Quá trình sản xuất thức ăn gia súc hỗn hợp

oặc các chất khác với tỷ lệ phù hợp nhằm tiết kiệm thức ăn và nâng cao năng suất gia súc, gia cầm. Thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng mà gia súc, gia cầm cần thiết và chất độn phù hợp để cho bộ máy tiêu hóa hoạt động bình thường. Thức ăn bổ sung prôtit, khoáng, vitamin là hỗn hợp gồm các loại thức ăn tinh giàu prôtit, các loại vitamin, muối khoáng, nguyên tố vi lượng và kháng sinh. Loại thức ăn này dùng để phối trộn với các dạng thức ăn khác nhằm đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng theo sinh lý từng loại, từng lứa tuổi và từng chức năng riêng ( loại sinh sản, loại cho sữa, cho thịt . . .) Công thức chế biến thức ăn hỗn hợp nuôi gia cầm, gia súc cho phù hợp sinh lý từng loại và từng lứa tuổi ở nước ta đang được nghiêm cứu và hoàn chỉnh. Nhưng nói chung thức ăn hỗn hợp đều được sản xuất từ nguyên liệu như: các loại hạt thực vật giàu tinh bột (lúa, ngô, lúa mạch, kê, cao lương . . ). Các loại hạt thực vật giàu prôtit ( đậu tương, đậu ve, đậu hà lan, lạc . . ), phụ phẩm các nhà máy xay xát và chế biến bột, phụ phẩm các nhà máy ép dầu, phụ phẩm của công nghiệp đường, rượi, bia, thức ăn có nguồn gốc động vật (bột xương, bột xương thịt, bột cá, bã mắn ), nấm men, thức ăn có nguồn gốc thực vật nhiều vitamin và khoáng ( khoai lang, khoai tây, sắn, cỏ, rơm) và thức ăn khoáng. Nguyên liệu chế biến thức ăn chăn nuôi rất đa dạng, do đó việc chế biến mỗi loại thức ăn chăn nuôi phải theo quy trình kỹ thuật. 1. Với các loại củ quả được rửa sạch đất bụi, thái lát, phơi (sấy) khô, nghiền nhỏ và phối trộn. Nếu cần thức ăn ngay thì sau khi rửa, thái ( nếu kích thước ban đầu lớn) nấu (nghiền) và phối trộn. 2. Loại thức ăn thô như rau, cỏ, rơm, các loại lá đậu, lá cây được băm (thái), phơi khô nghiền nhỏ và phối trộn làm thức ăn hỗn hợp. Rơm ngoài băm, nghiền nhỏ còn có thể chế biến bằng phương pháp hóa học như ngâm vôi, kiềm hóa bằng sút ăn da . .để tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng. Nếu để làm thức ăn tươi thì cần thái trộn hoặc thái nấu trộn. Thức ăn khô nếu được chế biến sẽ giảm nhẹ công sức nhai thức ăn của gia súc, tạo điều kiện phối chế đồng đều làm tăng dinh dưỡng, gây vị ngon, làm tăng khả năng ăn được nhiều cho gia súc. 3. Thức ăn hạt thường phân loại tách các tạp chất phi dinh dưỡng, làm khô, nghiền nhỏ và phối trộn. Một số loại cần được xay xát, rang nghiền hoặc nấu và phối trộn. 4. Các loại phụ phẩm của các ngành công nghiệp đường, bia, rượi, ép dầu. Xay xát và chế biến thức phẩm thường được phối trộn cho ăn ngay hoặc nghiền sơ bộ ( nếu cần), sấy nghiền và phối trộn. Nguyên liệu để sản xuất thức ăn hỗn hợp sau khi tách các tạp chất phải được nghiền nhỏ đúng kích thước, cân đong đúng liều lượng theo từng loại công thức thức ăn và trộn đều trong các máy đảo trộn. Sản phẩm sau khi đảo trộn đều có thể đóng bao, đóng bánh hoặc ép viên tùy theo yêu cầu sử dụng. V- ép viên và đóng bánh ép viên và đóng bánh là dùng các dụng cụ cơ học để làm cho các vật thể dạng rời kết lại thành các phần tử có kích thước lớn hơn. Quá trình tạo thành các phân tử có kích thước lớn hơn được gọi là đóng bánh, và tạo thành các phần tử kích thước nhỏ là ép viên. Đóng bánh và ép viên được áp dụng cho cám, trấu và thức ăn gia súc. Khi nén, sản phẩm được kết chặt lại, khối lượng riêng tăng lên và làm cho việc vận chuyển, bảo quản dễ dàng hơn. Ngoài ra ép viên thức ăn gia súc còn tạo điều kiện thuận lợi cho chăn nuôi động vật, gia cầm, cá . 1 - Sơ lược lý thuyết của qúa trình nén Sản phẩm rời được chặt lại do sự chuyển dịch tương đối cuả các cấu tử thành phần, cũng như do kết quả của sự biến dạng dư ( không thuận nghịch ) và biến dạng đàn hồi (thuận nghịch ). Trong quá trình nén chặt tính chất cơ cấu của vật thể bị nén luôn luôn thay đổi . Quá trình nén chặt của vật thể rời được chia làm ba giai đoạn : ở giai đoạn thứ nhất, các phân tử ép lại gần nhau, các phần tử này chèn các phân tử kia và biến dạng. Từ những khu vực có áp suất cao, các phân tử dịch chuyển đến các khu vực có áp suất thấp hơn. Sự nén chặt xảy ra chủ yếu do kết quả của sự thay đổi độ hổng của các phân tử không biến dạng nhiều. ở giai đoạn này áp suất tăng không nhiều lắm cũng đã làm cho sản phẩm nén chặt lại rồi. ở giai đoạn thứ hai của quá trình nén chặt xảy ra sự biến dạng không thuận nghịch, biến dạng dòn và biến dạng dẻo. Biến dạng dòn gây ra sự phá huỷ các phân tử, làm cho các phân tử được sắp xếp lại chặt hơn còn biến dạng dẻo thì không gây ra sự phá hoại phân tử. ở giai đoạn thứ ba của quá trình nén chặt xảy ra sự biến dạng đàn hồi, ở giai đoạn này áp suất lớn đã làm cho độ chặt của sản phẩm tăng lên rất cao. Tất nhiên không thể có giới hạn rõ rệt giữa các giai đoạn của quá trình nén chặt . Sự gắn chặt với nhau của các phân tử nén được giải thích theo nhiều thuyết ( mao quản, keo, phân tử ...). Phổ biến hơn cả là thuyết phân tử, thuyết giải thích sự gắn chặt các phân tử với nhau là do xuất hiện lực liên kết giữa các phân tử. Trong quá trình nén các phân tử nằm xít gần nhau có sức căng giữa các phân tử rất lớn, do đó gắn chặt lại với nhau. Thuyết mao quản giải thích rằng sự gắn chặt của các phân tử là do tác dụng của lực mao quản ở các mặt lồi lõm, muốn thế vật thể phải có đủ độ ẩm cần thiết để chất đầy vào các mao quản giữa bề mặt các phân tử . Ta thấy rằng nén sản phẩm đến độ dày h nào đấy thì không cần lực ép lớn (giai đoạn 1 của quá trình nén ). Sau đó áp suất tăng lên và chiều dày của lớp sản phẩm giảm xuống, quá trình nén tiến hành với vận tốc giảm dần (giai đoạn hai ). Cuối cùng, nén các sản phẩm trong mặc dù là áp suất ép khá lớn, nhưng chiều dày của lớp sản phẩm giảm xuống không đáng kể. Chiều dày của lớp sản phẩm tăng từ h1 đến h2 khi không tiếp tục nén, đó là do sự xuất hiện của biến dạng đàn hồi, và sự nở của không khí bị nén trong sản phẩm . Chỉ số độ chặt của sản phẩm ép được biểu diễn bằng hệ số nén, V4 là thể tích sản phẩm trước khi nén, V2 là thể tích sản phẩm sau khi nén. Ngoài ra, quá trình ép còn được đặc trưng bằng trị số nở tương đối của sản phẩm. V2 là thể tích sản phẩm sau khi nén, V0 là thể tích nhỏ nhất của sản phẩm khi bị nén ở áp suất cực đại. Trong qúa trình nén phải tìm cách tăng chỉ số nén. Các chỉ số nén chịu ảnh hưởng của điều kiện nén và những đặc tính lý hoá của sản phẩm nén. Điều kiện nén gồm có : áp lực nén, thời gian nén, sản phẩm chịu tác dụng của lực nén, nhiệt độ của bộ phận nén và nhiệt độ của vật liệu, đặc tính cấu tạo và tình trạng kỹ thuật của bộ phận nén. Những đặc tính lý hoá của của sản phẩm gồm có : thành phần hoá học của sản phẩm, độ phân tán của sản phẩm, hệ số ma sát nội và ma sát ngoại, tính hút nước của sản phẩm số lượng và tính chất của chất kết dính . áp suất nén càng tăng chỉ số độ chặt và độ cứng của sản phẩm ép càng tăng, thời gian nén dài sẽ gây ra sự trễ của lực căng trong sản phẩm, do đó hệ số nở của sản phẩm giảm xuống. Nhiệt độ của sản phẩm là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình nén, vì nhiệt độ ảnh hưởng đến trạng thái của nước và độ bền vững của liên kết giữa nước với sản phẩm. Tăng nhiệt độ sẽ tạo khả năng dịch chuyển ẩm, làm cho sản phẩm trở nên dẻo, giảm hệ số nở. Tăng độ ẩm thì sự liên kết giữa các phân tử tăng lên, nhưng thừa nước thì tác dụng sẽ ngược lại . Thành phần hoá học của sản phẩm cũng ảnh hưởng đến độ cứng của sản phẩm nén. Thức ăn gia súc chứa nhiều Xen-luloza, do đó khi ép viên hoặc đóng bánh sẽ kém vững chắc và đòi hỏi phải nén với áp lực lớn. Thức ăn gia súc giầu tinh bột và protit thì khi ép viên sẽ đơn giản hơn . Ngoài độ cứng của sản phẩm, năng suất của máy nén và chi phí về năng lượng của những đặc điểm cơ bản của quá trình nén . 2- ép viên thức ăn gia súc Viên thức ăn gia súc có dạng trụ nhỏ đường kính từ 2,4 đến 20 mm, dài bằng 1,5-2,0 đường kính. Kích thước của viên thức ăn phụ thuộc và mục đích sử dụng nó. Viên thức ăn nhỏ chủ yếu dùng để nuôi gia cầm non, còn viên thức ăn đường kính cỡ 5 mm dùng để nuôi gia cầm lớn và cá. Viên thức ăn lớn dùng để nuôi gia súc lớn. Mỗi viên thức ăn đều chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng theo thực đơn nuôi dưỡng gia súc, loại thức ăn dạng này được gia cầm rất ưa thích. Viên thức ăn cũng được dùng để chăn nuôi gia súc vừa và lớn. Thức ăn gia súc dạng viên còn rất thích hợp cho chăn nuôi cá, bởi vì viên thức ăn có thể nằm lâu trong nước vẫn giữ được các chất dinh dưỡng không bị mất đi . Một số nhà nghiên cứu cho rằng, nhờ chế biến ở nhệt độ cao và làm ẩm khi hấp, khi ép viên nén giá trị dinh dưỡng của viên thức ăn được tăng lên do sự dexorin hoá tinh bột và biến tính Protit. Kết quả chăn nuôi gia cầm bằng thức ăn dạng viên cho thấy rằng kết quả cũng tốt như chăn nuôi bằng thức ăn dạng bột. Nhiều công trình nghiên cứu đã chứng minh rằng thức ăn gia súc dạng viên có giá trị dinh dưỡng cao hơn . Thức ăn dạng viên có một ưu điểm rõ rệt nhất là khối lượng riêng cao, thể tích kho chứa được thu hẹp, dễ vận chuyển bằng cơ học và khí động học, thuận tiện cho việc vận chuyển ở dạng rời không cần bao gói và dễ cơ khí hoá việc cho ăn ở các chuồng trại . Có hai phương pháp sản xuất thức ăn viên : Phương pháp khô và phương pháp ướt. Sản xuất bằng phương pháp khô khi trước khi ép viên, thức ăn gia súc (dạng bột ) được hấp hơi, và đôi khi có trộn thêm mật rỉ, hydrol, chất béo. Sản xuất bằng phương pháp ướt nghĩa là phải trộn vào bột thức ăn một lượng nước ( nhiệt độ 70 - 800c ). Đủ để tạo thành bột nhão với độ ẩm 30-35%, sau đó đưa vào tạo viên , sấy, và làm nguội . 3 - đóng bánh thức ăn gia súc Thành phần của thức ăn khẩu phần đầy đủ gồm có những cấu tử kích thước khô ( cỏ, rơm ), cho nên khó đảm bảo độ đồng đều về thành phần dinh dưỡng. Trong thức ăn này có những phân tử bột nhỏ và những phân tử bột lớn dài đến 50mm ( Rơm, cỏ ). Loại thức ăn này tơi xốp, khối lượng riêng nhỏ. Trong quá trình vận chuyển (không bao gói ) thức ăn này rất dễ tự phân loại. Khi bảo quản lại cần kho thể tích lớn. Để khắc phục các nhược điểm đó người ta nén thức ăn này lại thành bánh . Để tăng cường độ dính của thức ăn thì trước khi nén có thể đun nóng, làm ẩm, hấp hơi hoặc cho vào một vài chất phụ gia để làm chất kết dính. Nhưng độ ẩm của hỗn hợp thức ăn trước khi ép không vượt quá 15-16%. Tổn khấu về năng lượng phụ thuộc vào kích thước của bánh thức ăn, áp suất nén, trạng khối của sản phẩm, hệ số ma sát của thức ăn vào thành máy. Kích thước của bánh thức ăn phụ thuộc vào cấu tạo của máy nén. Nếu nén bằng máy B-8230 thì kích thước của bánh thức ăn là 160 x 130 x 68 mm, nén bằng máy C-3 thì kích thước bánh thức ăn là 140 x 16 40 mm. VI - Các khâu kỹ thuật cơ bản trong dây chuyền sản xuất thực ăn hỗn hợp cho gia súc 1 - làm sạch các tạp chất trong nguyên liệu Nguyên liệu đưa vào xí nghiệp chế biến thức ăn gia súc thường lẫn nhiều loại tạp chất khác nhau, hoặc là tạp chất vô cơ, hoặc là tạp chất hữu cơ hay tạp chất sắt. Để đảm bảo không ảnh hưởng đến giá trị của thức ăn cũng như an toàn cho máy móc, nhất thiết phải loại bỏ các tạp chất. Tuỳ theo nguyên liệu đưa vào xí nghiệp thuộc dạng hạt hay dạng bột mà dây chuyền làm sạch tạp chất phải thay đổi cho thích hợp . Làm sạch tạp chất trong dây chuyền sản xuất thức ăn gia súc tương đối đơn giản. Thường chỉ có thiết bị sàng và nam châm. ở những cơ sở sản xuất nhỏ, có thể chỉ bố chí một lớp sàng trước khi nguyên liệu vào vừa chứa tạm thời là đủ . Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất làm sạch nguyên liệu gồm : + Độ tạp chất + Đặc tính của tạp chất + Kích thước lỗ sàng + Năng suất của thiết bị + Độ dốc của mặt sàng Sau khi làm sạch , nguyên liệu phải đảm bảo các yêu cầu sau đây : + Tạp chất lớn : không có + Tạp chất khoáng (các loại ): không quá 0.25% + Tạp chất hữu cơ : không quá 0.4% + Sâu mọt : không quá 0.25% 2- Nghiền nguyên liệu Phần lớn các cấu tử dùng trong công nghiệp thức ăn gia súc thường khác nhau về tính chất vật lý, cũng như về mức độ chuẩn bị cho sản xuất thức ăn. Nguyên liệu được chia làm 3 loại : + Nguyên liệu dạng bột ( cám, bột lương thực và các loại bột khác ) không cần phải tiếp tục nghiền nữa. + Nguyên liệu hạt ( hạt lương thực, hạt đậu .....) cần phải được nghiền nhỏ thành bột. + Nguyên liệu dạng cục (khô dầu, phấn, bắp ngô ..) phải được đập sơ bộ và nghiền nhỏ . Mức độ nghiền các sản phẩm làm thức ăn hỗn hợp cho gia súc phụ thuộc vào loại và tuổi của con vật. Và phải nghiền đến độ nhỏ có thể đảm bảo trộn đều các cấu tử thành phần. Ngoài ra, thức ăn đã nghiền nhỏ sẽ tốn ít năng lượng khi nhào và nấu cũng nhanh ( nếu cần ). Nghiền đúng yêu cầu về độ nhỏ sẽ tạo điều kiện tiêu hoá cao nhất các chất dinh dưỡng có trong thức ăn hỗn hợp. Trong công nghiệp thức ăn gia súc, thường các cấu tử rời được nghiền bằng máy nghiền búa, các nguyên liệu dạng cục được nghiền bằng máy nghiền trục răng lớn, nguyên liệu dạng bột được làm nhỏ bằng máy nghiền đôi trục hoặc nghiền búa. Máy nghiền búa được coi là máy nghiền có tác dụng vạn năng vì nó có thể dùng để nghiền các loại nguyên liệu của công nghiệp chế biến thức ăn gia súc. Cấu tạo của máy nghiền búa tương đối đơn giản, sản phẩm nghiền bị nóng lên rất ít. Độ ẩm của nguyên liệu hạt ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất làm việc của máy nghiền búa. Nguyên liệu ẩm làm giảm năng suất của máy, tăng tiêu hao năng lượng do trở lực của nguyên liệu trong máy tăng lên. Để hạn chế sự giảm các chi tiêu kinh tế kỹ thuật của xí nghiệp thì không nên nghiền lẫn các các nguyên liệu có độ ẩm không giống nhau. Nguyên liệu nào có độ ẩm cao cần phải để riêng ra để làm khô. Sau khi nghiền, độ ẩm của sản phẩm có giảm đi đôi chút so với nguyên liệu. Nếu độ ẩm của hạt khoảng 14,0 - 14,5% thì sau khi nghiền độ ẩm của bột còn khoảng 13,8 - 14.2%. Nếu độ ẩm của hạt khoảng 20% thì trong quá trình nghiền độ ẩm của sản phẩm giảm đi khoảng 1,2 - 1,4%. Trong quá trình nghiền, nhiệt độ của sản phẩm tăng lên hạt càng ẩm thi nhiệt độ càng tăng nhiều. Hạt có độ ẩm bình thường thì trong khi nghiền nhiệt độ tăng lên khoảng 100C. Để nâng cao năng suất của máy nghiền giảm tiêu hao năng lượng, tránh được hiện tượng tắc lỗ sàng của máy, đẩy được khí ẩm trong nguyên liệu ra và giảm nhiệt độ của sản phẩm, người ta thường cho thổi không khí vào máy nghiền. Máy nghiền thông thường. Tất cả các dạng nguyên liệu rời hoặc cục đều phải được nghiền nhỏ đến mức độ qui định tuỳ từng loại thức ăn . Nguyên liệu hạt được nghiền sau khi đã làm sạch sơ bộ. Để đảm bảo sử dụng hết công suất của máy thì phải cho nguyên liệu vào máy đều và liên tục. Nguyên liệu khoáng ( muối, phấn, vỏ sò ....) được nghiền thẳng bằng máy nghiền búa hoặc phải đưa qua máy nghiền sơ bộ trước tuỳ thuộc vào độ lớn của nguyên liệu. Nghiền cỏ khô có khó khăn hơn nhiều so với nghiền các loại nguyên liệu khác. Hiệu suất nghiền của máy phụ thuộc và loại cỏ, độ ẩm, độ đồng đều khi cho vào máy .... Loại cỏ ( rơm ) không giống nhau thì cấu tạo và chiều dài của thân lá cũng khác nhau, hàm lượng nước khác nhau, độ đàn hồi khác nhau, trở lực khi nghiền cũng khác nhau. Các nguyên liệu dạng cục thường phải qua nghiền sơ bộ trước khi nghiền nhỏ. Vận chuyển sản phẩm nghiền thường dùng vận chuyển cơ học hoặc khí động học. Vận chuyển bằng phương pháp khí động học được thực hiện trong một chu trình kín. Phương pháp vận chuyện này gọn, năng suất cao tạo điều kiện cho máy nghiền làm việc với hiệu suất cao hơn . Vả lại vận chuyển như vậy thì không gây bụi trong phân xưởng. Thông thường thì các máy nghiền được đặt dưới các vựa tạm chứa, do đó dẫn nguyên liệu vào máy nghiền có thể là ống trượt, vít tải ..... Sản phẩm nghiền xong cũng do ống tự trượt hoặc vít tải .. đưa đi. Độ dốc của ống tự trượt dẫn nguyên liệu vào máy nghiền thường là 45-50 độ. ở máy nghiền ra, các ống tự trượt có độ dốc vào khoảng 55 - 60 độ . 3 - Trộn các cấu tử thành thức ăn hỗn hợp Mục đích trộn các cấu tử là để là để thức ăn có thành phần thống nhất. Độ đồng nhất của thức ăn hỗn hợp đảm bảo cho giá trị dinh dưỡng phân bố đồng đều trong mọi phần của thức ăn. Các cấu tử trong thức ăn mà không phân bố đồng đều thì chẳng những chất lượng của thức ăn bị giảm xuống mà đôi khi còn có hại cho gia súc do ở một phần nào đó tập trung nhiều một cấu tử nào đó có ảnh hưởng đến trạng thái sinh lý của con vật khi hấp thụ cấu tử này quá định mức. Nhất là khi làm giàu thức ăn bằng các chất bổ sung vi lượng thì lại càng phải trộn thật đều . Hiệu suất của quá trình trộn phụ thuộc vào các yếu tố sau đây : + Tính chất lý hoá của các cấu tử thành phần + Độ ẩm của các cấu tử + Tương quan về trọng lượng riêng giữa các cấu tử + Tương quan về kích thước của các phân tử . + Mức độ nghiền Nói chung độ ẩm tăng thì độ đồng đều giảm xuống, thường khi trộn phải đảm bảo độ ẩm của sản phẩm không quá 14,5%. Chênh lệch về trọng lượng riêng quá lớn thì cũng rất khó trộn đều. Kích thước giữa các phân tử càng xa nhau nhiều thì càng khó trộn đủ đảm bảo phân bố đều các cấu tử thành phần. Trước khi trộn, các cấu tử đều phải được định lượng chính xác theo đơn sản xuất qui định. Có thể định lượng bằng cân (định lượng theo khối lượng) hoặc các máy đong ( định lượng theo thể tích ). Với các cấu tử mà lượng trộn thì nhất thiết phải dùng cân để đảm bảo độ chính xác của tỉ lệ trộn . 3.1- Chuẩn bị các hỗn hợp vi lượng Phân phối đều các chất bổ sung với liều lượng nhỏ (2-10gam trong 1 tấn thức ăn hỗn hợp) rất khó khăn, do đó phải dùng phương pháp cân đong nhiều lần và trộn làm nhiều giai đoạn. Trước tiên phải chuẩn bị hỗn hợp. Hỗn hợp giầu chất bổ sung được chuẩn bị từ các chất bổ sung vi lượng và chất mang (thường dùng là cám, bột lương thực, bột đậu tương...) Sơ đồ dùng trường hợp chất bổ sung vi lượng chiếm 50% , bột đậu tương chiếm 50%. 3.2 - Trộn mật rỉ vào thức ăn hỗn hợp Mật rỉ vào có tác dụng nâng cao giá trị dinh dưỡng và phần khẩu vị của thức ăn hỗn hợp. Ngoài ra, thêm mật rỉ vào thức ăn còn có tác dụng hạn chế gây bụi nhỏ làm cho gia súc không bị hắt hơi và sặc trong khi ăn. Người ta trộn mật rỉ vào thức ăn dạng tinh hoặc thức ăn khẩu phần đầy đủ với tỉ lệ không quá 10%. Nhờ có mật rỉ nên các cấu tử rời sẽ khó tự phân loại. Nếu sản xuất thức ăn dạng viên hoặc dạng bánh thì mật rỉ còn là chất kết dính tốt khi ép. Mật rỉ là một chất lỏng nhớt màu nâu tối. Độ nhớt cuả mật rỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi độ nhớt thay đổi thì các chỉ số vật lý khác của mật rỉ cũng thay đổi. 3.3 - Đóng bánh thức ăn hỗn hợp Nhược điểm của thức ăn rời là khối lượng riêng nhỏ độ hút nước lớn, dễ tự phân loại ..... Do đó để khắc phục các nhược điểm nói trên, người ta đóng thức ăn thành từng bánh. Trước khi cho gia súc ăn, bánh thức ăn phải được nghiền ra. Bánh thức ăn được đóng trong bao giấy (3 hay 4 lớp giấy) kích thước bao thường dùng là 80 x 43,5 x ; 82 x 42 ; 96 x 40 ; 100 x 42 mm. Khi sản xuất thức ăn khẩu phần đầy đủ, người ta dùng cỏ khô hoặc rơm đã nghiền đến kích thức 2 - 5 mm trộn vào. Có thể trộn 40 -50 % cỏ khô hoặc rơm. Bánh thức ăn phải đảm bảo các chỉ tiêu sau đây : + Trong 100 kg bánh thức ăn phải đảm bảo có trên 70 đơn vị T.A. + Hàm lượng Protit dễ tiêu trong 1 kg thức ăn phải trên 65 gam . + Hàm lượng Xenluloza 14 - 18% + Độ axit phải dưới 5 độ + Độ ẩm phải dưới 15% + Hàm lượng cát dưới 0,3% + Độ chặt của bánh (tỉ lệ khối lượng trên thể tích ) Bánh thức ăn được sản xuất theo dây chuyền nêu trên : 3.4 - Đóng viên thức ăn hỗn hợp So với thức ăn dạng rời thì thức ăn dạng viên có những ưu điểm: Khắc phục được hiện tượng tự phân loại của các cấu tử thành phần, khối lượng riêng tăng, giảm bụi khi cho ăn đặc khi đóng bao vận chuyển, dễ cơ giới hoá quá trình cho ăn. Thức ăn viên đồng nhất về thành phần và độ lớn cho nên rất thuận tiện cho việc nuôi gia cầm. Thức ăn viên cũng cũng được dùng để chăn nuôi gia súc lớn và nhất là nuôi cá. Tuỳ theo loại và tuổi của con vật mà kích thước viên thức ăn yêu cầu khác nhau : Thức ăn có : + 1- 3 mm dùng cho gà, vịt, ngan, ngỗng + 3 - 5 mm dùng cho gia cầm trưởng thành và cá + 5 - 8 mm dùng cho lợn mới cai sữa + 8- 10 mm dùng cho lợn trưởng thành Thông thường tỉ lệ giữa chiều dài viên thức ăn và đường kính đảm bảo không quá 1,5 đối với gia cầm và 2,0 đối với gia súc lớn. So với phương pháp ướt thì sản xuất viên thức ăn theo phương pháp khô kinh tế hơn, nhưng viên thức ăn sẽ kém bền và không nhẵn. Chất lượng của viên thức ăn phải đảm bảo các chỉ tiêu sau đây : + Màu sắc và mùi vị phải tương ứng với các cấu tử đã trộn không được có mùi nấm mốc và mùi thối rữa. + Độ ẩm không được quá 14,5% + Hàm lượng cát phải dưới 0,5 % nếu là thức ăn cho gia cầm nhỏ và dưới 0,7 % nếu là thức ăn cho gia cầm trưởng thành. + Tạp chất kim loại (kích thước lớn nhất là 2 mm ) không vượt quá 25 gam / tấn thức ăn nếu dùng để nuôi gia cầm nhỏ và không quá 50 gam / tấn thức ăn nếu dùng để nuôi gia cầm trưởng thành (trong đó loại tạp chất kích thước 0,5 - 2 mm không cho phép vượt quá 10 gam/tấn ) Về mặt giá trị dinh dưỡng, viên thức ăn phải thoả mãn các yêu cầu sau đây : + Hàm lượng protit dễ tiêu hoá trong 100 gam thức ăn viên phải trên 12 gam nếu thức ăn của gia cầm non, trên 3 gam nếu là thức ăn của gia cầm trưởng thành . + Tổng số chất dinh dưỡng dễ tiêu trong 100 gam phải lớn hơn 55 gam nếu thức ăn cho súc vật non, và trên 57 gam nếu là thức ăn cho súc vật trưởng thành. + Độ axit không quá 10 độ + Hàm lượng Xenluloza tươi không quá 7 % nếu là thức ăn cho gia cầm non, dưới 10 % nếu thức ăn để nuổi gia cầm trưởng thành, còn nếu để vỗ béo gia cầm thì hàm lượng Xenluloza không quá 5,5 %. Viên thức ăn loại kích thước (1-2 mm) không được lẫn quá 10% các phân tử lọt sàng (1mm). Còn đối với tất cả các loại viên khác thì lượng lọt sàng không được quá 5 % . Theo qui định của nhiều nước, hệ số vụn nát ( độ cứng ) của viên thức ăn không được quá 5 %. Độ nở tơi của viên thức ăn cho gia cầm và lợn phải trên 3 phút, của viên thức ăn cho cá phải trên 15 phút. Thức ăn dạng viên được đóng bao và bảo quản ở nơi khô ráo sạch sẽ. Có thể xếp bao ở độ cao khoảng 10 - 12 bao . 4) Sơ đồ cấu tạo và phạm vi sử dụng của các loại máy đùn trục vít: Máy đùn chất dẻo loại trục vít hay còn gọi là máy đùn trục vít dùng để gia công các vật liệu dẻo như cao su, chất dẻo, đất sét, than ..vv . Máy đùn trục vít có thể cho ra sản phẩm ở dạng tấm, thỏi, sợi, ống, thổi màng mỏng, bọc dây Hình 30- 1 Sơ đồ cấu tạo máy trục vít:( tài liệu [2]) 1-đầu ép;2- xilanh; 3- bộ đốt ;4- trục vít;5-phễu tiếp liệu 6-thân máy; 7-bộ dẫn động;8- ổ đỡ chặn ; 9- lưới lọc. Trên hình (30-1) mô tả sơ đồ cấu tạo máy trục vít Máy đùn có thể có một hoặc hai trục vít Trục vít có thể là cánh vít liền, cánh vít đứt; cánh vít lệch tâm hoặc cánh vít tam giác. Trên hình 30-2 trình bày các dạng trục vít. Hình 30-2. Các dạng trục vít trục vít liền; b- trục vít đứt; c- trục vít lệch tâm ; d-trục vít tam giác Chiều dài trục vít có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm , người ta thường chọn chiều dài lớn gấp 10-20 lần đường kính trục vít . Bước vít ở trên trục vừa làm chức năng vận chuyển vật liệu vừa nén ép vật liệu và đảm bảo vật liệu được đùn đi một cách liên tục thì góc nâng của vít phải nhỏ hơn góc ma sát của vật liệu với trục vít, người ta thường lấy bước vít S=(0,8-1,0)D. Để nén ép vật liệu có thể chế tạo bước vít giảm dần từ cửa tiếp liệu đến đầu ép hoặc chế tạo bước vít không đổi nhưng thay đổi chiều sâu của rãnh nhỏ dần từ cửa nạp liệu đến đầu ép. Đầu cuối của trục vít có thể chế tạo ở dạng phẳng, dạng côn hoặc dạng cầu như trên hình 30-3. Đối với máy lớn và có gia nhiệt cho sản phẩm thì trục vít được chế tạo rỗng và được dẫn nước làm nguội trục và tăng tuổi thọ cho trục. Tiết diện của cánh vít được chế tạo nhiều dạng khác nhau Chọn các kích thước của trục vít như sau: Bước vít S=(0,8-1,0) D ; Chiều sâu rãnh vít : h=( 0,2-0,3) D Chiều dày cánh vít e=( 0,2-0,3)D Khe hở giữa xilanh và đầu mút cánh vít: δ=(0,002-0,005)D D là đường kính trục vít Đối với loại trục lớn rỗng để dẫn nước làm nguội vào thì chọn như sau: Chiều sâu rãnh vít: h=(0,1-0,2)D Đường kính lỗ rỗng d1 = (0,3-0,4)D Trục vít được chế tạo từ thép tốt chịu nhiệt và chịu mài mòn Tấm lưới đặt ở cuối trục vít ( nhưng đặt sát với đầu ép) nhằm mục đích để cho vật liệu lưu đều trên toàn tiết diện của đầu ép và để lọc phần sản phẩm chưa chảy hoặc sạn lẫn trong sản phẩm. Lưới được chế tạo như một đĩa tròn có dùi lỗ tròn hoặc khe dài ( xem hình 30-6) Hình 30-6 Các dạng lưới ở đầu ép: a) tấm lưới dạng khe ; b) tấm lưới dạng lỗ Xilanh là một bộ phận quan trọng của máy, nó có nhiệm vụ chứa vật liệu, cung cấp nhiệt cho vật liệu. Trên xilanh có khoét lỗ đặt cửa tiếp liệu, chiều dài cửa tiếp liệu lấy bằng (2-3) lần đường kính trục vít. Xi lanh được chế tạo bằng phương pháp đúc. Bên trong xilanh được lồng vào một ống thép chịu mòn để tăng tuổi thọ của xilanh. Đối với những máy có gia nhiệt bằng hơi nước thì xilanh đúc rỗng hai lớp để dẫn hơi nước vào và nước ngưng ra ( hình 30-7) Hình 30-7. Cấu tạo xilanh: a) xilanh thường ; b) xilanh 2 lớp 1- vỏ xilanh; 2-ống lót Trên hình 30-8 mô tả đầu của máy ép trục vít tuỳ thuộc vào dạng sản phẩm tạo thành. Hình 30-8. Các kiểu đầu ép của máy trục vít: a) đầu ép tạo sợi ; b) đầu ép tạo tạo hạt có dao tịnh tiến ; c) đầu ép tạo hạt có dao quay. Trong máy trục vít có đốt nóng thì có thể sử dụng bộ đốt bằng dây điện trở hoặc bằng hơi nước. Để dễ điều chỉnh nhiệt độ đốt người ta chia bộ đốt làm nhiều phần. Chuyển động quay của trục vít được thực hiện nhờ động cơ điện vào hộp giảm tốc đặt ở sau máy. Bố trí bộ truyền đai phải gọn. 5) Tính chọn hình dáng máy, cách vận hành và lắp ráp máy phần ii tính toán thiết kế máy ép trục vít I - Tính chọn các thông số kỹ thuật của máy. Chọn thông số hình học của trục vít ép + Đường kính trục vít D = 125 mm + Đường kính trong trục vít d = (0,2á0,5)D = 0,48.125 = 60 mm + Bước xoắn vít của trục: do thực hiện quá trình ép, để tăng áp suất ép tại đầu ép qua mỗi bước vít và giảm được chiều dài làm việc của trục vít, ta chọn bước vít giảm dần từ đầu cửa nạp liệu đến đầu ra sản phẩm. Khi trục vít làm việc do độ nghiêng của vành nên nó có khả năng đẩy vật liệu dọc trục, tạo ra áp suất trên vật liệu, và áp suất tạo ra sau mỗi bước vít thì được xác định bằng công thức sau: Pkz = Pđ1.k1.k2. . . . . .ki. . . . . . kz (I-1) Trong đó: + Pđ1 : là áp suất đầu vào của bước vít thứ nhất, kể từ cửa nạp liệu. Thường có Pđ1 = 1 KG/cm2 + Pkz : là áp suất đầu ra của bước vít thứ z kể từ cửa tiếp liệu của máy KG/cm2 Nghĩa là : (I-2) Trong đó : + Pki : là áp suất ra sau bước vít thứ i + Pđi : là áp suất vào của bước vít thứ i Hệ số tăng áp ki phụ thuộc vào tính chất của vật liệu và cấu tạo của trục vít. Ki được xác định bằng công thức sau: Ki = (I-3) Trong đó: + e : là cơ số tự nhiên e = 2,72 + j : hệ số áp suất biên j = (I-4) Trong đó: + Pb : áp suất bên ngoài cánh + Pc : áp suất ở bên trong cánh Thường j = 0,95 á 0,98 + f1 : hệ số ma sát của vật liệu với cánh của trục vít + f2 : hệ số ma sát của vật liệu với xilanh của máy + C, x : là các đặc trưng hình học của trục vít C = (I-5) x = (I-6) Trong đó : + r : bán kính trong của trục vít m + R : bán kính ngoài của trục vít m + S : bước vít của cánh vít m + hi : hệ số cung cấp thể tích ở cánh vít thứ i Khi các hệ số tăng áp suất mà bằng nhau thì ta có áp suất cuối của bước vít thứ z sẽ là : Pkz = Pđ1.Kz KG/cm2 (I-7) z : là số bước vít Trong thực tế người ta đã xác định được k phụ thuộc vào hệ số cung cấp thể tích như sau : h = 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 k = 1,5 1,7 2,2 2,35 2,46 Vậy để có được áp Pmax = 50 KG/cm2 ở tại đầu ép với áp suất đầu vào Pđ =1 KG/cm2, thì chọn các hệ số tăng áp từ k1 đến k6 k1 = 1,5 ; k2 = 1,5 ; k3 = 1,7 k4 = 2,2 ; k5 = 2,35 ; k6 = 2,46 Vậy tương ứng sẽ có hệ số cấp thể tích h Năng suất thể tích được xác định bởi công thức : V = m3/h (I-8) Trong đó: + n : số vòng quay của trục trên 1 vòng năng suất n = 300 Kg/h + r : khối lượng riêng của hỗn hợp r = 200 Kg/m3 Vậy: V = m3/h Mặt khác ta có thể tích ở mỗi bước vít được xác định bởi công thức: Vi = PRv2 .Si m3 (I-9) Trong đó: + Rv = Rn - Rt : diện tích vành khuyên mang liệu của bước vít thứ i Rn : bán kính ngoài vành vít Rt : bán kính trong trục vít Rv = (6,252 – 3,02) = 30 cm2 + Si : bước vít thứ i Si = (I-10) Vậy có các bước vít của trục vít lần lượt từ cửa nạp liệu đến đầu ép + S1 = = 5,0 cm + S2 = = 4,5 cm + S3 = = 4 cm + S4 = = 3,5 cm + S5 = = 3 cm + S6 = = 2,5 cm + Chiều dày cánh vít e = 20 mm + Chiều sâu rãnh vít h = mm + Khe hở giữa trục và xinh lanh d = (0,0002á0,005)D = 0,002D = 0,002.125 = 0,25 mm + Góc nâng của đường xoắn vít tgb = (I-11) Trong đó: r0 = (0,3á0,4)D ; khoảng cách từ trung tâm trục vít đến trọng tâm tiết diện ngang của vật liệu trong xinh lanh và tại đó đặt lực ma sát với cánh vít mm r0 = 0,35D = 0,36.125 = 45 mm tgb = = 0,356 b = 200 Năng suất ép của máy được xác định bởi công thức Q = 47D2Snrj kg/h (I-12) Trong đó: D - đường kính trục vít m S - bước vít xoắn của trục vít m n - số vòng quay của trục vít vòng/phút r - khối lượng riêng của vật liệu kg/m3 j - hệ số cung cấp của máy j = K.h trong đó K - hệ số hình học của trục vít K = (I-13) K = = 0,513 h - nó kể tới các dòng chạy ngược của vật liệu, sự quay của vật liệu theo trục vít do áp lực lớn của vật liệu ở trên trục và trên xi lanh. Hệ số cung cấp thể tích này thường nằm trong giới hạn: h = (0,5á0,9) => φ = 0,5.0,513 = 0,2565 Từ (I-1) ta có số vòng quay của trục vít: n = vòng/phút (I-14) n = = 318.5 vòng/phút II - Công suất động cơ và hộp giảm tốc - bộ truyền đai 1. Công suất động cơ điện Mônmen xoắn trên trục vít xác định bởi công thức : Mx= Fms.R (II-1) Trong đó: + Fms : lực ma sát N + R : bán kính trong trục vít m Fms = Pmax.f.F N + pmax : áp suất lớn nhất trong tác dụng lên khuôn MN/m2 pmax = 5 MN/m2 + f : hệ số ma sát Đối với vật liệu dạng bột ẩm : f = 0,35 + F : diện tích phần lực tác dụng lên khuôn ép cm F = p = 3,14. = 9439 mm2 Vậy : Fms = 5.0,35.9439 ≈ 16518 N Và : Mx = 16518.0,03 = 495,54 mN Mặt khác : Mx = 9730 Nm (II-2) Trong đó : + N : công suất cần thiểt trên trục vít kw + n : số vòng quay của trục vít vòng/phút Vậy : N = kw (II-3) Thay trị số : N = = 15.77 kw Công suất của động cơ điện xác định theo công thức sau : Nđ/c = kw Trong đó: h - hệ suất bộ dẫn động (h = 0,8 á 0,85) Nđ/c = = 18.5 ( kw ) Theo tài liệu [4] bảng P1.2 chọn động cơ điện 4A160M4Y3; 18,5 kw ; 1460 vòng/phút 2 - Hộp giảm tốc Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn. Một loại cơ cấu tương tự nhưng được dùng để tăng vận tốc góc và giảm mômen xoắn được gọi là hộp tăng tốc. Tuy nhiên hiện nay có một số loại hộp giảm tốc có khả năng thay đổi tỷ số truyền chúng được thiết kế có dạng gần giống hộp số của các xe máy và ôtô nhưng loại này rất ít được sử dụng và có giá thành cao do khó chế tạo nên ít thấy sử dụng. Chúng chủ yếu sử dụng cho một số máy móc đặc biệt bắt buộc phải có khả năng thay đổi tỷ số truyền Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hộp giảm tốc đã được chế tạo sẵn với nhiều tỷ số truyền để lựa chọn. ở đây ta chọn hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp (hình 3,3.1a)có kết cấu đứng như (hình 3.1,i) sử dụng bánh răng nghiêng có tỷ số truyền quy định nhỏ hơn hoặc bằng tám ta chọn .có tỷ số truyền u = 7 .Sau đó nếu tỷ số truyền cần thay đổi ta sẽ sử dụng bộ truyền đai. Trích trong sách “hướng dẫn thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một” (trang24; 25; 26 tài liệu [4]) 3 - Tính bộ truyền đai hình thang 3.1 - Xác định thông số của bộ truyền 3.1.1- Đường kính bánh đai nhỏ Qua hộp giảm tốc tốc độ chỉ còn 200 vòng/phút, vậy qua bộ truyền để có tốc độ công tác thì tỷ số truyền u = 1,8. Đường kính bánh đai nhỏ được xác định theo bảng 4.13 tài liệu [4]. Từ bảng này và dựa vào tiết diện đai chọn d1 = 110 mm Từ đường kính bánh đai, xác định vận tốc đai v = m/s (II-5) Trong đó : + d1 : đường kính nhỏ bánh đai d1 = 125 mm + n1 : vận tốc bánh đai dẫn động n1 = 486 vòng/phút v = = 3,17925 m/s Từ d1 sẽ tính được d2 đường kính bánh đai lớn theo công thức sau : d2 = d1u(1 - e) mm (II-6) Trong đó : + u : tỷ số truyền của đai u = 1.52 + e = 0,01- 0,02 hệ số trượt e = 0,02 d2 = 125.1,52.(1 - 0,02) = 186.2 mm Theo tiêu chuẩn về đường kính bánh đai chọn d2 = 190 mm. Khi đó tỷ số truyền thực tế là : ut = = ≈ 1,55 (II-7) và , 1,97%<4% vậy thỏa mãn 3.1.2- Khoảng cách trục Khoảng cách trục nên dùng được tra theo bảng 4.14 tài liệu [4], dựa vào tỉ số truyền u vào đường kính bánh đai d2 với u = 1,52 và (II-8) Vậy khoảng cách trục a = 290 mm 3.1.3- Chiều dài đai và góc ôm Dựa vào khoảng các trục và các đường kính bánh đại, chiều dài đai xác định theo công thức sau : l = 2a + (II-9) l = 2.290 + 3,14 = 1078,2 mm Theo tiêu chuẩn về chiều dài đai chọn l = 1120 mm Tính khoảng cách trục a theo chiều dài l = 1120 mm a = (II-10) Với l = 1120– 0,5.3,14.(125 + 190) = 625,45 mm D = 0,5.(190 – 125) = 32.5 mm Vậy : a = ≈ 311 mm Góc ôm được xác định bởi công thức a = 1800 – (d2- d1) (II-11) = 1800 – ( 190 – 125) ≈ 1680 3.2- Xác định số đai Số đại z được xác định theo công thức Z = (II-12) Trong đó : + P1 : công suất trên trục bánh đai chủ động, kw P1 = P.h = 18,5.0,80 = 18.5 kw + [P0] : công suất cho phép, kw. Trị số [P0] tra theo bảng 4.19 đối với đai thường, Tacó: [P0] = 2,47 + Kđ : hệ số tải trọng động, tra bảng 4.7 ta có Kđ = 1,25 + Ca : hệ số ảnh hưởng đến góc ôm, tra bảng 4.15, ta có : Ca = 0,98 + C1 : hệ số ảnh hưởng đến chiều dài đai, trị số C1 tra theo bảng 4.16 phụ thuộc vào tỉ số l/l0 (l0 là chiều dài đai thí nghiêm), ta có : C1 = 1,04 + Cu : hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền, trị số Cu tra bảng 4.17, ta có : Cu =1,11 + Cz : hệ số ảnh hưởng đến sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai, trị số cho trong bảng 4.18. Cz = 0,85 Vậy : z = = 3 đai 3.3 - Các thông số đai hình thang + Chiều rộng bánh đai : B = (z – 1).t + 2e Trong đó + z : số đai + t : bước rãnh bánh đai + e : khoảng các từ mép với giữa rãnh bánh đai Theo bảng bảng 4.21, có các thông số như sau : t = 12 ; e = 8 B = (3 - 1).12 + 2.8 = 40 mm III- Tính toán vít đẩy của máy ép Các kí hiệu ban đầu Pmax là áp suất pháp tuyến lớn nhất tác dụng trên bề mặt vít PN là áp suất pháp tuyến thay đổi theo chiều dài guồng xoắn Px là áp suất chiều trục Pr là áp suất vuông góc với bán kính , ngược với chiều quay Py là áp suất thành phần theo trục y Pz là áp suất thành phần theo trục z q là cường độ tải trọng liên tục b góc nâng của đường vít R1 bán kính ngoài của vít ép R2 bán kính trong của vít ép t bước của vít ép n số vòng quay của vít ép trong vòng 1 phút Mx mômen xoắn mx cường độ của momen xoắn liên tục my cường độ của momen xoắn liên tục y mx cường độ của momen xoắn liên tục z Mu mômen uốn L chiều dài vít ép Nx lực chiều trục Qy lực ngang tác dụng trong mặt phằng yx Qx lực ngang tác dụng trong mặt phằng zx m là số đường xoắn của vít Sơ đồ tính toán về sự thay đổi áp suất pháp tuyến theo chiều dài trục vít và áp suất này chấp nhận thay đổi theo định luật tuyến tính theo toàn bộ chiều dài vít ép áp suất pN tác dụng vuông góc bề mặt vít ép có thể cũng như đối với đường vít pN = pX + pr (III-1) + pX: áp suất chiều trục pX = pNcosb (III-2) + pr: áp suất vòng pr = pNsinb (III-3) Cường độ của tải trọng chiều trục liên tục được xác định theo công thức sau: PN = (III-4) Trong đó: lV : chiều dài làm việc của trục vít m lV = Sti + d(m + 1) m : số vòng xoắn của vít ép ( m = 6) lV = 210 + 20.7 = 350 mm Trên bề mặt vít ép ta tách ra một phân tố diện tích vô cùng nhỏ dF dF = rda dr (III-5) Cần phải chia cho cos b bởi vì đại lượng rdadr là hình chiếu của bề mặt vít trên mặt phẳng vuông góc với trục ép vít. Trong những giới hạn của góc da lực chiều trục được xác định dNx = da (III-6) Vì áp suất theo bán kính pN có thể xem không đổi cho nên ta chọn dNx = PN da (III-7) Trong trường hợp một điểm chuyền động trên đường vít xoắn khi điểm chuyển động góc được 2p thì chuyển động dọc trục của nó ứng với bước t. Nếu chuyển động góc được một góc a thì chuyển động dọc trục sẽ bằng x. Do đó ta có quan hệ a = (III-8) da = (III-9) Vậy cường độ tải trọng dọc trục liên tục bằng qx= = pN (III-10) = = 2360 kG/cm áp lực chiều trục px không những sinh ra lực nén dọc trục mà còn tạo ra momen uốn liên tục với trục y và z. Momen uốn đối với trục z trong khoảng giới hạn góc da vô cùng nhỏ xác định theo phương trình sau: dMz = (III-11) Thay vào phương trình này giá trị pX, dF và giá trị cánh tay đòn của momen y = sina vào phương trình (I-13) ta có: dMz = da = pN sina da (III-12) Như vậy, cường độ momen uốn liên tụcđối với trục z hay momen ứng với một đơn vị chiều dài vít ép xác định bởi công thức : mz = = pNsinx (III-13) = 75= 10454kG/cm Tương tự như vậy cường độ momen uốn liên tục với trục y my = = pN cosx (III-14) = 75 = 4432 kG/cm Khảo sát áp suất pr và tìm tải trọng của nó trên trục vít ép Trên hình vẽ thấy rõ lực pxdF tạo ra momen xoắn trong giới hạn của góc da thì đại lượng đó bằng: dMx=da= pN tgb da (III-15) trong đó pr =pNsin b Cường độ của momen xoắn liên tục mx = = pN tgb (III-16) = 75.0,365 = 4147 kG/cm áp suất pr còn tạo ra tải trọng ngang theo trục y có cường độ là qy và tải trọng ngang theo trục z mà cường độ là qz Cường độ của tải trọng ngang liên tục trong mặt phẳng yx có thể xác định như sau: dQy = - da = - pNtgbcosa da (III-17) Cường độ của tải trọng ngang liên tục trong mặt phẳng yx qy = = -pN tgbcos (III-18) tính với pN = pmax qy = -75.0,365 = -336 kG/cm Cường độ của tải trọng ngang liên tục trong mặt phẳng zx qz = = -pN tgbsin (III-19) qz = -75.0,365 = -792,4 kG/cm Tóm lại, để tính toán tất cả tải trọng tác dụng lên vít đẩy của máy ép ngoài lực ma sát. Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vít ép như hình vẽ trên. Tải trọng chiều trục liên tục có cường độ qx = pNa kG/cm (III-20) momen xoắn liên tục có cường độ mx= pNtgba kG/cm (III-21) Tải trọng ngang liên tục tác dụng trong mặt phẳng yx có cường độ qy= -pN tgba cosxa kG/cm (III-22) Tải trọng ngang liên tục tác dụng trong mặt phẳng zx có cường độ qy= -pN tgba cosax kG/cm (III-23) momen uốn liên tục đối với trục z có cuờng độ mz= pNasin ax kG/cm (III-24) momen uốn liên tục đối với trục y có cuờng độ my= pNasin ax kG/cm (III-25) trong đó (a = ) IV - Tính toán sức bền trục vít ép Tính sức bền trục vít một cách tỷ mỉ và thật chính xác là một vấn đề khá phức tạp. Do vậy, khi tính thiết kế chỉ cần tính gần đúng cũng đủ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Để tính bền trục vít ta cần biết tải trọng tác dụng lên trục vít : + tải trọng liên tục dọc trục tăng từ cửa nạp liệu đến đầu ra sản phẩm + lực dọc tập trung ( là phản lực gối đỡ) + mômen xoắn liên tục tăng đều và mômen xoắn tập trung tại gối đỡ bằng tổng các mômen Sơ đồ chịu tải của vít ép trên hình trên là các momen xoắn và tải trọng dọc trục cũng như biểu đồ momen xoắn và lực dọc trục. Theo biểu đồ mômen xoắn đối với tiết diện nguy hiểm của trục vít ta có thể viết biểu thức sau Mx==tgba (IV-1) Với a = , thay trị số có Mx = = 99546 kG/cm Từ biểu đồ ta có lực dọc trục S = =a (IV-2) S = = 37758,5 kG/cm Theo thuyết ứng suất tiếp lớn nhất thì ứng suất tương đương được xác định theo công thức sau: std= (IV-3) các ứng suất s và t tương ứng bằng s = và t = (IV-4) trong đó S : là diện tích tiết diện của vít ép Wc : là momen chống uốn độc cực của tiết diện vít ép Thay các giá trị số của ứng suất ta được: std= Khi thiết kế vít ép thì momen xoắn và lực chiều trục chưa biết chỉ biết Pmax có thể lập công thức tính toán để xác định ứng suất khi tỷ lệ R1/R2 đã xác định. Trong các máy ép thì tỷ số các bán kính vít ép dao động trong giới hạn từ 1,7 dến 2,25 theo đó thì ta lấy tỷ số lớn để tăng năng suất . Thay giá trị MX ở công thức trên và công thức dưới ta có: std =Mx (II-5) thay số vào ta có std = 99546 = 5394,75 kG/cm2 chọn loại thép có [s] =700Mpa vậy stđ < [s] thỏa mãn điều kiện bền V - Tính toán sức bền của vòng xoắn vít ép. Để tính sức bền vòng vít ta khảo sát ở điều kiện áp suất lớn nhất hướng thẳng góc đối với profin của bề mặt xoắn ốc. Như vậy thì vòng vít chọn để tính bền chính là vòng cuối cùng về phía đầu ép. Với sai số không lớn lắm chúng ta có thể xem một vòng vít như bản hình vành khuyên hàn chặt vào bán kính trong của thân vít. Lực N là phản lực về phía vòng xoắn, tính bằng N = pmax P() (V-1) N = 75.3,14.( 6,252 - 3,02) = 7080 kG/cm Để xác định lực ngang ta xem xét điều kiện cân bằng phần trung tâm của bản được tách ra là một tiết diện hình trụ có bán kính r - R2 khi đó theo điều kiện cân bằng, r >>R2 Q = = (V-2) Góc quay của pháp tuyến q được xác định theo công thức đưa giá trị Q vào dấu tích phân cần tiến hành tích phân giới hạn từ R2 đến r. q = C1r + (V-3) Và lấy tích phân và thay những giới hạn R2 đến r vào ta có góc quay : q = C1r + (V-4) Lấy đạo hàm bậc nhất của q ta có : q’ = C1 - (V-5) Muốn xác định hằng số tích phân C1 và C2 ta sử dụng điệu kiện giới hạn a) Khi r =R2 nghĩa là ở chỗ vòng xoắn ghép chặt với trục ép thì góc quay pháp tuyến q = 0 trong công thức trên đặt giá trị r = R2 và rút ra số hạng tương đương. C1 + C2 = 0 (V-6) b) Tương tự điều kiện giới hạn thứ hai rút ra khi r = R1 momen Mt = 0 Mr = D( q’ + m) = 0 (V-7) Trong trường hợp đó ta có : q = C1R1 + (V-8) q = C1 - (V-9) thay các giá trị vào trong biểu thức đối với momen uốn (III-) ta có : C1- +m( C1+) = 0 (V-10) Giải phối hợp các phương trình và tìm được các hằng số C1 và C2 C1 = (V-11) = = - 23 C2 = (V-12) = = -898 Trong đó a= Đặt các trị số C1 và C2 vào biểu thức (V- 5) và (V- 4) và kí hiệu ta có: q = - (V-13) q’= - - (V-14) Nếu chúng ta ký hiệu A = (V-15) Thay các trị số q và q’ khi đó có thể nhận được biểu thức với momen uốn Mr và Mt. Mr = (V-16) Mt = (V-17) Ta tìm được công thức tính toán các momen uốn đối với vòng vít thuộc trường hợp tổng quát: Mr = A(1+a-2+m-ml-2) - (V-18) Mt = A(1-a-2+m+ml-2) – (V-19) Khi hệ số poatxong m = 0,3 thì các mômen uốn được xác định như sau: Mr = (V-20) Mt = m.Mr = 0,3.Mr (V-21) Thay các giá trị Mr = =-1358 kG Mt = 0,3.Mr = 0,3.(-1358) = - 407,4 kG * Tại chu vi vòng trong r = R2 và l = 1 Vậy các mômen uốn tại chu vi trong của vòng vít Mrt = (V-22) Mtt = (V-23) * Tại chu vi vòng ngoài r = R1 và l = a Vậy các mômen uốn tại chu vi ngoài của vòng vít Mrn = 0 (V-24) Mtn = (V-25) các ứng suất được xác định bằng phương pháp thông thường sr=± (V-26) st=± (V-27) trong đó: h: là chiều dày của vòng xoắn vít ép h = 0,2D = 0,2.125 = 25 mm Vậy sr=± =± = 1303,7 kG/cm2 sr=± =± = 391 kG/cm2 Chỗ nguy hiểm ở thân vít ép khi r = R2 stđ = s1 - ns3 với s1 = sr ; s3 = 0 Vậy stđ = sr = 1303,7 kG/cm2 Từ stđ ta chọn mác thép là 45p có sb = 550 MPa VI- Tính toán khuôn cối và bulông kẹp. 1. Tính toán khuôn cối. Các khuôn ép có hình dạng khác nhau tùy thuộc vào công dụng của nó. Ta có thể coi nó như một bản tròn đục lỗ kẹp chặt bằng các bulông trên một đường tròn và chịu áp suất thẳng góc với bề mặt của khuôn. Khi tính toán ta đi tìm chiều dày cần thiết của tấm và kích thước bulông kẹp chặt. Chiều dày của khuôn ép được tính theo công thức: h = D1 + C cm (VI- 1) trong đó D1: đường kính vòng bulông kẹp chặt cm [s]: ứng suất cho phép của vật liệu làm khuôn kG/cm2 C: là lượng bù, kể tới sự ăn mòn, mài mòn và sai lệch chế tạo khuôn ép Đường kính vòng bulông kẹp chặt D1 = D + d + e + S Trong đó D: đường kính trong của vành vít cm d : khe hở của xilanh và cánh vít cm e : phần tai của xilanh; e = 2,5 cm S : chiều dày xilanh: xilanh là một ống hình trụ chịu áp suất bên trong có giá trị lớn nhất là pmax . Do vậy, chiều dày xác định bởi công thức: S = + C (VI- 2) Trong đó: + D: là đường kính trong của xilanh cm + pmax: là áp suất lớn nhất trong xilanh KG/cm2 + [s]: ứng suất cho phép vật liệu làm xilanh KG/cm2 + C: lượng dư kể tới sự ăn mòn, mài nòm và sự sai lệch chế tạo cm + j: hệ số bền hàn. thường có j = 0,8 Vật liệu làm xilanh chọn thép 45, tôi cải thiện có độ rắn HB192-240, có giới hạn sb = 750 MPa = 7500 KG/cm2 sch = 450 MPa = 4500KG/cm2 Vậy: [s] = n: hệ số an toàn n = 1,2 [s] = = 3750 KG/cm2 S = + C = 2 cm Đường kính bu lông kẹp là : D1 = 12,5 + 0,025 + 2,5 + 2,025 = 15,05 cm Vật liệu làm khuôn là thép không rỉ YAIT sch = 2500 KG/cm2 sb = 5800 KG/cm2 [s] = = = 2083 KG/cm2 Vậy chiều dày khuôn ép là : h = 15,05 + C = 1,4 + C cm Chọn h = 30 mm 2. Bulông kẹp Lực tác dụng lên mỗi bulông xác định bởi công thức sau : Pbl = KG (VI-3) Trong đó : + n : số bulông chọn trước, thường là 4, 6, 8 chọn n = 4 bulông + D : đường kính vành vít cm + q : áp lực riêng trên bề mặt tiếp xúc của khuôn ép với bích xi lanh KG/cm2 q = (1,5á2,5) = 1,5pmax = 1,5.75 = 112,5 KG/cm2 + D2 : đường kính ngoài của khuôn ép cm D2 = D1 = 15,05 cm Vậy : Pbl = = 1925 KG Từ lực bu lông ta tính ra đường kính cần thiết của bu lông theo công thức sau : dbl = (IV-4) Trong đó : + Pbl : lực tác dụng lên mỗi bu lông kG + [s]k : là ứng suất kéo cho phép của vật liệu làm bu lông Chọn vật liệu làm bu lông là thép 45 thường hóa co: sch = 340 MPa = 3400 kG/cm sb = 600 MPa = 6000 kG/cm [s]k = = = 2833,34 kG/cm Vậy : dbl = = = 1,1 cm VII - Tính chọn ổ lăn cho trục vít Theo tài liệu tham khảo số [4] thì trục vít làm việc chịu tải trọng hướng trục khá lớn, nên cần phải sử dụng ổ đỡ chặn. Theo tính toán trục vít ép có đường kính trục : d = 60 mm Tra bảng P2.11 tài liệu tham khảo [4] ta chọn ổ đũa côn cỡ nhẹ có các thông số sau : Kí hiệu : 7208 d = 60 mm C1 = 19 mm D = 100 mm T = 23,75 mm D1 = 94 mm r = 2,5 mm d1 = 83,3 mm r1 = 0,8 mm B = 22 mm a = 13,330 C = 72,4 KN C0 = 58,7 KN Kiểm tra khả năng tải ổ Theo tài liệu tham khảo [4], ta có : 1. Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ : theo công thức Cđ = (VII-1) Trong đó : + Q : là tải trọng động quy ước KN Q = (XVFr + YFa).kt.kđ (VII-2) Trong đó : Fr , Fa : là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục KN V : là hệ số kể đến vòng nào quay, ở đay V = 1 kể đến vòng trong quay kt : là hệ sổ kể đến ảnh hưởng bởi nhiệt độ kt = 1 kđ : là hệ số kể đến đặc tính tải trọng, trị số kt tra trong bảng 11.3 - tài liệu [4]. Ta chọn đặc tính tải trọng tác dụng lên ổ là va đập nhẹ kđ = 1á1,2 chọn kđ = 1,2 X : là hệ số tải trọng hướng tâm Y : là hệ số tải trọng dọc trục Trị số X,Y tra bảng 11.4 tài liệu [4]. + Li : thời gian, tính bằng triệu vòng quay, khi chịu tải trọng Qi Li = (VII-3) + Lhi : thời gian, giờ khi chịu tải trọng Qi + m = 10/3 đối với ổ đũa côn Theo bảng 11.4 tài liệu [4], với ổ đũa đỡ – chặn e = 1,5.tga = 1,5.tg13,33 = 0,355 (VII-4) Theo 11.7 [4], lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên các ổ : Fs0 = 0,83e.Fr0 và Fs1 = 0,83e.Fr1 (VII-5) Với Fr0 = Fr1 = 221,1 N Vậy : Fs0 = Fs1 = 65,1 N Theo bảng 11.5 ta có SFa0 = Fs1 – Fat = 65,1 – 6636,4 = - 6571,2 N < Fs0 = 65,1 N Fa0 = Fs0 = 65,1 N SFa1 = Fs0 + Fat = 65,1 + 6636,4 = 6701,5 N > Fs1 = 65,1 N Fa1 = Fs1 = 6701,5 N Xét tỷ số : = 0,2 < e theo bảng 11.4 có X = 1 ; Y = 0 (VII-6) = 25 > e theo bảng 11.4 có X = 0,4 ; Y = 0,4.cotga =1,7 Theo công thức 11.3 tải trọng quy ước ổ là : Q0 =(XVFr0 + YFa0)ktkđ = 1.1,2.221,2 = 345 N (VII-7) Q1 = (XVFr1 + YFa1)ktkđ = ( 0,4.1,2.221,2 + 1,7.7601,5) = 14498,7 N Nhân thấy Q1 > Q0 nên chỉ cần tính cho ổ 1 QE = QE1 = = Q1 (VII-8) QE = 14498,7.[ ]0,3 = 9981N Theo (11.1) tài liệu [4] thì khả năng tải động của ổ là : Cđ = QE.L0,3 = 9,981.(103,5)0,3 = 40,2kN < C = 72 kN (VII-9) Trong đó : L = 60.n.10-6.23000 = 103,5 n: số vòng quay của trục 2. Kiểm nghiêm khả năng tải tĩnh của ổ Theo bảng 11.6 tài liệu [4], đối với ổ đũa côn X0 = 0,5 ; Y0 = 0,22.cotga = 0,22.4,218 = 0,928 Qt = X0Fr0 + Y0Fa0 (VII-10) Qt = 0,5.221,2 + 0,928.65,1 = 171 N < Fr0 Nên Qt = Fro = 221,2N << C0 = 58,2kN Vậy điều kiện ổ thỏa mãn. VIII - Tính số vòng quay của dao cắt Ta có vận tốc dài của hạt khi ra khỏi khuôn ép được xác định bởi công thức sau : v = 2wR m/s (VIII-1) Trong đó : + w : là vận tốc vòng của trục vít rad/s + R : bán kính vành vít m v = 2pnR m/s (VIII-2) Trong đó : + n : tốc độ vòng quay trục vít vòng/s v = = 0,108 m/s Theo công nghệ sản xuất thức ăn gia súc dạng viên, thì chiều dài của hạt thường là 12-15 mm. Do vậy tốc độ quay của dao cắt 2 lưỡi xác định công thức sau : nd = vòng/phút (VIII-3) Trong đó : + v : vận tốc dài của hạt ra khỏi khuôn ép m/s + lh : chiều dài hạt m nd = = 216 vòng/phút chọn động cơ và hộp giảm tốc cho dao cắt : Chọn động cơ quay với vận tốc 2880 vòng / phút và có hộp giảm tốc có tỷ số truyền u= 13 thì vận tốc dao cắt sẽ là ≈ 216 vòng /phút Kết luận Trên đây Em đã trình bày xong phương pháp, cũng như phương hướng tính toán thiết kế một máy ép viên trục vít thức ăn gia súc với năng suất 300kg/h. Với tất cả những cố gắng của mình cùng với sự hướng dẫn chu đáo nhiệt tình của thầy giáo, PTS, Tôn Anh Minh, cùng toàn thể các thầy cô, bạn bè trong bộ môn Em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Nhưng có lẽ vẫn không thể tránh được những thiếu sót. Em kính mong các thầy chỉ bảo để Em hoàn thiện hơn, vững vàng hơn, để có thể tự tin vững bước trong công việc của mình sau này. Em xin chân thành cám ơn. Hà nội, 29 tháng 04 năm 2006 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Vương Tài liệu tham khảo [1] Hướng dẫn tính toán thiết kế thiết bị mảng hóa chất đại học Bách Khoa – 1968 (Nguyễn Minh Tuyền) [2] Các máy gia công vật liệu và dẻo - đại học Bách Khoa (Hồ Lê Viên) [3] Máy và thiết bị vận chuyển định lượng (Tôn Anh Minh) [4] tính toán hệ thống dẫn động cơ khí T1,T2 nhà xuất bản giáo dục (Trịnh Chất – Lê Văn Uyên) [5] cơ sở thiết kế máy sản phẩm thực phẩm – nhà xuất bản KH – KT IA. Xokolov) [6] Giáo trình thức ăn gia súc - đại học Cần Thơ 1991 (Trần Phú Lộc) [7] Kỹ thuật thực phẩm đại cương T1,2,3,4 - đại học Bách Khoa [8] Máy và thiết bị thức ăn chăn nuôi (Lê Nguyên Đương – Nguyễn Như Thung – Phan Lê - Nguyễn Văn Khỏe) [9] Sổ tay thiết kế cơ khí đại học Bách khoa Hà nội