TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ
Chuyãn âãö hoüc pháön
CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ BẢO QUẢN TRONG
NÔNG NGHIỆP
Tãn chuyãn âãö:
Các nguyên lý định lượng vật liệu rời. Phân tích
các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và lượng cung
cấp của các nguyên lý đó.Gvhd : TS Ðinh Vương Hùng
Svth : Hoàng Văn Thiện-Công Thôn k39A
Huế, tháng 1 năm 2008
Chuyên đề Công nghệ và thiêt bị bảo quản
1.Đặt vấn đề
Quá trinh sản xuất bao gồm nhiều công đoạn, nhiều khâu và mỗi khâu
đều có vai trò nhất định của nó. Định lượng là một khâu quan trọng trong số
đó. Ðịnh lượng phải đảm bảo tiến hành đúng các quá trình công nghệ, phù
hợp với qui định, phân lượng đúng và chính xác thành phần trong quá trình sản
xuất một sản phẩm nào đó
Hình dưới là hình ảnh về một số máy định lượng mà thực tế người ta đã sử dụng
Chế tạo các máy định lượng và đưa chúng vào sản xuất góp phần làm cho quá

Trong quá trình chế biến, độ chính xác phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ, khối
lượng và loại nguyên liệu đưa vào định lượng. Ví dụ: Khi chế biến thức ăn chăn
nuôi, để xác định lượng nguyên liệu trước khi trộn, cho phép những nguyên liệu
có khối lượng lớn trong hỗn hợp như bột cám, bột ngô, độ chính xác không
cần đòi hỏi cao lắm, độ lệch mức cho phép có thể tới 5 ÷ 8%; những nguyên liệu
có khối lượng rất nhỏ như kháng sinh, nguyên tố vi lượng yêu cầu độ chính xác
phải cao (nếu không đáp ứng được thì có thể gây tác hại cho cơ thể gia súc), vì
vậy độ lệch mức cho phép phải nhỏ hơn 1%. Khi đóng gói, thành phẩm được
định lượng vào bao bì cũng phải đảm bảo độ chính xác cần thiết. Nếu định
lượng thiếu hoặc thừa đều có thể gây thiệt thòi cho người tiêu dùng hoặc cho cơ
sở sản xuất và đặc biệt là làm giảm lòng tin của khách hàng đối với loại sản
phẩm đó.
Do nguyên liệu đưa vào định lượng rất đa dạng, có thể ở dạng tơi rời, dẻo,
lỏng, chúng khác nhau về kích thước hạt, khối lượng thể tích, độ ẩm, sự dính
kết, sự vón cục đối với sản phẩm tơi rời; khác nhau về khối lượng thể tích, độ
đặc, độ dính, độ linh động, tính đàn hồi đối với sản phẩm dẻo; khác nhau về
trọng lượng riêng, độ nhớt, độ lẫn của các hạt huyền phù đối với sản phẩm lỏng,
vì vậy muốn định lượng chính xác cần phải lựa chọn phương pháp và thiết bị
định lượng thích hợp.
Một máy định lượng được chế tạo phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật sau:
- Đảm bảo định lượng chính xác, độ lệch mức trong phạm vi cho phép. Đối
với thiết bị định lượng liên tục độ lệch mức cho phép 2 ÷ 3%, đối với thiết bị
định lượng gián đoạn (định lượng từng mẻ) độ lệch mức cho phép 0,1 ÷ 1%.
- Có khả năng điều chỉnh để thay đổi mức theo yêu cầu của quá trình chế biến.
- Có khả năng phối hợp với các khâu công nghệ khác như trộn, đóng gói sản
phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa dây chuyền sản xuất.
Máy định lượng có nhiều dạng và được phân loại theo nhiều cách khác nhau.
- Theo dạng sản phẩm : máy định lượng sản phẩm tơi rời, máy định lượng sản
phẩm dẻo, máy định lượng sản phẩm lỏng.
- Theo nguyên lý làm việc: máy định lượng theo khối lượng, máy định lượng

lượng vật liệu cần định mức bằng máy so với tiêu chuẩn cho phép và xác định
theo công thức:
cp
tb
S
q
qq
S <
−
= %100.
minmax
S và S
cp
là độ lệch định mức cho phép.
q
max
, q
min
, q
tb
là khối lượng cực đại, cực tiểu, trung bình của thành phần
thức ăn do máy định mức đưa ra trong một giây.
Độ lệch định mức là một giá trị biến đổi liên tục và ngẫu nhiên (theo quy luật
phan bổ chuẩn). Nó phụ thuộc vào tính chất của vật liệu (khối lượng riêng, kích
thước, độ tơi, độ ẩm, góc chảy tự nhiên, góc sụt ), và phụ thuộc vào thời gian
định mức đặc biệt đối với những máy định mức liên tục.
Do đó độ lệch định mức cần được đánh giá bằng sai số quân phương σ và hệ số
biến thiên V như sau:

( )

%1210%100. ÷=<
cp
V
q
V
σ
Trong đó :
q
i
là khối lượng trên giây của vật liệu trong mỗi lần đo định mức thức i,
kg/s
q là khối lượng trên giây trung bình ,
skg
n
q
q
n
i
/
1
∑
=

Gvhd TS. Đinh Vương Hùng Sv Hoàng Văn Thiện-CôngThônk39A
4
Chuyên đề Công nghệ và thiêt bị bảo quản
q
0
là khối lượng trên giây tính toán theo mức cần xác định (kg/s)
n là số lần mẫu đo để xác định chất lượng định mức.


q
G
N
i
=
N- Số mẻ định mức (,nếu Gi là khối lượng cần định mức, kg)
2.2.2 Năng suất và công suất lý thuyết của máy định mức
a. Máy định mức liên kiễu trục cuốn
 Năng suất lý thuết Q có thể tính theo công thức
Q = 60.F.l.z.x.n.y
Trong đó : F- diện tích mặt cắt ngang của một rảnh khía, m
2
;
l - chiều dài phần rảnh trục cuốn tiếp xúc với thức ăn, m;
Z -số rảnh khía;
N - vận tốc quay của trục cuốn tron một phút, n = 30
Y - khối lượng thẻ tích của thức ăn, kg/m
3
;
F - hệ số chứa của các răng khía,fgfg
Theo công thức này, ta thấy muốn điều chỉnh mức tức là điều chỉnh năng suất Q,
có thể thay đổi vận tốc quay n của trục cuốn, hoặc thay đổi chiều dài l của phần
rảnh tiếp xúc với vật liệu. Cũng có trường hợp người ta thiết kế các cánh quay
đặc biệt để thay đổi diện tích mặt cắt ngang F.
 Công suất lý thuyết được xác định chủ yếu xuất phát từ lực ma sát của htức
ăn do các rãnh cuốn ở cửa cấp liệu với lớp vật liệuở trên thùng cấp liệu. Lực ma
sát này được tính bằng:
P=f.p.F
cl

- hệ số tính đến năng lượng có thể tốn vì trục cuốn đập vỡ thêm vật
liệu
Công suất sẽ bằng:
ηη
dc
dc
k
NN
2
.=
Trong đó
k
2
- là hệ số tính đến tổn thất do ma sát của các bộ phận định mức,
η
dc
-hiệu suất truyền động của động cơ
η -hiệu suất truyền động
b. Máy định mức liên tục kiểu vít
 Năng suất lý thuyết Q được tính bằng
( )
γϕπ
sndDQ
22
15 −=
Gvhd TS. Đinh Vương Hùng Sv Hoàng Văn Thiện-CôngThônk39A
5
H 2.Sơ đồ tính toán máy định mức kiểu đĩa
Chuyên đề Công nghệ và thiêt bị bảo quản
trong đó

c. Máy định mức liên tục kiểu băng
 Năng suất lý thuyết Q được tính bằng
Q=3600.F.v.γ.φ
Trong đó
F diện tích mặt cắt ngang của lớp vật liệu trên băng
F=bh với b là chiều rộng của băng, h là bề dày lớp vật liệu
v vận tốc của băng
φ hệ số chứa của băng
 Công suất cần thiết của băng định mức có thể tính bằng
N=N
1
+N
2
Trong đó N
1
là công suất di chuyển vật liệu
( )
1
3
1
2,0
10.367
kHL
Q
N
+=
L chiều dài của băng
H chiều cao nâng vật liệu
k
1

k
2
hệ số tính toán ma sát
d. Máy định mức liên tục kiểu
đĩa
 Năng suất lý thuyết
được tính bằng
Q=Vp.n
Trong đó
V là thể tích lớp vật liệu thu
được ứng với một vòng quay
n số vòng quay
 Công suất cần thiết của
Gvhd TS. Đinh Vương Hùng Sv Hoàng Văn Thiện-CôngThônk39A
6
Chuyên đề Công nghệ và thiêt bị bảo quản
máy định mức kiểu đĩa có thể tính bằng:
N=N
1
+N
2
+N
CK
N
1
công suât tiêu thụ khắc phục lực ma sát của vật liệu với đĩa
N
1
=F
ms

Các cân đòn tự động được trang bị bộ nạp liệu, phễu chứa có đáy mở và máy
đếm cơ học. Cân có thể hoạt động trong một tổ hợp thống nhất với máy gói chế
phẩm.
Trong sản xuất premik và tiêu chuẩn hoá các chế phẩm ứng dụng định lượng
theo trọng lượng (cân định lượng) và định lượng theo thể tích. Cân định
lượng dạng ÔK được sử dụng rộng rãi nhất. Nhờ các cân này mà các cấu tử
premik có thể định lượng với độ chính xác đến 0,1 %.
Để định lượng môi trường nhiều cấu tử đáng lẽ phải có nhiều bộ định lượng
cho nhiều cấu tử, nhưng có thể sử dụng các bộ định lượng cho sản phẩm liên
tục vào một gàu cân. Trên gàu cân có các phễu nạp liệu, số phễu bằng số cấu
tử. Định lượng thứ tự theo từng cấu tử với phễu nạp liệu cho cấu tử đó.
b. Cân định lượng liên tục.
Các bộ nạp liệu và các bộ định lượng theo thể tích - dạng đĩa, tang quay, vít
xoắn không đảm bảo độ chính xác yêu cầu và tính đều đặn của dòng
nguyên liệu, cân định lượng liên tục có nhiều ưu điểm hơn, khắc phục được
các nhược điểm của các loại cân đã được nêu ở trên.
Gvhd TS. Đinh Vương Hùng Sv Hoàng Văn Thiện-CôngThônk39A
7
Chuyên đề Công nghệ và thiêt bị bảo quản
2.3.2 Theo nguyên lý đong (định lượng theo thể tích)
Phần lớn các máy định lượng thể tích đều làm việc liên tục và chúng được dùng
tương tự như cơ cấu cấp liệu, để cấp sản phẩm hay nguyên liệu vào máy chế
biến khác. Để đảm bảo định lượng chính xác, cần phải tạo dòng chảy đồng đều
trong đó thể tích sản phẩm đưa vào theo đơn vị thời gian được xác định bằng tốc
độ cấp liệu hay bằng tiết diện ngang của dòng sản phẩm. Nếu tốc độ cấp liệu
thay đổi thì tiết diện của dòng sản phẩm không đổi, khi ấy máy định lượng cần
được trang bị cơ cấu dẫn động đặc biệt để điều chỉnh tốc độ cấp liệu trong phạm
vi rộng. Trường hợp nếu tốc độ cấp liệu không đổi, thì cần phải có những cơ cấu
thay đổi tiết diện dòng chảy.
Những máy định lượng làm việc liên tục thường gặp là loại thùng, vít tải, băng

8
Hình 3.Sơ đồ cấu tạo vít định lượng
Chuyên đề Công nghệ và thiêt bị bảo quản
trong vít xoắn, m
S: bước vít, m, thường thường S = (0,8÷1) D
ψ
: hệ số nạp đầy
ψ
= 0,6÷0,8
n: số vòng quay của vít xoắn, v/phút
thông thường n = 40-80 v/ph, khi độ linh động của sản phẩm giảm xuống
thì n= 20-40 v/ph. Ðể tránh vật liệu tích tụ trong vít định lượng cần phải
đảm bảo tỉ lệ :
D ≥ [4 - 5]d
C
d
C
: kích thước lớn nhất của sản phẩm.
ρ
*: khối lượng riêng xốp của vật liệu, kg/m
3
Lượng cung cấp của vít định lượng không hoàn toàn đồng đều theo thời gian
do cấu tạo của vít và tính chất khó chảy thành dòng liên tục của vật liệu rời.
Trong thực tế, lượng cung cấp thường xác định bằng đo đạc tại chỗ.
Máy định lượng kiểu vít dùng để tải nguyên liệu hạt - bột có kích thước hạt đến
5 mm, độ ẩm đến 1,5 % và mật độ xếp đến 1,9 kg/ cm3. Bộ định lượng kiểu vít
được sử dụng thực chất là những cơ cấu tải liệu trong ống nằm ngang của đường
dẫn nguyên liệu và có thể điều khiển bằng thủ công hay bằng điện.
Để tải vật liệu bột có độ rời kém, mật độ xếp đến 8,8 kg/ cm3 và nhiệt độ đến
600C thường sử dụng bộ nạp liệu kiểu rung dạng vít.

nghiền đồng thời cũng là loại máy dỡ tải cho các thùng chứa cố định. Bộ định
lượng dạng đĩa được điều khiển bằng khí nén hay bằng phương pháp thủ công.
c. Máy định lượng kiểu rung.
Máy định lượng kiểu rung được ứng dụng để tải các vật liệu có độ tơi kém, có
góc nghiêng tự nhiên lớn hơn 400, nhiệt độ đến 700C.
Bộ nạp liệu gồm có buồng chứa và đáy rung. Đáy rung được lắp cố định trên
giàn treo có bộ giảm xóc. Ống nạp liệu và đáy rung được nối lại bằng ống caosu
dẻo. Máy rung được lắp trên mặt bích chịu lực của đáy rung. Động cơ làm quay
trục máy rung.
Năng suất của bộ nạp lệu phụ thuộc vào sự điều khiển máy rung và phụ thuộc
vào kích thước của thiết bị, từ 21 đến 36 m3, khi công suất của máy rung 0,6
kW.
d. Băng định lượng
Cấu tạo giống băng tải vận chuyển nhưng ngắn hơn do chỉ dùng để định lượng
hơn là vận chuyển. Phễu chứa nguyên liệu được lắp phía trên băng giúp cho việc
cung cấp được đồng đều. Cửa ra của phễu nạp liệu có tấm chắn điều chỉnh diện
tích cửa ra để thay đổi lượng cung cấp. Dọc theo hai bên băng có lắp thêm tấm
chắn khi đó mặt cắt của lớp sản phẩm trên băng là một hình chữ nhật, giúp cho
quá trình định lượng được chính xác.
Lượng cung cấp có thể xác định theo công thức:
Q

=

v

⋅

b


⋅

h

⋅

ρ

*
, kg/phút
trong đó
n: số vòng quay puli, v/phút
b, h: bề rộng và chiếu dầy lớp vật liệu trên băng, m
v: vận tốc chuyển động của băng, m/s
D: đường kính puli chủ động, m
ρ*
: khối lượng riêng xốp của vật liệu, kg/m
3
k: hệ số trượt giữa puli và băng
Gvhd TS. Đinh Vương Hùng Sv Hoàng Văn Thiện-CôngThônk39A
10
Hình 6. Đo lượng cung cấp bằng tia gamma
Chuyên đề Công nghệ và thiêt bị bảo quản
Ðể có thể tự động hoá quá trình định lượng, một hệ thống cảm biến thường được
lắp để nhận biết sự thay đổi trọng lượng hoặc thể tích vật liệu trên băng. Khi
trọng lượng vật liệu trên băng thay đổi, hệ thống cảm biến sẽ làm thay đổi tần số
rung của một máy rung cấp liệu đặt ở cửa ra của phễu nạp liệu làm thay đổi
tương ứng lượng cung cấp hoặc làm thay đổi số vòng quay của puli băng tải.
Hình 6 mô tả một hệ thống cảm biến nhận biết sự thay đổi chiều rộng lớp vật
liệu nhờ một chùm tia gamma hẹp chiếu từ bên dưới. Cảm biến lắp phía trên


n

m

V

ρ

*
, kg/phút
trong đó
D: đường kính trống,
n: số vòng quay trống,v/phút
m: số hốc trên trống
V: thể tích 1 hốc, m3
Ρ*: khối lượng riêng xốp của vật liệu, kg/m3
Ngoài ra còn có thể tính năng suất định lượng của trống bằng công thức
Q

=

v

⋅

F

⋅


Định lượng từng phần là lấy từng phần vật liệu rời từ khối vật liệu ban đầu, với
thể tích hoặc trọng lượng của từng phần bằng nhau.
Thiết bị định lượng từng phần làm việc gián đoạn theo chu kỳ, có thể điểu
khiển bằng tay kết hợp với các cơ khí hoặc điều khiển tự động nhờ các hệ thống
vi xử lý. Hình IV-7 mô tả chu trình làm viêc của một máy định lượng từng phần
có bộ phần vi xử lý. Giai đoạn đầu là giai đoạn xả nhanh, đến khi đạt 97% trong
lượng yêu cầu thi cửa xả sẽ đóng bớt lại, dòng vật liệu chảy xuống chậm hơn.
Khi vừa đủ trọng lượng, cửa xả đóng lại, sau đó cửa tháo vật liệu mở ra đổ toàn
bộ lượng vật liệu vào bao bì.
2.4 Phân tích yếu tó ảnh hưởng đến năng suất và lương cung cấp của các
nguyên lý
Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và lượng cung cấp của hai nguyên lý
định lượng đã nêu trên có thể chia thành hai nhóm chính sau:
- Nhóm yếu tố do vật liệu được định lượng
- Nhóm yếu tố về máy định lượng
2.4.1 Nhóm yếu tố về vật liệu được định lượng
Bao gồm các yếu tố như độ ẩm, khối lượng riêng, kích thước góc ma sát, hệ
số nạp đầy… tùy theo đặc điểm riêng của từng loại vật liệu cần định lượng mà
chọn máy định lượng thích hợp sao cho năng suất và lượng cung cấp là lớn nhất.
- Độ ẩm ảnh hưởng đến quá trình di chuyển của vật liệu, sự liên kết của các
phần tử với nhau. Ví dụ như độ ẩm cao làm cho vật liệu dính vào nhau
vàdính vào máy định lượng, vật liệu bị vón cục… làm cho lượng vật liệu
qua máy là không chính xác.
- khối lượng riêng là một trong hai cơ sở để định lượng vật liệu, nó cũng
ảnh hưởng đến sự chuyển động của vật liệu khi qua máy định lượng, với
khối lượng riêng khác nhau trong những điều kiện như nhau về vận tốc và
Gvhd TS. Đinh Vương Hùng Sv Hoàng Văn Thiện-CôngThônk39A
13
Hình 8. Qui trình định lượng từng phần có điều khiển
Chuyên đề Công nghệ và thiêt bị bảo quản

lượng là đường kính của đĩa, đường kính của vít xoắn, kích thước của bộ phận
nạp liệu, tháo liệu… nó cũng ảnh hưởng lớn đến năng suất và lượng cung cấp
của nguyên lý này.
Trường hợp định lượng theo khối lượng
Máy định lượng theo khối lượng thường được dùng phổ biến để nạp liệu vào
bao bì. Máy có thể làm việc liên tục hoặc gián đoạn, điều chỉnh tự động hay bán
tự động. Đối với những máy làm việc gián đoạn thùng chứa phải có hình dạng
thích hợp đê nó tiếp nhận được hoàn toàn nguyên liệu vào và tháo ra.
Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và lượng cung cấp của nguyên lý này bao
gồm lượng vật liệu được vận chuyển qua máy định lượng và vận tốc làm việc.
3. Kết luận và kiến nghị
Quá trình tìm hiều nghiên cứu chuyên để đã giúp ta biết được:
- Một số nguyên lý được áp dụng để định lượng vật liệu rời.
- Một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và hiệu quả của máy định lượng.
Đồng thời qua việc nghiên cứu chuyên đề ta cũng thấy đựoc tầm quan trọng của
khâu định lượng trong quá trình sản xuất các sản phẩm. Trong tình hình hiện
nay khi mà nhu cầu con đòi ngày càng cao về việc cần phải tạo ra sản phẩm có
chât lượng. Từ chỗ biết được những nguyên lý hoạt động của các máy định
lượng, biết được sự tác động của các yếu tố ảnh hưởng đên năng suất của máy,
Gvhd TS. Đinh Vương Hùng Sv Hoàng Văn Thiện-CôngThônk39A
14
Chuyên đề Công nghệ và thiêt bị bảo quản
ảnh hưởng đến lượng cung cấp của máy để tìm ra được cấu tạo thích hợp của
máy định lượng, chế tạo ra máy định lượng có năng suất, chất lượng cao, góp
phần tăng hiệu quả sản xuât, tăng chất lượng sản phẩm.
Do thời gian thực hiện bị hạn hẹp, việc tìm kiếm tài liệu gặp một số khó khăn,
và nhiều điều kiện khách quan khác không được thuận lợi nên chuyên đề chưa
nghiên cứu được sâu, và nội dụng chắc chắn còn nhiều sai sót. Do đó mà sau khi
tham khảo mong quý Thầy giao, và các bạn bổ sung, góp ý đế cho chuyên đề
được đầy đủ và hoàn thiện hơn.

b. Máy định lượng dạng đĩa
c. Máy định lượng kiểu rung.
d. Băng định lượng
e. Máy định lượng kiểu trục cuốn
2.3.2 Theo nguyên lý đong (định lượng theo thể tích) 7
2.3 Định lượng từng phần 12
2.4 Phân tích yếu tó ảnh hưởng đến năng suất và lương cung cấp của
các nguyên lý 12
2.4.1 Nhóm yếu tố về vật liệu được định lượng 12
2.4.2 Nhóm các yếu tố về máy định lượng 13
3. Kết luận và kiến nghị 13
Tài liệu tham khảo 14
Gvhd TS. Đinh Vương Hùng Sv Hoàng Văn Thiện-CôngThônk39A
16