Câu1. Cấu tạo và hoạt động của kho cơ giới và kho silo
a) Kho cơ giới không có thiết bị sơ chế
Loại kho này được sử dụng để bảo quản hạt (hình 2.7). Trong kho có trang bị một gầu tải và hai băng tải để cơ
khí hóa việc xuất nhập kho, một quạt cao áp để thông gió cưỡng bức khi khối hạt trong kho bị bốc nóng.
Hạt được gầu tải đưa từ dưới lên rót vào băng tải 4 đặt trên nóc, chạy suốt chiều dài kho. Trên từng đoạn băng
tải có thiết bị gạt hạt xuống từng ô kho một. Hạt được lấy ra dưới đáy nghiêng cũng bằng băng tải 1 chạy dọc kho.
Khối hạt trong kho được thông gió cưỡng bức khi cần thiết bằng một hệ thống ống thổi không khí 2 đặt trên mặt
nền, theo chiều ngang. ống phân phối làm bằng thép, có lỗ về phía trên. Trên miệng lỗ đặt tấm chắn 5 để không khí đi ra
hai bên và hạt không rơi vào ống. Không khí được nén và thổi vào hệ thống đường ống bằng quạt cao áp 3.
Hình 2.7. Kho cơ giới không có thiết bị sơ chế
1- băng tải xuất; 2- ống thổi không khí; 3- quạt; 4- băng tải nhập; 5- tấm chắn.
b) Kho cơ giới có thiết bị sơ chế
Về kết cấu xây dựng loại kho này cũng tương tự như kho không có thiết bị sơ chế. Thiết bị sơ chế được trang bị
trong kho gồm có lò sấy, sàng tách tạp chất và một số thiết bị khác để thực hiện việc bốc dỡ, vận chuyển, xuất nhập kho
hoặc xử lý những sự cố bất lợi như bốc nóng, côn trùng phát triển nhanh khi thực hiện bảo quản hạt (hình 2.8). Loại kho
này có thể hoàn thành tất cả các quá trình cần thiết trong quá trình bảo quản.
Hình 2.8. Sơ đồ cấu tạo kho cơ giới có thiết bị sơ chế.
1- xe vận chuyển; 2- thùng tiếp nhận hạt; 3,8- băng tải nhập; 4- gầu tải; 5- thùng phân phối; 6- sàng làm sạch tạp
chất; 7- thiết bị sấy; 9- bộ phận tháo liệu; 10- băng tải xuất.
Trường hợp nhập hạt khô, sạch vào kho theo thứ tự như sau :
1 - 2 - 3 - 4 - 8 - 9 - kho
Trường hợp nhập hạt vào kho có nhiều tạp chất :
1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 4' - 5' - 8 - 9 - kho
Trường hợp hạt ẩm và nhiều tạp chất :
1
1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6- 4' - 5' - 7 - 4'' - 5'' - 8 - 9 - kho
Trường hợp xuất hạt :
Kho - 10 - 4 - 5 - 1
Máy làm sạch và phân loại hạt
a) Làm sạch và phân loại theo kích thước
Phần lớn các tạp chất hữu cơ như cỏ, rác, mảnh cành, lá cây, thường có kích thước lớn hơn hạt, còn đất, cát, bụi,
rác vụn, thường bé hơn hạt. Lợi dụng sự khác nhau về kích thước này, người ta dùng máy sàng có kích thước lỗ thích
hợp để tách các tạp chất đó ra khỏi hạt. Khi chỉ có tạp chất lớn hơn hạt thì tạp chất sẽ ở lại trên sàng, hạt lọt qua lỗ sàng.
Khi chỉ có tạp chất bé hơn hạt thì ngược lại. Nếu trong khối hạt có cả tạp chất lớn hơn hoặc bé hơn hạt thì sử dụng sàng
nhiều tầng có kích thước lỗ khác nhau, lỗ to ở trên, lỗ nhỏ ở dưới hoặc dùng một tầng sàng nhưng phần sàng ở phía
nguyên liệu vào có lỗ nhỏ, phần sàng ở phía sau có lỗ to dần. Đối với việc phân loại hạt theo kích thước, quá trình cũng
xảy ra tương tự. Như vậy, trong quá trình sàng người ta nhận được sản phẩm hoặc nằm trên sàng hoặc lọt qua sàng, còn
phần kia bị loại bỏ đối với trường hợp làm sạch hoặc thu được sản phẩm cả ở phần trên và dưới sàng nhưng có độ lớn
khác nhau trong trường hợp phân loại.
Hiện nay, có nhiều loại sàng được dùng để phân loại hạt như: sàng phẳng, sàng lượn sóng, sàng trụ, sàng đa giác.
Phổ biến nhất trong các nhà máy chế biến lương thực- thực phẩm là sàng phẳng, sàng trụ và trống chọn hạt.
- Sàng phẳng được lắp trên một khung gọi là thân sàng. Mỗi thân sàng được treo vào khung máy nhờ 4 thanh teo đàn
hồi và thực hiện dao động qua lại nhờ cơ cấu lệch tâm (hình 3.1). Phương dao động của sàng có thể ngang hoặc nghiêng.
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy sàng phẳng
Những máy có hai thân sàng thì chiều chuyển động luôn ngược nhau nhằm triệt tiêu một phần lực quán tính sinh ra
trong quá trình chuyển động.
Khi bán kính tay quay nhỏ, biên và thanh treo có chiều dài lớn ta có thể coi chuyển động của thân sàng là chuyển
động tịnh tiến qua lại dịch chuyển của thân sàng S= 2R ( R bán kính tay quay).
Sàng được lắp ở đáy thân sàng và thường đặt nghiêng so với phương ngang 1 góc
=
α
4 9
0
. Đây là bộ phận chính
để phân loại các hạt vật liệu rời. Người ta thường dùng hai loại sàng có kết cấu khác nhau là: sàng lưới đan và sàng tấm
đục lỗ.
Mặt sàng lưới đan: có các lỗ dạng hình vuông, hình bầu dục, hình 6 cạnh (hình 3.2). Loại này được dùng để các vật
liệu khô, xốp. Loại lưới đan có diện tích rơi lớn hơn so với các loại sàng khác.
sạch được tựa trên hai đường lăn thông qua các con lăn. Cũng nhờ kết cấu này mà người ta có thể điều chỉnh độ ngập sâu
của chổi vào mặt sàng để làm tăng độ sạch mặt sàng.
Hiện nay, để làm sạch mặt sàng người ta dùng các quả cao su (rubber balls) đặt ở trong các ngăn dưới mặt sàng
(hình 3.4).Trong quá trình làm việc, bi nảy lên trên đập vào các phần tử kẹt vào lỗ sàng, đẩy chúng ra ngoài. Kết cấu này
hoàn toàn có thể thay thế cho chổi lông, khi đó cấu tạo máy sàng trở nên đơn giản hơn rất nhiều.
Hình 3.4. Sàng tự làm sạch bằng bi cao su
4
- Sàng trụ là sàng phẳng cuộn tròn và quay xung quanh trục dọc của nó (hình 3.5). Loại sàng này có cấu tạo
đơn giản làm việc ít rung động nhưng năng suất thấp hơn loại sàng phẳng.
Hình 3.5. Sàng trụ
- Trống chọn hạt được sử dụng để làm sạch và phân loại hạt theo hình dạng hay chiều dài. Người ta thường kết cấu
kiểu trống có các lỗ với hình dạng và kích thước phù hợp với loại hạt cần phân loại, thường là nửa hình cầu (hình 3.6).
Hình 3.6. Máy phân loại hạt kiểu trống
a) Sơ đồ máy; b) Sơ đồ nguyên lý cấu tạo.
1- trống phân loại; 2- lỗ tổ ong; 3- vít tải; 4- máng hứng; 5- cánh gạt.
Ví dụ, khi phân loại hạt cỏ dại trong khối hạt ngũ cốc, hỗn hợp hạt được cho vào trong trống, khi trống quay, chúng
chuyển động trong trống, hạt cỏ hoặc những hạt ngắn sẽ lọt vào các lỗ và được nâng lên một độ cao nhất định. Trong khi
đó hạt ngũ cốc được giữ lại bởi cánh gạt 5 và rơi xuống đáy thùng và thoát ra ngoài qua hộp tháo liệu, còn hạt cỏ dại thì
được đưa lên cao hơn, rơi từ các lỗ vào máng 4 và chuyển ra khỏi máy nhờ vít tải 3.
Loại máy này còn có thể dùng để phân loại theo chiều dài của hạt và được sử dụng phổ biến trong các nhà máy sản
xuất gạo.
b) Phân loại theo tính chất khí động
Giữa hạt và tạp chất có trong khối hạt luôn khác nhau về tính chất khí động. Sự khác nhau này được đặc trưng bằng
trị số của tốc độ tới hạn (tốc độ không khí bắt đầu thổi bay vật thể). Trị số của tốc độ tới hạn khác nhau đối với mỗi vật
thể, nó phụ thuộc vào trạng thái và hình dạng của vật thể, trọng lượng và vị trí của vật thể trong dòng khí, tính chất của
dòng khí,
Lợi dụng tính chất này người ta cho hạt rơi vào trong dòng không khí, thường thổi theo phương ngang hay phương
xiên, chúng lần lượt rơi xuống mặt phẳng nằm ngang ở những vị trí khác nhau. Hạt hay tạp chất có tốc độ tới hạn càng
bé (hạt nhẹ), càng rơi ở khoảng cách xa so với điểm cấp liệu và hạt có tốc độ tới hạn lớn (hạt nặng) thì ngược lại. Nhờ
quá trình này, ta có thể tách các tạp chất ra khỏi khối hạt một cách dễ dàng.
Hệ số ma sát f = tgf với f là góc ma sát của vật liệu với mặt sàng.
Hình 3.8. Sơ đồ máy phân loại theo trọng lượng
1- phễu nạp liệu; 2- bộ phận lắng; 3- sàng
d) Phân loại hạt theo tính chất bề mặt của nguyên liệu
Các cấu tử khác nhau trong khối hạt có trạng thái bề mặt không giống nhau. Bề mặt của chúng có thể xù xì, rỗ, nhẵn,
có vỏ, không vỏ,… Những trạng thái bề mặt khác nhau ấy có thể áp dụng để phân loại trên mặt phẳng nghiêng. Khi các
phần tử có trạng thái bề mặt không giống nhau chuyển động trên mặt phẳng nghiêng thì chịu tác dụng của các lực ma sát
khác nhau (hình 3.9).
6
a) b)
Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý phân loại theo trạng thái bề mặt
A- mặt phẳng nghiêng; B- tấm chắn
1, 2, 3- các cấu tử được phân loại
Do đó các phần tử ấy dịch chuyển với các vận tốc khác nhau. Vì vận tốc của phần tử ở cuối mặt phẳng nghiêng có
giá trị khác nhau tuỳ theo phần tử ấy nhẵn hay xù xì nên có những phần tử rơi xa lưới hơn, có những phần tử rơi gần lưới
hơn. Nếu đặt trên quỹ đạo rơi những tấm chắn thì có thể phân loại hỗn hợp ra làm nhiều phần khác nhau theo hệ số ma
sát. Các thiết bị phân loại cố định đều dựa vào nguyên tắc trên để phân loại, trong đó có cả thiết bị phân loại kiểu xoắn
ốc để phân loại hạt dạng hình cầu và dạng hạt dẹt.
Phương pháp phân loại dựa vào sự khác nhau về hệ số ma sát có ý nghĩa rất lớn trong trường hợp phân loại hỗn hợp
gồm hai hoặc nhiều dạng hạt có kích thước gần nhau.
e) Phân loại theo màu sắc
Trong một số trường hợp có thể dựa vào sự khác nhau về màu sắc để phân loại. Trên hình 3.10 là sơ đồ thiết bị phân
loại theo màu sắc Sortex Junsơn. Nguyên liệu đầu được đưa vào phễu nạp liệu 1. Sau khi qua máng rung 2 và băng tải 3,
hạt được rải đều thành lớp rồi đưa vào phòng quang học 4. Do tác dụng của các tế bào quang điện 8 mà hỗn hợp được
phân chia thành 2 loại: hạt có màu đặc trưng và hạt có màu bình thường. Hạt có màu đặc trưng được nạp điện và sau khi
ra khỏi phòng quang học thì được hút lệch về một phía.
Mỗi lần lựa chọn chỉ phân loại được 2 màu. Muốn phân loại được nhiều màu ta phải dùng nhiều kính chuẩn và làm
lại nhiều lần hoặc dùng nhiều máy.
Yêu cầu hạt phải được dải thành lớp mỏng, sao cho hạt nọ không che lấp quả kia thì việc phân loại mới không bị bỏ
sót.
máy làm sạch này còn được gọi là máy rửa. Nguyên tắc chung của máy rửa là xáo trộn rau củ trong nước (hoặc dùng vòi
xối), nhờ đó rau củ cọ sát lẫn nhau, cọ sát với các bộ phận làm việc của máy làm tách các tạp chất bẩn bám trên rau củ.
Rau củ được làm sạch, các tạp chất bẩn theo nước thoát ra ngoài.
Máy rửa củ quả kiểu trống (hình 3.12), có cấu tạo gồm một hoặc hai trống rửa 2 được tạo nên bởi các thanh thép chữ
U gắn trên tang trống dọc theo đường sinh, giữa các thanh thép có khe hở nhỏ để lọt đất cát bẩn.
Hình 3.12. Máy rửa kiểu trống
1- phễu cấp liệu; 2 trống rửa; 3- gáo múc; 4- máng thu củ quả sạch; 5- máng đựng nước rửa; 6- cửa thoát nước bẩn.
Ở phía cuối trống, có lắp gáo 3 để múc nâng và đổ củ quả sạch ra ngoài. Trống rửa quay trong thùng đựng nước rửa
5, đáy nghiêng và có cửa 6 để xả nước bẩn. Trong quá trình làm việc, củ quả di chuyển dọc trống nhờ góc thoải tự nhiên
của khối củ quả khi chất đống và do quá trình chất liên tục và múc liên tục.
Loại máy này có ưu điểm là khả năng xáo trộn tốt, năng suất cao, tốn ít nước rửa, nhưng có nhược điểm là rửa củ to
hoặc dài chất lượng rửa kém, củ quả thường bị vướng dắt, xơ xước, gãy, với củ quả bẩn rửa một lần không sạch.
Máy rửa củ quả kiểu tay gạt (hình 3.13) được cấu tạo bởi trục 3 đặt nằm ngang, trên đó có lắp các tay gạt 2. Tay gạt
lắp nghiêng một góc nào đó so với mặt phẳng vuông góc với trục có tác dụng đẩy củ di chuyển theo chiều dọc trục. Vị trí
lắp tay gạt trên trục được bố trí theo đường gen vít để các tay gạt tác động vào khối củ quả một cách liên tục và đều đặn.
Máng đựng củ quả 7 thường làm bằng lưới sàng có dạng nửa hình trụ, máng đựng nước rửa 8 thường làm bằng tôn tấm
cuộn lại hoặc xây bằng xi măng, được chia làm nhiều ngăn, mỗi ngăn có cửa 9 để thoát nước bẩn.
à
Hình 3.13. Máy rửa kiểu tay gạt
1- máng đựng nước và củ quả; 2- các tay gạt; 3- trục lắp tay gạt; 4- gáo múc; 5- dây chuyền thu củ quả; 6-
tấm chắn; 7- nắp thoát nước và rác bẩn; 8- cửa thoát sỏi đá; 9- tấm lưới lọc.
Củ quả bẩn được cung cấp vào máy qua phễu cấp liệu 1, khi trục lắp tay gạt quay củ sẽ di chuyển cùng với nước và
được rửa sạch. Củ sạch sẽ được các gáo múc 4 hất đổ sang gầu chuyền 5 và đưa ra ngoài. Loại máy này có ưu điểm là
khả năng xáo trộn tốt, nước rửa dùng nhiều lần nên tiết kiệm được nước rửa nhưng có nhược điểm là củ quả dễ bị tróc
vỏ hoặc gãy do các tay gạt tác động mạnh vào khối củ quả.
Máy rửa củ quả kiểu ly tâm (hình 3.14) gồm đĩa 3 đặt nằm ngang, vành ngoài đĩa có gắn các tấm gạt 4. Phía trên đĩa
9
đặt ống nước 2, phía dưới đặt máng hứng nước bẩn 7 có cửa thoát nước 6.
lớn hơn dưới tác dụng của trọng lực sẽ lắng xuống. Do sự chênh lệch khối lượng riêng giữa các thành phần chất lỏng
không lớn lắm nên quá trình lắng tự nhiên tương đối chậm, cần phải có thời gian thích hợp. Muốn tăng tốc độ lắng người
ta có thể cho thêm chất phụ gia dưới dạng bột mịn, khuấy đều sau đó để yên tĩnh.
Về nguyên tắc cấu tạo bộ phận làm việc chủ yếu của bộ phận lắng là các bể lắng được làm bằng thép tấm hoặc xây
bằng gạch có lót đá hoặc bằng bê tông đúc. Bể lắng thường có dạng hình hộp hoặc hình trụ có đáy là hình nón. Sau khi
lắng phần chất lỏng ở phía trên được lấy ra bằng các vòi chảy ở độ cao thích hợp hoặc hút bằng bơm. Phần nước đục có
nhiều cặn được tháo ra ở cửa phía dưới. Tuỳ theo quá trình làm việc mà thiết bị lắng được phân làm 3 loại: gián đoạn,
bán liên tục và liên tục.
Máy lọc
Máy lọc được sử dụng để tách các tạp chất ra khỏi hỗn hợp lỏng hoặc tách chất lỏng ra khỏi hỗn hợp rắn - lỏng.
Nguyên lý làm việc của máy lọc là nhờ bản lọc hay vật lọc. Khi cho khối chất lỏng chảy qua bản lọc thì tạp chất sẽ bám
trên bề mặt bản lọc, còn chất lỏng sẽ đi qua. Để thực hiện quá trình lọc điều kiện cần thiết là phải tạo ra sự chênh lệch áp
suất ở hai phía bản lọc, có thể là áp suất dư hoặc áp suất chân không. Nếu áp suất ở phía hỗn hợp lỏng đưa vào lớn hơn
áp suất khí quyển được gọi là máy lọc ép, nếu áp suất ở phía chất lỏng sạch chảy ra thấp hơn áp suất khí quyển được gọi
là máy lọc hút.
Về nguyên tắc cấu tạo bộ phận lọc thường là một số các bản lọc bằng vải, amiăng, gốm hay các tông có nhiều lỗ nhỏ,
được đặt trong các khung lọc. Chất lỏng được lưu thông qua các bản lọc nhờ áp lực của bơm đẩy hoặc hút. Dưới tác dụng của
sức nén chất lỏng sẽ thấm qua bản lọc chảy và tập trung vào bể chứa. Các tạp chất sẽ lưu lại trên bản lọc hình thành lớp bã và
được lấy ra theo chu kỳ hoặc liên tục. Thiết bị lọc cũng được chia ra thành 2 loại: thiết bị lọc liên tục và thiết bị lọc gián đoạn.
Máy ly tâm
Máy ly tâm được sử dụng phổ biến để làm sạch và phân ly hỗn hợp lỏng. Nguyên lý làm việc của máy là dựa vào
lực ly tâm khi cho khối chất lỏng quay trong trống phân ly. Do có sự khác nhau về khối lượng riêng của các thành phần
có trong hỗn hợp lỏng, dưới tác dụng của ly tâm các thành phần có khối lượng riêng lớn sẽ chuyển động ra xa phía trục
quay, các thành phần có khối lượng riêng nhỏ sẽ chuyển động về phía trục quay.
Dựa theo nguyên lý làm việc của máy ly tâm, kết hợp với nguyên lý làm việc của máy lắng và lọc mà các máy ly
tâm được phân ra hai loại : máy ly tâm lắng và máy ly tâm lọc.
Máy ly tâm lắng làm việc dựa việc dựa theo nguyên lý của máy lắng, nghĩa là dựa vào lực ly tâm và trọng lực. Loại
máy này được sử dụng để loại bỏ những phần tử pha rắn có kích thước nhỏ hoặc phân ly hai pha lỏng có khối lượng
riêng khác nhau trong công nghiệp sản xuất nước rau quả, dầu thực phẩm, chế biến sữa, Máy ly tâm lọc làm việc theo
nguyên lý của máy lọc, nghĩa là nhờ lực ly tâm ép pha lỏng thoát qua vật lọc. Loại máy này được sử dụng để tách các
hạt vật liệu mịn dính kết lại với nhau thành các cục có kích thước lớn hơn, không những không chui lọt qua được lỗ sàng
mà còn làm bịt kín các lỗ sàng nên hiệu quả sàng giảm đi.
- Điều kiện chuyển động của hạt trên sàng
Trong thực tế sàng thường có các dạng chuyển động lắc dọc, lắc ngang, quay tròn lắc tròn và chấn động (rung) hoặc
có sự kết hợp rung với một trong các dạng chuyển động trên.
Sàng thường đặt nằm ngang hay nghiêng, chuyển động của sàng tạo nên chuyển động đặc trưng của hạt trên đó.
Việc chọn hình thức chuyển động của sàng trước hết cần yêu cầu của sản phẩm sàng. Ví dụ khi tạp chất có nhiều cỡ
kích thước hay cần phải phân loại hạt ra nhiều cỡ thì nên dùng sàng lắc có nhiều tầng có kích thước lỗ khác nhau. Khi
kích thước tạp chất và hạt cách xa nhau thì sàng quay tròn có nhiều ưu điểm.
Điều kiện thực hiện quá trình là hạt phải có sự di chuyển tương đối phù hợp với mặt sàng. Căn cứ theo phương dao
động của bộ phận dẫn động mà sàng có thể thực hiện dao động theo phương ngang hay phương nghiêng.
Hình 3.17. Sơ đồ bộ phận dẫn động thân sàng của các máy sàng
a) Lưới sàng nghiêng lắc dọc theo phương ngang; b) Lưới sàng ngang lắc dọc theo phương
nghiêng; c) Lưới sàng nghiêng lắc dọc theo phương nghiêng.
Các kết quả nghiên cứu đã xác định điều kiện chuyển động của hạt trên sàng:
Đối với sàng nghiêng dao động theo phương nghiêng. Sơ đồ tính toán trên hình 3.18.
12
Hình 3.18. Sơ đồ tính toán lực tác động lên hạt
Khi chuyển động theo mặt sàng, trên hạt có 3 thành phần lực tác dụng:
Lực quán tính:
Pqt =
a
g
G
(3.1)
Lực ma sát :
Fms = Gfcos
α
(3.2)
≥
π
cos
sing
900
Rn
22
nx
≥
30
ϕ
α−ϕ
cos
)sin(
R
(3.5)
nx- số vòng quay của tay quay ứng với lúc hạt chuyển động xuống phía dưới, vg/ph.
R- bán kính tay quay, m
α
- góc nghiêng của sàng, độ
ϕ
- góc ma sát của hạt với sàng, độ.
Khi sàng đổi chiều chuyển động lực quán tính Pqt
hướng lên trên và lực ma sát Fms hướng xuống dưới. Điều kiện
để hạt chuyển động trên mặt sàng lên phía trên là:
a
g
G
P
Fms
Tuy nhiên mỗi khi đổi chiều chuyển động do các lực Pqtn + P tác dụng ở trọng tâm hạt còn các lực ma sát tác dụng
ở tiếp điểm giữa hạt và mặt sàng nên làm cho hạt quay lên vị trí thẳng đứng (nét chấm trên hình vẽ). Đó là điều kiện cần
thiết để cho hạt lọt qua sàng lỗ tròn.
Đối với sàng nghiêng dao động theo phương ngang. Bằng cách tính toán tương tự ta xác định được:
Điều kiện để hạt chuyển động xuống phái dưới:
nx≥
30
R
tg )(
αϕ
−
(3.8)
Điều kiện để hạt chuyển động lên phía trên:
nl
≥
30
R
tg )(
αϕ
+
(3.9)
Điều kiện để hạt nhảy lên mặt sàng:
nb
α
Rtg
30
β
sinR
f
(3.13)
nl, nx, nb- số vòng quay của tay quay ứng với lúc hạt trượt lên, trượt xuống và nhảy trên mặt sàng, vg/ph;
- Năng suất máy sàng phẳng:
Q = Q
1
+Q
2
(3.14)
Q
1
- L
ượng hạt không lọt qua sàng được xác định theo công thức:
Q
1
= 3600b h
γ
v (3.15)
γ
- khối lượng thể tích của lớp hạt trên sàng
h- chiều cao trung bình của lớp hạt trên sàng
v- vận tốc trung bình của hỗn hợp trên mặt sàng
Q
2
- lượng hạt lọt qua sàng được xác định theo công thức:
Q
α
η
cos
22
21
+Σ
=
+
(3.17)
14
n- số vòng quay của trục tay quay hay bánh lệch tâm, v/ph
R- bán kính tay quay hay bánh lệch tâm, m
Σ
m- khối lượng phần chuyển động gồm có vật liệu và sàng
f- hệ số ma sát của vật liệu khi chuyển liệu trên lưới sàng
Q- năng suất máy
l- chiều dài sàng, m
α
- góc nghiêng của sàng, độ
a,b- các hệ số; a = 4,47.10
-7
, b = 3,71.10
-3
.
c
η
- hiệu suất truyền động.
b) Máy sàng trụ
- Chuyển động của hạt trên sàng
Chuyển động của hạt trên các sàng khá phức tạp, ở đây chúng ta xét hạt chuyển động trên sàng lục lăng (hình 3.19).
900
22
Rn
π
α
- góc nâng của hạt trên sàng;
n- số vòng quay của sàng, vg/ph;
R- bán kính của sàng, m.
Như vậy, theo phương pháp tuyến với mặt sàng có hai lực Flt và N, theo phương tiếp tuyến với mặt sàng có hai lực
Fms và P.
Điều kiện để hạt chuyển động trên sàng để thực hiện quá trình sàng:
Gsin
α
≥
f(Gcos
α
+
a
g
G
) (3.20)
15
R
G
O
P
Pqt
Fms
ϕ
ϕ−α
sin
sin
R
Để thoả mãn điều kiện làm việc của sàng, thường xác định hiệu số
α
-
ϕ
= 10
oC
Khi đó:
n = 30
ϕ
sin
173,0
R
(3.22)
- Công suất sàng quay
Công suất cần thiết N của sàng quay
N = N
1
+ N
2
+ N
3
(3.23)
N
1
Nếu trong dòng không khí thẳng đứng có một số hạt cần phân loại thì trên mỗi hạt sẽ chịu tác dụng của trọng lực G
và lực cản của môi trường R (hình 3.20).
Hình 3.20. Sơ đồ tác dụng của dòng khí lên hạt
Trong những điều kiện đã cho thì các lực đó có phương thẳng đứng và chiều ngược nhau. Mỗi một hạt sẽ chuyển
động theo chiều khác nhau tuỳ thuộc vào trị số của lực cản R và trọng lực G.
Nếu R > G thì hạt chuyển động xuống dưới, nếu R < G hạt chuyển động lên phía trên và R = G hạt ở trạng thái lơ
lửng.
Như vậy sẽ xảy ra sự phân riêng của hỗn hợp hạt, tức là quá trình phân loại được thực hiên.
Để xác định khả năng phân loại sản phẩm theo tính chất khí động ta cần phải xác định được các trị số của các lực
tác dụng lên hạt trong dòng khí.
Trọng lực G xác định theo công thức:
16
G = mg (3.26)
Sức cản của môi trường R được tính theo công thức:
R = K
k
γ
Fm(vk - vh)
2
(3.27)
m- khối lượng của hạt, kg;
g- gia tốc trọng trường, m/s
2
;
k
γ
- khối lượng riêng của không khí, kg/m
3
;
vk- tốc độ dòng khí, m/s
Máy làm sạch và phân loại củ quả
a) Máy rửa kiểu trống
- Chuyển động của củ quả trong trống rửa
Khi trống quay, do ma sát của củ quả vào bề mặt trống và lực ly tâm ép củ quả vào thành trống củ quả được nâng
lên tới độ cao ở điểm A. Dưới tác dụng của trọng lực, củ quả rời ra và rơi xuống điểm B (hình 3.21). Ngoài ra khi trống
quay, củ quả còn di chuyển dọc trống từ máng chất tới máng thu do chất liên tục và múc liên tục. Quá trình chuyển động
của củ quả trong trống là chuyển động phức tạp. Dưới tác dụng của lực ly tâm và lực ma sát, củ quả chuyển động theo
các đường 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, Dưới tác dụng của sự trượt do góc thoải tự nhiên của khối củ quả khi chất đống, củ quả
chuyển động dọc theo trống theo các đoạn đường 2-3, 4-5, 6-7, Nhờ tác dụng của quá trình chuyển động trên mà củ
quả được xáo trộn và rửa sạch.
Hình 3.21. Sơ đồ chuyển động của củ quả trong trống rửa
- Số vòng quay giới hạn của trống rửa
Số vòng quay giới hạn của trống được tính toán sao cho đảm bảo được điều kiện là : khi củ quả được nâng lên theo
17
thành trống vẫn kịp tách rời khỏi thành trống mà rơi xuống, cùng lắm thì cũng cho phép lên tới điểm C là phải rơi xuống.
Nếu gọi F là lực ly tâm của củ quả khi trống quay, G là trọng lực của củ quả. Số vòng quay giới hạn của trống được
xác định bằng điều kiện cân bằng giữa hai lực trên :
F = G (3.32)
ma = mg
a = g
g
900
Rn
22
=
π
m- khối lượng của mỗi củ quả;
g- gia tốc trọng trường, m/s
2
;
= 60qnt (3.35)
nt- số vòng quay tính toán của trống, v/ph;
q - khối lượng củ quả do gáo múc ra trong mỗi vòng quay của trống, tấn;
q = Vgϕγz
Vg - thể tích củ quả do một gáo múc ra, m
3
;
ϕ - hệ số chứa của gáo;
γ - khối lượng thể tích, tấn/m
3
;
z - số gáo múc.
- Công suất máy rửa kiểu trống:
t
1000
M
N
η
ω
=
, kW (3.36)
M - mô men cản của trống, Nm;
ω - vận tốc góc của trống, 1/s;
η
c
- hiệu suất truyền động.
b) Máy rửa kiểu vít chuyền
- Năng suất máy rửa kiểu vít:
- Bộ phận cung cấp gồm cặp trục cuốn 4 kết hợp với băng chuyền 5 để nén và đưa rau cỏ vào bộ phận thái.
- Bộ phận thái gồm một số dao thái 1 (thường chuyển động quay) và một tấm kê 2. Dao thái được lắp vào đĩa hay
cánh lắp dao 3 đối với dao thẳng và dao cong (hình 5.1b) hoặc lắp vào trống lắp dao 6 với dao dạng xoắn (hình 5.1c).
Hình 5.1. Sơ đồ các bộ phận thái rau cỏ
a) sơ đồ máy; b) bộ phận thái kiểu đĩa, c) bộ phận thái kiểu trống
1- băng chuyền; 2- trục cuốn; 3- tấm kê; 4- dao thái
Ngoài ra máy có trang bị dây chuyền thu sản phẩm thái, bộ phận động lực, bộ phận truyền động và khung. Việc điều
chỉnh độ dài đoạn thái được thực hiện bằng hai cách: hoặc thay đổi số dao lắp trên đĩa hay trống hoặc thay đổi vận tốc
đưa rau cỏ vào bộ phận thái. Muốn có độ dài đoạn thái ngắn ta có thể giảm vận tốc đưa rau hoặc lắp tăng thêm số dao,
muốn có độ dài đoạn thái dài hơn thì làm ngược lại. Ngoài ra cần phải giải quyết vấn đề điều chỉnh khe hở giữa lưỡi dao
và tấm kê khoảng 0,5÷1mm để thái được gọn và dễ. Dao tháI rau cỏ có cạnh sắc dạng lưỡi thẳng, lưỡi cong
b) máy thái củ quả
Các máy thái củ quả thường theo nguyên lý làm việc của dao “bào gỗ” nghĩa là lưỡi dao được lắp ở khe thủng của
thân đĩa hay trống lắp dao sẽ cắt nạo vật tháI đang tự vào mặt thân đĩa hay trống lắp dao đó thành những lát thái (dày
mỏng tuỳ theo độ nhô của lưỡi dao so với mặt đĩa hay trống lắp dao). Lát thái sẽ trượt trên mặt dao chui qua khe thủng
mà thoát ra phía mặt kia của thân đĩa hay trống lắp dao (hình 5.2). Như vậy, về nguên lý cấu tạo, máy tháI củ quả thường
có các bộ phận chính như sau:
Bộ phận thái gồm một số lưỡi dao 1 được lắp trên đĩa 2 hay trống 4 ở những khe thủng (để lát thái chui qua). Muốn
có lát thái có độ dày mỏng khác nhau người ta có thể điều chỉnh độ nhô của dao so với mặt điã hay trống Để thái thành
những lát rộng bản dao tháI có dạng lưỡi thẳng liền. Để thái thành những lát thái hẹp dao thái có dạng lưỡi răng lược.
Hai lưỡi dao răng lược liên tiếp nhau được bố trí xen kẽ nhau sao cho phần có cạnh sắc của lưỡi dao này trùng với phần
không có cạnh sắc của lưỡi dao kia. Như vậy, sau một vòng quay của đĩa cứ hai dao mới cắt hết một lớp vật thái, do đó
số dao lắp trên điã phải chẵn.
Bộ phận cấp liệu là một thùng đựng củ quả 3, thành thùng có độ nghiêng nhất định để củ quả tự cung cấp vào bộ
phận thái nhờ trọng lượng bản thân. Thành tiếp giáp với đĩa hay trống có một khoảng diện tích hở để củ quả tiếp xúc với
mặt đĩa và được lưỡi dao nạo thành lát.
Bộ phận động lực có thể là động cơ hoặc quay tay, đạp chân, bộ phận truyền động có thể là truyền động đai hoặc
bánh răng.
19
V
V
n
t
Theo thực nghiệm, Gơriatskin đã chứng minh rằng lực cắt thái bắt đầu giảm nhiều ứng với trị số góc trượt nhất định
của dao. Theo thí nghiệm của Viện sĩ Ziablov V.A, lực cắt thái sẽ giảm nhiều với góc trượt τ ≥ 30
0
. Như vậy có nghĩa là
hiện cắt của dao đối với vật thái sẽ có một điều kiện chung để phát huy thật sự mạnh mẽ tác dụng cắt trượt, để giảm lực
cắt thái được nhiều hơn.
Phát triển các lý luận nghiên cứu về cắt thái của Gơriatskin V.P, viện sĩ Giưligốpski V.A đã phân tích bản chất vật lý
và đi đến xác định điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái như sau:
Xét các lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái (hình 5.18).
21
Hình 5.18. Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái
a) các lực do rau tác động vào dao; b) các lực do dao tác động vào rau với góc τ ≥ ϕ’; c) các lực do dao tác động vào rau
với góc τ > ϕ’
Khi cắt thái chặt bổ, góc trượt τ = 0 thì lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái chỉ có một lực pháp tuyến cắt thái
(thẳng góc với lưỡi dao) theo phương vận tốc của lưỡi dao.
Trường hợp chúng ta cần nghiên cứu là góc trượt τ ≠ 0. Để đơn giản ta xét một lưỡi dao thẳng AB quay quanh một
tâm quay O và cách tâm quay một đoạn r. Để dễ phân tích, chúng ta sẽ vẽ tách riêng và xét các lực do vật thái (cuộng rau
chẳng hạn) tác động vào dao thái (hình 5.18a) và các lực do dao tác động vào vật thái (hình 5.183b,c).
Trước hết, khi lưỡi dao tác động vào cuộng rau thì ở chỗ tiếp xúc M sẽ sinh ra lực pháp tuyến chống đỡ ngược chiều
theo nguyên lý “lực và phản lực”. Ở hình 5.18a, cuộng rau tác động vào lưỡi dao ở điểm M
d
với lực pháp tuyến N, còn ở
hình 5.18b,c thì lưỡi dao tác động vào cuộng rau ở điểm Mr với lực pháp tuyến N = N’ nhưng ngược chiều. Vì phương
chuyển động của điểm Md ở lưỡi dao (theo véc tơ vận tốc v) không trùng với phương pháp tuyến (vì τ ≠ 0), cho nên lực
pháp tuyến N’ có thể phân tích thành hai thành phần: lực P’ theo phương vận tốc chuyển động v, và T’ theo phương của
lưỡi dao AB. Ở đây, ta thấy rằng lực T’ này có xu hướng làm cho điểm Md
đi nữa, dao cũng tác động vào rau bằng lực tổng hợp R mà thôi.
Tóm lại, qua việc phân tích trên, Giưligốpski đã đề xuất ra ba trường hợp của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao như
sau:
- Trường hợp góc trượt τ = 0, quá trình cắt thái chặt bổ, chỉ có lực pháp tuyến và không có lực tiếp tuyến.
- Trường hợp góc trượt τ < ϕ’ quá trình cắt thái vẫn chưa có trượt, tuy nhiên có cả lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến
(nhưng lực tiếp tuyến này chưa gây được hiện tượng trượt vì ma sát).
- Trường hợp góc trượt τ > ϕ’ quá trình cắt thái có trượt tương đối giữa dao và vật thái, do tác dụng của lực tiếp
tuyến đủ lớn thắng được hiện tượng ma sát.
22
Câu 8: Xác dịnh điều kiện kẹp của vật thái giữa lưỡi dao và tấm kê
f) Quan hệ giữa dao thái tấm kê thái
- Khe hở
giữa cạnh sắc của lưỡi dao và cạnh sắc của tấm kê
Thực nghiệm đã cho ta thấy ảnh hưởng thể hiện bằng sự phụ thuộc của công suất cắt N với khe hở (hình 5.19). Trị
số có một giới hạn thích hợp để đảm bảo cho N tương đối nhỏ.
Hình 5.19. Đồ thị phụ thuộc của
với N
Vật thái càng mảnh thì khe hở càng nhỏ, vì nếu không, lưỡi dao có thể bẻ gập thân vật thái xuống lọt vào khe hở và
kéo đứt nó, giảm chất lượng cắt. Nhưng cũng không thể nhỏ quá được, vì đĩa lắp dao và gối đỡ đều có độ dịch chuyển
dọc trục cho phép, nếu độ dịch chuyển vượt quá giới hạn lưỡi dao có thể va vào tấm kê gây hư hỏng máy.
Ngoài ra, ở trống lắp dao quay với số vòng lớn, do lực ly tâm, dao cũng có độ võng ra phia ngoài. Đối với máy thái
rau cỏ, không quá 0,5 mm thì thái mới tốt. Trường hợp dao kiểu trống quay với vận tốc lớn thì = 1÷4 mm.
- Góc kẹp χ và điều kiện kẹp vật thái giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê
Đây là một yếu tố ảnh hưởng trong trường hợp cắt thái kiểu “kéo cắt”, có một cạnh sắc lưỡi dao nữa (ở đây là cạnh
sắc tấm kê) cùng phối hợp kẹp và cắt vật thái. Góc BAC hợp bởi cạnh sắc lưỡi dao AC và cạnh sắc tấm kê AB nói chung
là góc mở χ.
Khi góc mở lớn hai cạnh sắc không kẹp giữ yên được vật thái mà có tác động đẩy nó ra, khó cắt thái được. Với một
trị số góc mở nhỏ hơn đủ để hai cạnh sắc kẹp giỡ yên được vật thái để cắt được nó thì góc mở đó được gọi là góc kẹp χ.
1
’ và F’ = N’tgϕ
2
’ (5.7)
Đó là các trị số ma sát cực đại. Ta rất dễ nhận thấy rằng:
Khi T > F và T’ > F’ (F và F’ đạt trị số cực đại), nghĩa là khi:
Ntg
2
χ
> Ntgϕ
1
’
2
χ
> ϕ
1
’ (5.8)
N’tg
2
χ
> N’tgϕ
2
’
2
χ
> ϕ
2
’ (5.9)
Tức là χ > ϕ
1
2
’có trị số nhỏ nhất, gọi là ϕ’
min
thì theo Viện sĩ Xablikôv, điều kiện kẹp
hoàn toàn là χ<2ϕ’
min.
, nếu ϕ
1
’=ϕ
2
’=ϕ’ thì điều kiện kẹp là χ<2ϕ’, nếu ϕ
1
’<
2
χ
< ϕ
2
’, nghĩa là 2ϕ
1
’<χ<2ϕ
2
’ thì xảy ra
hiện tượng vật thái bị xoay tròn tại chỗ và cắt thái cũng khó.
Ta cũng cần chú ý rằng trong trường hợp χ > ϕ
1
’ + ϕ
2
’ thì vật thái bị đẩy ra ngoài cho tới khi góc kẹp χ giảm xuống
tới trị số χ = ϕ
1
Mct.ω = q∆S rωcosτ (1 + f’tgτ)
= q∆Sr
dt
d
θ
.cosτ (1 + f’tgτ) (5.13)
Theo hình 5.23 ta thấy hình tứ giác ABCD có thể coi là một hình bình hành và diện tích của nó được tính như sau:
dF = ∆Srdθcosτ
dF - độ tăng vi phân của diện tích được thái. Do đó, thay thế trị số này vào phương trình (5.13) ta có:
Mctω = q
dt
dF
(1+ f’tgτ) (5.14)
Người ta gọi hệ số (1 + f’tgτ) là hệ số đặc tính của dao thái.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©