚP NÓI TRỤC. CẤU TẠO GÀU TẢI. TÍNH TOÁN THIET KE VÍT TẢI. CÁC DO LIEU THIET KÉ.--- +2 +E+EEEE2EEE2ESEEEEEEEErEEErEErrrres 42 6.

ĐỊNH MÔ HÌNH THIET KÉ. TÍNH TOÁN CAC THONG SO HÌNH HỌC CUA VÍT TẢI. TÍNH TOÁN VO VÍT. TÍNH TOÁN CHE ĐỘ DONG HỌC.

TÍNH TOÁN CHE ĐỘ ĐỘNG LỰC HỌC. TÍNH TOÁN THIET KE BỘ TRUYEN ĐỘNG. TÍNH BỀN TRỤC VÍT. Ý KIÊN THẢO LUẬN.

KET LUẬN - DE NGHỊ. TÀI LIEU THAM KHẢO. MỞ ĐÀU Trong sự chuyển mình của nền kinh tế quốc dân nước ta, ngành nông nghiệp chuyển mình đang dần từng bước công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trước đây do nhu cầu chăn nuôi chưa phát triển mạnh nên các thiết bị vận chuyển chưa được đưa vào sử dụng trong ngành chế biến thức ăn gia súc dé cơ giới hóa và tực động hóa quá trình sản xuất.

Nhằm đáp ứng nhu cầu phục vụ trong sản xuất hiện nay, ngành cơ khí cũng đã có bước phát triển tiến bộ về mặt kỹ thuật cung cấp nhiều thiết bị, máy móc. Các thiết bị cơ khí ngày càng được cải tiến hoàn thiện hơn về đặc tính kỹ thuật cũng như mẫu mã, hình dáng và giá thành. Quá trình vận chuyển vật liệu rời, chủ yếu sử dụng các máy van chuyền gián đoạn ( cau, palăng) và máy vận chuyén liên tục. Khác với may vận chuyền gián đoạn, các thiết bị vận chuyển liên tục có năng suất cao và được ứng dụng rat rộng rãi khi cần vận chuyển vật liệu rời.Các thiết bị vận chuyén vật liệu rời liên tục được chia lam hai nhóm: may có bộ phận kéo va máy không có bộ phận kéo.

-Nhóm máy có bộ phận kéo gồm: băng tải, xích tải, gàu tải. -Nhóm máy không có bộ phận kéo gồm: vit tải, hệ thống vận chuyén bằng không khí và vận chuyén bằng thuỷ lực. Với việc vận chuyển vật liệu dạng bột thường gặp khó khăn vì bột có kích thước nhỏ và nhẹ nên khi vận chuyển thường rơi vãi, làm tung bay bụi bột, làm ô nhiễm môi trường. Do vậy việc chọn ra một loại máy vận chuyén bột dé khắc phục những khó khăn trên là cần thiết -3- Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn và được sự chấp nhận của ban chủ nhiệm khoa Cơ khí — Công nghệ, dưới sự hướng dẫn của cô Trần Thi Thanh chúng tôi thực hiện đề tài “ Tính toán thiết kế các thiết bị vận chuyén tinh tại trong dây chuyên sản xuất thức ăn gia súc 5h”.

MỤC ĐÍCH -Tính toán thiết kế, chế tạo, lắp đặt các thiết bị vận chuyễn tĩnh tại trong dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc 5t/h. Số lượng thiết bi vận chuyén tinh tại bao gồm 3 gau tải và 1 vít tải ngang. - Nội dung thực hiện của đề tài: + Nghiên cứu công nghệ sản xuất thức ăn gia súc dạng bột ở dây chuyền lắp đặt. + Thiết kế, chế tạo, lắp đặt gàu tải cấp nguyên liệu cho silô chứa nguyên liệu của máy nghiền.

+ Thiết kế, chế tao, lắp đặt gàu tải vận chuyển bột nghiền và các nguyên liệu dạng bột không qua nghiền cho silô chứa hỗn hợp chờ trộn. + Thiết kế, chế tạo, lắp đặt gàu tải vận chuyển sản phẩm sau khi trộn cho silô chứa chờ vô bao. + Thiết kế lắp đặt vít tải vận chuyển sản phẩm nghiền và các nguyên liệu dạng bột không qua nghiền cho silô chứa hỗn hợp chờ trộn.TRA CỨU TÀI LIỆU 4. Công nghệ chế biến thức ăn gia súc dạng bột 4.

Sơ đồ chung của nhà máy chế biến thức ăn gia súc - Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu được xe mang vào cân ở trạm cân. Sau đó đưa vào xích tải mang vào máy nghiền, nghiền nhỏ rồi gàu tải mang lên silô chứa, hỗn hợp ở đây được trộn bằng vit trộn sơ bộ, rồi vít day tới gàu tải đưa vào máy trộn đều, tại đây các chất b6 sung được cho vào quá trình trộn, sau khi trộn xong hén hợp được đưa vào silô rồi đưa đến máy làm nguội. Sản phẩm đạt yêu cầu được đưa vào silô chứa chờ vô bao và băng tải đưa ra ngoài vào kho chứa chờ xuất xưởng. ` 4 tị x = h < 3 3 ¢ 4 sg š Ậ m ; 0 VỆ: al 4 9 gic.

4 a 0 4 ì g ` l 0 oe eae| II Lộ : Ũ ụ oO. š 3 “| ø 5 8 9 1 ý Ÿ & t o 4 W © 0 3 4 5» 3 % £ Po 3 % c 4 Vg o 9 A gs = Ñ $ Ñ â » § 4 s §9 q` * S b fog 3 at PEE a ñ -= 3 ý R £ W 5 2 fh : h 9 i} 9 lỗ ».¢ o ss Ê © , 8O o¢ fe? ¬ 2g 88 Vẽ $ Soe os §. | £ 3 ÿ ÔN ụ ce xk & § I Ñ 9 Ñ “=ứ ‘ tee hà E111 114 4. Sơ đồ khối của dây chuyền chế biến thức ăn gia súc dạng bột: Tiếp nhận Làm sạch Xử lý Nghién và bảo quan Ƒ>| nguyên liệu >| nguyên liệu >> các thành nguyên liệu phân Premix Bảo quản Đóng bao Trộn đều Định và chuyên |®©—] gói dạng bột £— +— lượng giao Hình 4.

So đồ khối của dây chuyền chế biến thức an gia suc dang bột 4. Tính chất cơ lý của thức ăn gia súc dạng bột - Hệ số ma sát trong của bột có ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển bột trên vít tải. Phần lớn các cấu tử mịn có hệ số ma sát trong nhỏ, khoảng( 0.5), còn các chất phụ gia của TAGS thường có hệ số ma sát trong tương đối lớn: lúa( 0. - Hệ số ma sát trong thụ thuộc vào âm độ của nguyên liệu.

Khi Am độ tăng thì hệ số ma sát trong cũng tăng theo. Ví dụ: ở âm độ 14% của cám có hệ số ma sát trong 0.81 và nếu tăng đến(15--16)% thì hệ số ma sát trong cũng tăng lén(10+14)%. - Hệ số ma sát giữa bột và thép: f=0.