ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

C

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

C

ĐỀ TÀI:

D

U

T-

LR

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY XỬ LÝ RÁC THẢI
HỮU CƠ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT THỨC ĂN CHO
TRÙN QUẾ VÀ PHÂN BĨN HỮU CƠ
Người hướng dẫn:

TS. LÊ HỒI NAM

Sinh viên thực hiện:


MSSV: 101140010 Lớp: 14C1A

Họ tên sinh viên: Hồng Đình Trung

MSSV: 101140061 Lớp: 14C1A

Khoa: Cơ khí

Ngành: Cơng nghệ Chế tạo máy

GV hướng dẫn: TS. Lê Hoài Nam
GV duyệt: TS. Đặng Phước Vinh
NỘI DUNG ĐỀ TÀI

C

1. Nhu cầu thực tế của đề tài
Giải quyết sự ảnh hưởng xấu của rác thải hữu cơ đối với môi trường. Ứng dụng
việc xử lý nguồn rác thải hữu cơ đó vào phục vụ chăn ni trùn quế và sản xuất phân

C

bón hữu cơ.
2. Phạm vi nghiên cứu đề tài

U

T-

LR

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT
Họ tên sinh viên
1
Nguyễn Ngọc Chi
2
Hồng Đình Trung

Số thẻ SV
101140010
101140061

Lớp
14C1A
14C1A

Ngành
Cơng nghệ Chế tạo máy
Công nghệ Chế tạo máy

1. Tên đề tài đồ án
Thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế
và phân bón hữu cơ.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu
- Nguyên liệu: Rau, quả, các loại rác hữu cơ


5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ )

D

a. Phần chung:
TT
Họ tên sinh viên
1

Nguyễn Ngọc Chi

2

Hồng Đình Trung

Nội dung
- 1 Bản vẽ tổng thể máy cắt (A0)
- 1 Bản vẽ tổng thể máy ly tâm (A0)
- 1 Bản vẽ chế tạo các chi tiến của máy băm thức ăn
chăn nuôi (A0)
- 1 Bản vẽ các phương án thiết kế (A0)

6. Họ tên người hướng dẫn:
TS. Lê Hoài Nam

Phần/ Nội dung:
Giám sát, kiểm tra quá trình thực hiện

7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01/01/2019

Em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy, cô giáo trong trường Đại học Bách

LR

khoa, trong khoa Cơ Khí, đặc biệt là các thầy đã trực tiếp hướng dẫn em trong đề tài

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2019
Sinh viên thực hiện

D

U

T-

tốt nghiệp này.

Nguyễn Ngọc Chi&Hoàng Đình Trung


CAM ĐOAN
Tên đề tài: “Thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất
thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ”
GVHD: TS. Lê Hồi Nam
SVTH: Hồng Đình Trung
Lớp: 14C1A
MSSV: 101140061
Địa chỉ: K878, Tơn Đức Thắng, Hòa Khánh Bắc, Liên Chiểu, Đà Nẵng.
Điện thoại liên lạc: 0326278892
Email:

thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ”
GVHD: TS. Lê Hoài Nam
SVTH: Nguyễn Ngọc Chi
Lớp: 14C1A
MSSV: 101140010
Địa chỉ: K144/80 Nguyễn Lương Bằng, Hòa Khánh Bắc, Liên Chiểu, Tp Đà
Nẵng
Điện thoại liên lạc: 09359407715
Ngày nộp đề tài tốt nghiệp: 25/5/2019

C

Email:

C

Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp này là cơng trình do nhóm của

LR

chúng tơi gồm Nguyễn Ngọc Chi và Hồng Đình Trung cùng nhau nghiên cứu thực
hiện. Chúng tôi không sao chép hoặc lấy ý tưởng của ai mà khơng được sự cho phép

U
D

trách nhiệm”.

T-



C

1.1.2. Phương pháp ủ đống ........................................................................................................ 1

C

1.1.3. Phương pháp cơ học ......................................................................................................... 2

LR

1.2. Một số phương pháp tách nước cơ học ............................................................................... 4
1.2.1. Phương pháp ly tâm.......................................................................................................... 4
1.2.2. Phương pháp ép, nén ........................................................................................................ 4

T-

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ............................................................ 5

U

2.1. Cơ sở lý thuyết cắt thái ........................................................................................................ 5

D

2.2. Phân tích phương án thiết kế máy xử lý rác ........................................................................ 7
2.2.1. Yêu cầu đối với máy thiết kế ............................................................................................. 7
2.2.2. Các phương án chế tạo máy cắt ....................................................................................... 7
2.2.2.1. Phương án thái băm ...................................................................................................... 7
2.2.2.2. Các phương án truyền động cho dao ............................................................................ 9


3.1.4. Thiết kế gối đỡ trục ......................................................................................................... 27

LR

3.1.4.1. Tính tốn và chọn ổ trục .............................................................................................. 27
3.1.4.2. Chọn ổ theo khả năng tải động.................................................................................... 28

T-

3.2. Tính tốn thiết kế máy ly tâm tách nước ........................................................................... 29
3.2.1. Tính tốn sơ bộ ............................................................................................................... 29

U

3.2.2. Cơng suất máy ................................................................................................................ 30

D

3.2.3. Tính bộ truyền đai .......................................................................................................... 32
3.2.3.1. Thơng số ban đầu ........................................................................................................ 32
3.2.3.2. Chọn loại đai ............................................................................................................... 33
3.2.3.3. Đường kính bánh đai ................................................................................................... 33
3.2.3.4. Chọn khoảng cách trục ................................................................................................ 34
3.2.3.5. Tính chính xác chiều dài L và khoảng cách trục A ..................................................... 34
3.2.3.6. Kiểm nghiệm góc ơm ................................................................................................... 35
3.2.3.7. Định kích thước chủ yếu của bánh đai ........................................................................ 35
3.2.3.8. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên bánh đai ........................................... 36
CHƯƠNG IV: CHẾ TẠO ........................................................................................................ 37
4.1. Thiết kế bản vẽ chế tạo mơ hình máy cắt .......................................................................... 37


1. Lí do chọn đề tài
Kinh tế đất nước đang chuyển hướng chú trọng cơng nghiệp hóa, dịch vụ. Tuy
nhiên nền nơng nghiệp đóng một vai trị quan trọng, đặc biệt là các ngành nông nghiệp
gắn với vấn đề môi trường. Việc xử lý rác thải đang là vấn đề đau đầu đối với các
ngành chức năng. Nhưng nếu kết hợp được vấn đề xử lý rác thải và ứng dụng để phát
triển kinh tế thì đó là một bước đi thành công và bền vững trong tương lai.
Từ lý do xử lý rác thải hữu cơ từ các chợ, resort, nhà hàng và nghiên cứu yêu cầu
của lĩnh vực chăn ni trùn quế. Nhóm sinh viên chúng em quyết định đi đến lựa chọn

C

đề tài: “Thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn

C

quế và phân bón hữu cơ”. Khi máy được chế tạo và đi vào hoạt động sẽ giải quyết
phân bón hữu cơ theo yêu cầu.
2. Mục đích nghiên cứu

LR

được các vấn đề mơi trường và đáp ứng mà lĩnh vực chăn nuôi trùn quế và sản xuất

T-

“Thiết kế và chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn

U


Hình 1.6. Máy ly tâm nằm ngang

Hình 2.2. Góc cắt trượt

LR

Hình 2.1. Các trường hợp cắt thái

C

Hình 1.7. Máy nén tách nước

T-

Hình 2.3. Các thơng số của dao lưỡi thẳng

U

Hình 2.4. Góc cắt trượt của dao lưỡi cong

D

Hình 2.5. Dao cắt
Hình 2.6. Thanh trượt

Hình 2.7. Tay quay thanh truyền
Hình 2.8. Hai cánh tay địn
Hình 2.9. Trục mang dao thẳng đứng
Hình 2.10. Trục mang dao nằm ngang
Hình 2.11. Phương án trục máy ly tâm nằm thẳng đứng

C

Hình 3.13. Sơ đồ tính tải trọng tĩnh

T-

Hình 3.17. Kích thước của bánh đai

U

Hình 4.1. Bản vẽ tổng thể máy cắt

D

Hình 4.2. Kích thước dao băm

Hình 4.3. Kích thước thùng băm
Hình 4.4. Kích thước ra phơi của thùng băm
Hình 4.5. Hình dạng, kích thước của trục
Hình 4.6. Ngun cơng 1
Hình 4.7. Ngun cơng 2
Hình 4.8. Ngun cơng 3
Hình 4.9. Ngun cơng 4
Hình 4.10. Hình dạng, kích thước nắp đậy thùng băm thức ăn
Hình 4.11. Bản vẽ tổng thể máy ly tâm
Hình 4.12. Kích thước phôi ban đầu


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ


1.1.2. Phương pháp ủ đống
Đây là một trong những hình thức xử lý với quy mô nhỏ và được coi là đơn giản
nhất. Rác được ủ thành luống hoặc đống và oxy được tiêu thụ dần với nhiệt độ có thể
lên đến 70 độ C. Đống ủ phải được trát kín, nếu khơng được trát kín thì phải đào xới
đống rác theo định kỳ để cung cấp đủ oxy vào bên trong. Hỗn hợp sau khi ủ xong sẽ
tương đương với mùn tự nhiên, có thể được sử dụng làm phân bón hữu cơ.
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hoài Nam

1


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Hình 1.2. Một hình thức ủ đống
Ưu điểm: phương pháp ủ một cách tự nhiên, có thể làm phân bón hữu cơ sau khi

C

ủ. Phù hợp với quy mơ nhỏ, hộ gia đình, khơng tốn chi phí.

C

Nhược điểm: quy mô quá nhỏ so với yêu cầu đặt ra, thời gian chờ đợi phân hủy
1.1.3. Phương pháp cơ học

T-

a. Phương pháp nghiền

b. Phương pháp cắt, băm
Cắt, băm là phương pháp cơ học. Nguyên lý của phương pháp là sử dụng lực cơ
học của dao được truyền từ động cơ để làm thay đổi nguyên liệu về hình dạng, kích
thước. Lưỡi dao tác động vào vật băm theo phương vng góc, cạnh sắc của lưỡi dao
đi vào và chia vật băm ra làm các phần khác nhau. Trong sản xuất nơng nghiệp ngun
liệu thường là mềm tính đàn hồi không cao nên thường áp dụng phương thức này.

C

Nguyên liệu sau khi được cắt băm được mang đi ủ, giúp quá trình phân hủy thành

C

phân hữu cơ được diễn ra nhanh hơn hoặc liệu sau khi được cắt ra có thể mang đi lên

D

U

T-

LR

men làm thức ăn trùn quế.

Hình 1.4. Cây chuối đã được băm
Ưu điểm: dễ chế tạo, giá thành không cao. Nguồn nguyên liệu ra được đưa đi xử
lý, sử dụng dụng được nhanh. Phù hợp với quy mô của các resort, nhà hàng. Sử dụng
nguồn điện điều khiển, nên dễ dàng cung cấp, vận hành đơn giản, việc sửa chữa, bảo
trì, thay thế khi hư hỏng diễn ra nhanh chóng.

T-

Ưu điểm: nước được tách ra dễ dàng. Kết cấu đơn giản. Được sử dụng rộng rãi
trong các sinh hoạt như tủ giặc, máy xay bột đậu …

D

rất khó khăn.

U

Nhược điểm: liệu được giữ lại trong máy nên đối với rác thì lấy ra bằng thủ cơng
1.2.2. Phương pháp ép, nén
Nguyên lý: sử dụng nguyên lý thay đổi về thể tích. Liệu được đưa và ở đầu to
hơn và nén lại ở đầu nhỏ, nước được tách ra cịn liệu thì ở lại. Có thể sử dụng bộ vít
tải, bộ nén tương tự xilanh thủy lực để nén liệu.

Hình 1.7. Máy nén tách nước
Ưu điểm: sử dụng nguyên lý đơn giản, hiệu quả hơn các máy ly tâm.
Nhược điểm: chế tạo bộ trục vít nén phi tiêu chuẩn nên khó khăn, chi phí đắt.
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hồi Nam

4


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

có hình dạng lưỡi cưa với các răng cưa cực nhỏ. Do đó khi di chuyển theo hướng tiếp
tuyến Y tức có trượt thì lưỡi dao đóng vai trị như một lưỡi cưa cưa đứt vật thái.
Ngược lại nếu lưỡi dao chỉ cắt theo hướng pháp tuyến đó là quá trình cắt thái bằng
nêm lực cắt sinh ra chỉ để khắc phục ứng suất nén để cắt vật thể. Khi cắt có trượt một
phần lực cắt sẽ dùng để khắc phục ứng suất kéo, nhờ đó tổng hợp lực cắt thái sẽ nhỏ.

𝜏

Hình 2.2: Góc cắt trượt
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hồi Nam

5


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Tỷ số

𝑣𝑡
𝑣𝑛

= 𝑡𝑎𝑛𝜏 gọi là hệ số trượt, góc 𝜏 gọi là góc trượt.

Ảnh hưởng của hình dạng dao đến hiệu quả cắt thái.
- Xét trường hợp dao lưỡi thẳng quay tròn vật thái đứng yên. Vận tốc các điểm
trên lưỡi dao có giá trị 𝑣 = 𝜔. 𝑟, tuy nhiên giá trị này là khác nhau do vị trí r của các

LR


6


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Khi dao quay góc 𝝉 hầu như không thay đổi về độ lớn và được chọn trong các
giới hạn cho phép thuận lợi nhất đối với hiện tượng cắt thái trượt. Mức tiêu thụ năng
lượng của loại dao này bé hơn các loại dao lưỡi thẳng. Tuy nhiên khuyết điểm của loại
dao này là khó chế tạo và kém bền.
2.2. Phân tích phương án thiết kế máy xử lý rác
2.2.1. Yêu cầu đối với máy thiết kế
- Đảm bảo an toàn cho người sử dụng;
- Dễ chế tạo, giá thành máy thấp;
- Đảm bảo năng suất 200 kg/h;
- Máy có độ cứng vững cao, dễ dàng di chuyển tới các vị tri khác nhau;
- Dễ tháo lắp khi sửa chữa hoặc vệ sinh.
2.2.2. Các phương án chế tạo máy cắt

C

2.2.2.1. Phương án thái băm

C

Các cơ cấu thái băm hiện nay rất nhiều loại sử dụng phổ biến trong mọi lĩnh vực.

LR

Trong lĩnh vực cắt thái băm nông sản, rau cỏ hiện nay với nhiều loại máy chuyên dụng

7


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Hình 2.6. Thanh trượt

C

Hình 2.7. Tay quay thanh truyền

C

- Dạng dao động: là dạng cắt thái mà dao thái dao động qua lại theo phương nhất

LR

định, vật thái đưa vào và với với lực nghiến của lưỡi dao vật thái sẽ được cắt đứt. Loại
này thiết kế hai lưỡi dao (dạng chiếc kéo) hay một một lưỡi dao và một tấm kê, vật thái

T-

đưa vào giữa được nghiến đứt bởi lực cắt của cạnh sắc của lưỡi dao. Loại cắt thái kiểu
này ít được sử dụng vì nếu sử dụng thì chủ yếu là thủ cơng (dao cắt thuốc, kéo cắt…)

U

năng xuất rất thấp chủ yếu dùng trong nhưng cơng việc có khối lượng ít. Nếu áp dụng cơ

D


2. Ổ bi

7. Máng ra của sản phẩm

4. Phễu cấp liệu

8. Nối trục

T-

3. Trục mang dao băm rác hữu cơ

D

U

Phương án 2: Trục mang dao nằm ngang.

Hình 2.10. Trục mang dao nằm ngang
1. Động cơ điện

5. Dao băm thức ăn

2. Bộ truyền đai

6. Phiễu nạp liệu

3. Ổ bi


T-

3- Ổ bi

4- Vỏ máy
5- Lưới ly tâm
6- Trục

D

U

Phương án 2: Trục máy nằm ngang

Hình 2.12. Phương án trục máy nằm ngang
1- Động cơ điện

5- Lưới ly tâm

2- Bộ truyền đai

6- Tay chống

3- Ổ bi

7- Trục máy

4- Vỏ máy
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung


- Đặc điểm của phương án 1: Trục dao nằm thẳng đứng
 Đảm bảo an tồn cho người sử dụng hơn vì khi trục máy nằm ngang việc

T-

đẩy liệu vào vị trí cắt là tương đối nguy hiểm , với trục máy thẳng đứng thì

U

nhờ trọng lực mà liệu rơi từ phễu cấp vào vị trí cắt , hồn tồn đảm bảo an

D

tồn cho người sữ dụng.
- Đặc điểm của phương án 2: Trục dao nằm ngang
 Vì trục dao bố trí nằm ngang nên khi đưa nguyên liệu vào dễ bị tập trung tại
một chỗ khơng cắt được, bên cạnh đó do không tận dụng được lực trọng
trường nên nguyên liệu không tự thoát ra khỏi máy.
- Kết luận: Ta chọn phương án 1 để thiết kế máy.
2.2.4.3. Lựa chọn hình dáng dao
Dựa trên lập luận ở mục 2.1 ta chọn dao có hình lưỡi cong. Tuy việc chế tạo có
phần khó hơn dao lưỡi thẳng, nhưng lại đảm bảo cho lực cắt khơng thay đổi trong
q trình cắt thái.
2.3. Phân tích phương án thiết kế máy tách nước
2.3.1. Yêu cầu đối với máy thiết kế
- Đảm bảo an toàn cho người sử dụng;
Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hoài Nam



Hình 2.13. Máy ly tâm tách nước trục thẳng đứng
Máy có cấu tạo gồm trục dẫn động cho roto là lớp lưới bên trong quay, phần stato
bên ngồi là lớp tơn. Nước được kéo ra ngồi thơng qua các lỗ lưới nhờ lực ly tâm còn
phần xác được giữ lại. Nước theo lực ly tâm văng ra ngồi được lớp tơn giữ lại và theo
đường dẫn thốt ra ngồi. Ngun liệu ban đầu sau khi được ly tâm tách nước được lấy
ra khỏi máy khi máy dừng.
b. Ly tâm tách nước trục nằm ngang

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Chi, Hồng Đình Trung

GVHD: TS. Lê Hồi Nam

12


Thiết kế, chế tạo máy xử lý rác hữu cơ ứng dụng sản xuất thức ăn cho trùn quế và phân bón hữu cơ

Hình 2.14. Máy ly tâm tách nước trục nằm ngang
Máy có cấu tạo tương tự như ly tâm tách nước trục thẳng đứng, bao gồm roto là

C

lớp lưới phía trong và stato là lớp lưới phía ngồi. Nhưng khác biệt là trục được đặt

C

nằm ngang. Nước được tách ra ngoài nhờ lực ly tâm và được lớp tơn stato giữ lại và
theo đường dẫn ra bên ngồi.