63a 63b 63c

 

Thiết kế máy ép bã sắn

CHƯƠNG 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ SẤY BÃ SẮN

1.1 . ĐẠI CƯƠNG VỀ QUÁ TRÌNH SẤY :

Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu các sản phẩm,v.v… bằng phương pháp bay hơi. Như vậy muốn sấy khô một vật ta phải tiến hành các biện pháp kỹ thuật sau :
– Gia nhiệt cho vật thể để đưa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hoà ứng với phần áp suất của hơi nước trên bề mặt vật .
– Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật thể .
– Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi vật thể vào môi trường .
Có nhiều cách gia nhiệt vật thể và cũng có nhiều cách vận chuyển hơi ẩm từ bề mặt vật thể vào môi trường. Tương ứng với chúng có nhiều phương pháp sấy khác nhau. Từ những đặc điểm đã nêu trên ta thấy rằng trong quá trình sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, cụ thể là : quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt vật sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trường. Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy, chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau. Để khống chế và điều khiển quá trình sấy tiến triển theo hướng có lợi cho người sử dụng, chúng ta cần nghiên cứu quá trình truyền nhiệt và truyền chất trong thiết bị sấy .

1.1.1 . Quá trình truyền ẩm trong vật liệu sấy :

Quá trình sấy bao gồm hai quá trình xảy ra liên tiếp là : truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt và thoát hơi ẩm từ bề mặt vào môi trường. Tốc độ sấy phụ thuộc vào tốc độ biến đổi ẩm trong vật sấy và trên bề mặt vật sấy .
Trong nhiều công trình nghiên cứu, người ta xem quá trình truyền nhiệt và truyền chất đồng dạng nhau . Vì vậy tương tự như phương trình Furiê về dẫn nhiệt ta có phương trình dẫn chất mô tả sự dẫn ẩm trong vật thể như sau :
qm = – m . u = – am . o . u
Trong đó : u là gradien độ chứa ẩm
m – hệ số dẫn chất kg/m h độ thế .
am – hệ số dẫn thế .
o – trọng lượng riêng của vật liệu khô .
Phương trình vi phân dẫn chất có dạng :

Sự bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu tạo nên dòng ẩm trong vật sấy . Ở nhiều vật liệu dạng ẩm này gây nên sự co ngót của vật liệu sấ . Hiện tượng này làm cho vật liệu sấy bị kéo ở các lớp ngoài và bị nén ở các lớp trong. Quá trình sấy với tốc độ càng lớn thì càng tăng độ chênh độ ẩm giữa bề mặt vật và bên trong vật do đó càng làm tăng ứng suất dư trong vật sấy và có thể dẫn đến bị nứt vỡ vụn ra. Do đó sức bền kéo là giới hạn của tốc độ sấy của vật thể. Ở một số vật liệu sức bền kéo nhỏ đồng thời ứng suất dư tăng nhanh khi tăng độ chênh ẩm trong vật. Đối với loại vật liệu này , khi sấy phải chọn tốc độ sấy nhỏ do đó thời gian sấy rất dài
Khi sấy tiếp xúc sự gia nhiệt thực hiện ở một phía của vật sấy, gradien độ ẩm có chiều từ bề mặt tiếp xúc hướng ra phía ngoài còn gradien nhiệt độ có chiều ngược lại. Trường hợp này gradien nhiệt độ tăng cường quá trình sấy còn gradien độ ẩm kìm hãm quá trình sấy. Dòng ẩm thoát ra từ vật là :
qm = qmt + qma
Khi sấy bức xạ , lúc đầu bề mặt vật được gia nhiệt rất nhanh gây nên độ tăng ẩm rất lớn giữa tâm và bề mặt vật. Độ chênh này gây nên ứng suất cơ học đáng kể . Nếu vật liệu là xốp mao dẫn thì ứng suất này sẽ làm nứt vật sấy. Do đó sấy bức xạ thuần tuý không được dùng để sấy các vật xốp mao dẫn ( trong công nghiệp ) Khi ứng dụng cần phải kèm theo các phương pháp gia nhiệt khác nữa .
Khi sấy bức xạ bằng tia hồng ngoại, tia này có thể thâm nhập vào chiều sâu vật thể 3 5 mm, vì vậy ở chiều sâu này nhiệt độ vật lớn hơn nhiệt độ bề mặt vật thể . Ở chiều sâu này gradien độ ẩm và cả gradien nhiệt độ đều gia tăng dòng ẩm thoát ra từ vật. Vì vậy sức bức xạ bằng tia hồng ngoại rất hiệu quả với các vật liệu mỏng ( chiều dày nhỏ hơn 10 12mm ) .

1.1.2 . Quá trình trao đổi nhiệt và chất giữa bề mặt vật sấy và môi trường .

Trong quá trình sấy, môi chất sấy chuyển động bao bọc lấy bề mặt vật sấy. Ở đây xảy ra quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất giữa bề mặt vật sấy và môi chất sấy. Quá trình này rất phức tạp và được mô tả bằng hệ thống các phương trình vi phân và các điều kiện đơn trị của chúng. Khi sấy xảy ra quá trình bay hơi ẩm từ vật vào môi trường ( thông thường quá trình này xảy ra trong điều kiện không đẳng nhiệt ) dòng hơi ẩm thoát ra từ vật vào môi trường bao gồm ba thành phần:dòng ẩm khuyếch tán, dòng ẩm khuyếch tán nhiệt và dòng ẩm theo khuyếch tán phân tử, tức là :
qm = qmk + qmt + qmp .
Dòng khuyếch tán qmk gây nên bởi chênh lệch nồng độ hơi ẩm giữa bề mặt vcà môi trường. Dòng khuyếch tán nhiệt qmt gây nên do chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và môi trường. Còn dòng khuyếch tán phân tử qmp gây nên do chênh lệch áp suất hơi ở bề mặt vật và môi trường. Thông thường dòng khuyếch tán và dòng khuyếch tán phân tử đóng vai trò chủ yếu, còn dòng khuyếch tán nhiệt rất nhỏ , trong nhiều trường hợp có thể bỏ qua. Khi nhiệt độ tăng việc thoát ẩm bằng dòng phân tử tăng lên và khi nhịêt độ tới 1000C thì ở áp suất khí quyển dòng phân tử trở nên là chủ yếu ( 100% ). Sự truyền nhiệt từ môi chất sấy đến vật ẩm là nguyên nhân dẫn đến sự thoát ẩm vào môi trường , đồng thời dòng ẩm thoát ra từ vật sấy vào môi trường cũng ảnh hường đến quá trình truyền nhiệt. Chúng ta nghiên cứu ảnh hưởng tương hổ của hai quá trình này. Khi môi chất sấy chuyển động bao bọc quanh bề mặt vật sấy, trên bề mặt vật sấy hình thành các lớp biên thuỷ động và lớp biên nhiệt. Đồng thời quá trình thoát ẩm từ bề mặt vật ẩm vào môi trường cũng hình thành trên bề mặt vật lớp biên độ chứa ẩm. Trong các lớp biên này tồn tại sự thay đổi tốc độ , nồng độ và độ ẩm ( hay phân áp suất hơi ). Để tính toán được các quá trình truyền nhiệt, truyền chất ở đây cần xác định các qui luật thay đổi các thông số bên trong các lớp biên này. Công việc này có thể thực hiện bằng giải tích hay bằng các phương pháp thực nghiệm hoặc là kết hợp các kết quả nghiên cứu giải tích và thực nghiệm để giải quyết các vấn đề này .

1.2. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH SẤY :
Động học quá trình sấy khảo sát sự thay đổi của các thông số đặc trưng của vật sấy trong quá trình sấy. Khi nhgiên cứu động học quá trình sấy , các thông số này thường lấy giá trị trung bình. Các thông số được nghiên cứu thường thường là độ chứa ẩm u, độ ẩm w nhiệt độ sấy tv, tốc độ sấy . Trong quá trình sấy các thông số này thay đổi theo thời gian sấy. Các qui luật nghiên cứu được ở động học quá trình sấy cho phép tính toán lượng ẩm bay hơi, nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình sấy, từ đó xác định được thời gian sấy cũng như các chế độ sấy phù hợp nhất đối với các loại sản phẩm sấy khác nhau .
Sự thay đổi nhiệt độ tại mỗi phần của vật phụ thuộc vào cường độ và quan hệ của các quá trình trao đổi nhiệt , chất trong lòng vật và trên bề mặt vật dưới tác dụng của môi trường xung quanh vật sấy. Trong đó vai trò quyết định là quá trình truyền nhiệt, truyền chất giữa vật và môi trường. Trao đổi nhiệt và chất bên trong vật là quá trình rất phức tạp bị ảnh hưởng của dạng liên kết ẩm trong vật thể. Để xác định các quy luật thay đổi của trường độ ẩm trong vật phụ thuộc vào không gian ( x,y,z ) và thời gian : u = ( x,y,z, ) và trường nhiệt độ của vật sấy tv = f (x,y,z, ) bằng giải tích, cần phải giải phương trình vi phân phi tuyến rất phức tạp . Ngoài ra để miêu tả chính xác quá trình cần biết rỏ các đặc điểm diễn biến của quá trình sấy. Vì vậy việc nghiên cứu động học quá trình sấy bằng thực nghiệm là vô cùng quan trọng. Để tiện khảo sát người ta xét trường hợp đơn giản nhất là : tác nhân sấy là không khí nóng có các thông số không đổi sau : nhiệt độ t, độ ẩm tương đối , tốc độ lưu động V. Độ chứa ẩm trong vật sấy được phân bố đều trong vật, vật sấy có bề mặt bay hơi tương đối lớn .

1.2.1 . Đặc điểm diễn biến quá trình sấy :

Nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức là nhiệt độ và tốc độ chuyển động của không khí không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao, thì quá trình sấy sẽ xảy ra theo ba giai đoạn : giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi và giai đoạn sấy tốc độ giảm dần .

1.2.1.1 . Giai đoạn làm nóng vật :

Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ vật đạt đến bằng nhiệt độ nhiệt độ nhiệt kế ướt ( tư ) . Trong quá trình này toàn bộ vật sấy được gia nhiệt. Ẩm lỏng trong vật cũng được gia nhiệt cho đến khi đạt được nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất nước trong trong môi trường không khí trong buồng sấy ( tư ). Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm còn nhiệt độ của vật thì tăng dần từ nhiệt độ ban đầu cho đến khi bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt. Tuy vậy sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đồng đều ở phần ngoài và phần trong vật. Vùng trong vật đạt đến tư chậm hơn. Đối với những vật dể sấy thì giai đoạn làm nóng vật xảy ra rất nhanh .

1.2.1.2 . Giai đoạn tốc độ sấy không đổi :

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ nhiệt độ vật bằng nhiệt kế ướt. Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hoá hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệt lượng cung cấp chỉ để làm hoá hơi nước. Ẩm sẽ hoá hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hoá hơi. Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường cũng không đổi. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm của vật cũng không đổi. Điều này sẽ làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm của vật theo thời gian () không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi = const .
Trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi, biến thiên của độ chứa ẩm theo thời gian là tuyến tính. Ẩm được thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do. Khi độ ẩm của vật đạt đến trị số giới hạn uk = ucbmax thì giai đoạn sấy tốc độ không đổi chấm dứt. Đồng thời cũng là chấm dứt giai đoạn thoát ẩm tự do chuyển sang giai đoạn sấy tốc độ giảm .

1.2.1.3 . Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần :

Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lại trong vật là ẩm liên kết. Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so với ẩm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ ( ẩm liên kết càng chặt ). Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy trong giai đoạn nhỏ hơn và càng giảm đi theo thời gian sấy. Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật giảm đến bằng độ ẩm cân bằng ứng với điều kiện môi trường không khí ẩm trong buồng sấy ( ucb , cb ) thì quá trình thoát ẩm của vật n

Hnh.3.4 . Biểu đồ biểu diễn mômen trên con lăn ép

c .Tính ổ trượt sử dụng ma sát ướt :

v Tnh theo âp suất cho phĩp :

Điều kiện tính toán là áp suất sinh ra ở bề mặt tiếp xúc giữa lót ổ và ngỗng trục phải nhỏ hơn trị số áp suất cho phép .

d : Đường kính ngỗng trục , d = 50 (mm) .
l : Chiều dăi lt ổ , l = 0,9 . d = 0,9 . 50 = 45 (mm) .
R : tải trọng hướng tâm 400 (N)
Âp suất cho phĩp của đồng thanh là [P] = 15 (N/mm2) theo bảng (8-36) sâch thiết kế chi tiết mây .
[P] = 15 (N/mm2)

v Chọn khe hở tương đối :

với D là đường kính lót ổ .
Theo sâch thiết kế chi tiết mây ta chọn = 0,002 .
Xác định khe hở :
= . d = 0,003 . 50 = 0,15 (mm) .
Chọn kiểu lắp . Theo tiíu chuẩn Việt Nam TCVN 2245 – 77
min = 210 m ; max = 299 m .
Vậy .
Theo tb tnh lại : .
v Chọn dầu bôi trơn :
Giả sử nhiệt độ làm việc 500C ( nằm trong khoảng 45 75oC ). Theo bảng (10 – 20), chọn độ nhớt dầu là 450 Centistốc ở 500C. Chọn loại dầu t mây kĩo AK – 15 .

3.1.1.5 . Băng tải dẫn bã sắn :

Băng tải thường có hai loại : băng tải làm bằng nhựa tổng hợp Composite và băng tải làm bằng vải. Với loại băng tải làm bằng nhựa tổng hợp, ở nước ta chưa sản xuất được, muốn dùng nó ta phải nhập ngoại , nên ta chọn loại băng tải làm bằng vải. Loại băng tải này, người ta dùng các sợi vải bố để dệt lại, có chiều dày khoảng 2mm .
Chiều dài băng tải I : L = 4700 mm .
Chiều dài băng tải II : L = 5100 mm .
Vận tốc băng tải : V = 15 m/s .

3.2 . THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC :

3.2.1 . Chọn sơ đồ động hộp giảm tốc :

Các số liệu đã có :
+ Công suất động cơ : 17 (KW)
+ Số vòng quay trục động cơ : n = 970 (v/ph)
Do đó ta có mômen xoắn của trục động cơ :

Gọi trục I đến trục IV là thứ tự các trục từ động cơ đến trục ép bã sắn, ta có :
Trục I : N1 = 17 (KW)
n1 = 970 (v/ph)
Mx1 = 167371,34 [N.mm]
Trục II : N2 = 17 . 0,9552 = 15,504 (KW)
n2 =

Trục III : N3 = 15,504 . 0,9552 = 14,108 (KW)
n3 =

3.2.2 . Thiết kế bộ truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc :

3.2.2.1 . Chọn vật liệu chế tạo bánh răng :

Bánh nhỏ ký hiệu “ 1 “ , chọn thép 40X tôi cải thiện có tính chất cơ lý như sau :
b1 = 900 N/mm2
ch1 = 550 N/mm2
HB = 250
Bánh lớn ký hiệu “ 2 “ chọn thép 40X (40Cr) tôi cải thiện có tính chất cơ lý như sau :
b2 = 800 N/mm2
ch2 = 500 N/mm2
HB = 220

3.2.2.2 . Định ứng suất cho phép :

a . Ứng suất tiếp xúc cho phép :

Ứng suất cho phép được xác định theo công thức (3-1) sách thiết kế chi tiết máy .
[]tx = []Notx . KN
Trong đó : []Notx ứng suất tiếp xúc khi bánh răng làm việc lâu dài phụ thuộc độ rắn HB . Theo bảng (3-9) đối với thép 40X.(40Cr) và 40XH.(40CrNi) tôi cải thiện ta được : []Notx = 2,6 HB ; No = 107
(III.28)
No – Số chu kỳ cơ sở.
Ntd – Số chu kỳ tương đương
Ntd = 60 . u . n . T (III.29)
Với u = 1 ; n = 179,62 ; T = 60 . 103
Ntd = 60 . 1 . 179,62 . 60 . 103 = 64,66 . 107
Ntd No nên lấy KN = 1 .
Ứng suất tiếp xúc cho phép của các bánh răng sau :
[]tx1 = 2,6 . 250 = 650 (N/mm2) (III.30)
[]tx2 = 2,6 . 220 = 572 (N/mm2) (III.31)

b . Ứng suất uốn cho phép :

Khi răng làm việc một mặt (răng chịu ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ mạch động ). Ứng suất uốn cho phép được tính theo công thức (3-5) .
(III.35)
o và -1 : Giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ mạch động và trong chu kỳ đối xứng .
Đối với thép : -1 = (0,4 0,6) bk (III.36)
Þ -1,1 = 0,42 . 900 = 378 (N/mm2)
Þ -1,2 = 0,42 . 800 = 336 (N/mm2)
n – Hệ số an toàn, đối với thép thường hoá và tôi cải thiện n = 1,8.
K – Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, đối với bánh răng bằng thép và tôi cải thiện . K = 1,8 .
Kn – Hệ số chu kỳ ứng suất uốn :
(III.38)
Với No = 5.106 ; Ntd = 64,66.107
m = 6 ( đối với thép thường hoá hoặc tôi cải thiện ) .

Vậy : Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ :

Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn :

3.2.2.3 . Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K :

K = 1,3 .

3.2.2.4 . Chọn hệ số chiều rộng bánh răng A :

A = b/A = 0,5 (đối với bộ truyền tải trọng lớn )
b – Bề rộng bánh răng (mm )
A – Khoảng cách trục (mm)

3.2.2.5 . Xác định khoảng cách trục A (mm) :

Theo tài liệu thiết kế chi tiết máy ta có :
(III.39)
i = 5,4
n2 : vận tốc vòng của bánh răng bị dẫn (v/ph)
Thay các giá trị đã có ta được :
179,38
Ta chọn A = 180

3.2.2.6 . Tính vận tốc vòng của bánh răng và cấp chính xác chế tạo :

(III.40)

Tra bảng (3-11) tài liệu thiết kế chi tiết máy ta chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là 9 .

3.2.2.7 . Xác định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A :

Hệ số tải trọng được xác định theo công thức (3-19) sách thiết kế chi tiết máy : K = Ktt . Kđ (III.41)

Trong đó :
Ktt : Hệ số tập trung tải trọng đối với bộ truyền có khả năng chạy mòn (HB 350 ; v 15 m/s2 . Nếu tải trọng không thay đổi hoặc thay đổi ít thì ta có thể

Mô tả chung: Gồm các file như ảnh trên bao gồm tất cả các file 3D, xuất bản vẽ ra PDF, CAD+ nguyên lý hoạt động+ Sơ đồ nguyên công, đồ gá + THuyết minh …
Giá: 450.000vnđ – Mã số: doantotnghiep.me_TKM000063
Tải đồ án

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*