Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế và chế tạo máy trộn bột kim loại

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:90

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Thiết kế và chế tạo máy trộn bột kim loại" nhằm thiết kế và chế tạo thành công máy trộn bột kim loại với phương pháp luyện kim bột, quá trình nấu chảy kim loại hoặc hợp kim.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Thiết kế và chế tạo máy trộn bột kim loại

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY TRỘN BỘT KIM LOẠI S K C 0 0 3 9 5 9 MÃ SỐ: SV2020-96 S KC 0 0 7 4 0 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY TRỘN BỘT KIM LOẠI SV2020 – 96 Chủ nhiệm đề tài: Phạm Tấn Thành TP Hồ Chí Minh, 07/2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY TRỘN BỘT KIM LOẠI SV2020 – 96 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật SV thực hiện: Phạm Tấn Thành Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 16144CL2, Khoa CLC Năm thứ: 4 /Số năm đào tạo: 4 Ngành học: Công nghệ kỹ thuật cơ khí Người hướng dẫn: ThS Phan Thế Nhân TP Hồ Chí Minh, 7/2
MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. vv DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................... vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................... 16 1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay.................................................... 16 1.2 Phân loại máy trộn theo thùng chứa chuyển động và thùng chứa tĩnh:.... 18 1.2.1 Máy trộn có thùng chứa tĩnh: ................................................................ 18 1.2.2. Máy trộn có thùng động: ....................................................................... 20 1.3 Tính cấp thiết của đề tài. ............................................................................... 25 1.4 Mục tiêu đề tài ............................................................................................... 25 1.5 Nhiệm vụ đề tài .............................................................................................. 25 1.6 Công nghệ sử dụng máy trộn. ....................................................................... 25 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................... 27 2.1 Nguyên lý Paul Schatz [7]. ............................................................................ 27 2.1.1. Hình khối và nghịch đảo. ...................................................................... 27 2.1.2. Đảo ngược và Oloid. .............................................................................. 28 2.1.3. Theo toán học. [21] ............................................................................... 28 2.1.4 Sự chuyển động. ..................................................................................... 29 2.1.5 Bề mặt không kiểm soát của Oloid với các khối hình khác. ................ 30 2.2 Tiến hành chế tạo máy trộn kim loại bột. ..................................................... 31 2.2.1 Giới thiệu. ............................................................................................... 31 2.2.2 Cơ sở lý thuyết máy trộn kim loại bột. ................................................... 32 2.2.3 Cấu tạo máy trộn kim loại bột. ............................................................... 33 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ .......................................................................... 35 3.1 Nguyên lý hoạt động máy trộn kim loại bột. ................................................ 35 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy trộn kim loại bột................................. 35 3.1.2 Nguyên lý hoạt động máy trộn kim loại bột. ......................................... 36 3.2 Tính toán khung trộn và trục làm việc. ........................................................ 36 3.2.1 Thể tích khung trộn. ............................................................................... 37 3.2.2 Tính khoảng cách trục. .......................................................................... 39 i
3.2.3 Thiết kế khung máy dựa theo kích thước khung trộn. ......................... 40 3.2.4 Thiết kế bản lắp mạch điều khiển và nút nhấn. .................................... 41 3.2.5 Thiết kế càng lắc. .................................................................................... 41 3.2.6 Thiết kế trục làm việc. ............................................................................ 42 3.2.7 Bảng vẽ lắp hoàn chỉnh.......................................................................... 42 3.3 Tính các thông số đai và động cơ [11]. ......................................................... 43 3.3.1 Lựa chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền. ........................................ 43 3.3.2 Chọn bộ truyền đai. .................................................................................. 2 c. Tính đường kính bánh đai lớn D2 ............................................................... 47 3.4 Tính trục và chọn ổ lăn ................................................................................. 50 3.4.1. Tính trục. ............................................................................................... 50 3.4.3. Thiết kế ổ lăn. ........................................................................................ 55 a. Chọn ổ lăn: .................................................................................................. 55 b. Chọn kiểu lắp ổ lăn. .................................................................................... 57 c. Chọn kiểu lắp puly. ...................................................................................... 57 CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỆN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 58 4.1 Thiết kế mạch điện. ....................................................................................... 58 4.1.1 Yêu cầu hệ thống. ................................................................................... 58 4.1.2 Sơ đồ khối. .............................................................................................. 58 4.1.3 Chức năng. .............................................................................................. 58 4.2 Lựa chọn linh kiện, thiết bị. .......................................................................... 58 4.2.1 Khối vi điều khiển. .................................................................................. 58 4.2.2 Nút nhấn. ................................................................................................ 59 4.2.3 Module relay. .......................................................................................... 59 4.2.4 Động cơ. .................................................................................................. 60 4.2.5 Module điều khiển tốc độ động cơ DC. ................................................. 62 4.2.6 Khối hiển thị. .......................................................................................... 62 4.2.7 Khối nguồn. ............................................................................................ 63 4.2.8 Sơ đồ mạch điện...................................................................................... 65 4.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mạch điện. .............................................. 66 CHƯƠNG 5: LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM ......................................................... 68 5.1 Lắp ráp. .......................................................................................................... 68 5.1.1 Các bước tiến hành lắp ráp. ................................................................... 68 ii
5.2 Thử nghiệm .................................................................................................... 77 5.2.1 Nguyên liệu được chọn cho thử nghiệm. .............................................. 77 5.2.2 Thử nghiệm trộn các loại bột khác nhau. ............................................. 81 5.2.3 Kết luận. .................................................................................................. 84 5.3 Cách sử dụng và bảo quản máy. ................................................................... 84 5.3.2 Các biện pháp bảo quản máy. ................................................................ 86 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 91 6.1 Kết luận. ......................................................................................................... 91 6.2 Kiến nghị. ....................................................................................................... 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 934 iii
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bề mặt không kiểm soát so với các khối hình. ........................................ 30 Bảng 2.2: Tỉ lệ bề mặt không kiểm soát. ................................................................. 31 Bảng 3.1: Bảng thống kê số liệu. ............................................................................. 44 Bảng 5.1: Khối lượng nguyên liệu trộn lần 1........................................................... 79 Bảng 5.2: Khối lượng nguyên liệu trộn lần 2........................................................... 80 Bảng 5.3: Khối lượng nguyên liệu trộn lần 3........................................................... 81 iv
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Quy trình chế tạo vật liệu bột .................................................................. 16 Hình 1.2: Máy trộn nhựa nằm ngang ....................................................................... 19 Hình 1.3: Máy trộn chữ V........................................................................................ 20 Hình 1.4: Máy trộn lập phương ............................................................................... 21 Hình 1.5: Máy trộn Inversina .................................................................................. 23 Hình 1.6: Máy trộn Oloid do Bioengineering AG sản xuất .................................... 24 Hình 1.7: Sơ đồ ép một chiều .................................................................................. 26 Hình 2.1: Phần bằng nhau của một khối lập phương. ............................................. 27 Hình 2.2: Hình dung về sự hình thành hình dạng của OLOID trong quá trình đảo ngược .................................................................................................................................. 28 Hình 2.3: Mô tả toán học của OLOID. .................................................................... 29 Hình 2.4: Trực quan hóa chuyển động đảo ngược trong không gian. ..................... 29 Hình 2.5: Máy trộn. ................................................................................................. 32 Hình 2.6: Máy trộn bột 3 phương ............................................................................ 33 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy ....................................................... 35 Hình 3.2: Lược đồ khâu ........................................................................................... 36 Hình 3.3: Bản vẽ hộp chứa bột kim loại .................................................................. 37 Hình 3.4: Mô tả cơ sở tính toán chiều cao khung chứa hộp bột .............................. 38 Hình 3.5: Khung trộn ............................................................................................... 38 Hình 3.6: Mô tả toán học của Oloid. ....................................................................... 39 Hình 3.7: Mô tả 3D của dạng hình học Oloid. ........................................................ 39 Hình 3.8: Bảng vẽ khung máy ................................................................................. 40 Hình 3.9: Bảng lắp mạch điều khiển và nút nhấn.................................................... 41 Hình 3.10: Bảng vẽ thiết kế càng chữ C. ................................................................. 41 Hình 3.11: Bảng vẽ trục làm việc ............................................................................ 42 Hình 3.12: Bảng vẽ lắp máy trộn bột kim loại. ....................................................... 43 Hình 3.13: Thông số dây đai ................................................................................... 47 Hình 3.14: Đai được chọn ....................................................................................... 48 Hình 3.15: Sơ đồ lực của trục. ................................................................................. 48 Hình 3.16: Biểu đồ mô men..................................................................................... 50 Hình 3.17: Gối đỡ trục bạc đạn T10. ....................................................................... 53 Hình 3.18: Sơ đồ phân bố lực. ................................................................................. 59 Hình 4.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển. ................................................................. 586 Hình 4.2: STM32F103C8T6.................................................................................. 597 Hình 4.3: Nút nhấn. ................................................................................................. 59 Hình 4.4: Module Relay 5V. ................................................................................... 60 Hình 4.5: Motor Tamagawa Seiki – DC 24V. ......................................................... 59 Hình 4.6: Trục truyền động motor. .......................................................................... 59 Hình 4.7: Module điều khiển tốc độ động cơ DC PWM 8A 720W ........................ 60 Hình 4.8: Màn hình Oled SSD1306......................................................................... 61 Hình 4.9: Nguồn xung 24V – 10A. ......................................................................... 62 Hình 4.10: Adapter 5V – 1A. .................................................................................. 62 Hình 4.11: Sơ đồ mạch điện. ................................................................................... 63 v
Hình 4.12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch điện. ................................................. 64 Hình 4.13: Sơ đồ đấu dây. ....................................................................................... 65 Hình 5.1: Bước đầu lắp khung. .............................................................................. 686 Hình 5.2: Khung thành hình hộp. .......................................................................... 697 Hình 5.3: Cân chỉnh vuông góc tại các điểm nối. ................................................... 69 Hình 5.4: Lắp mica đỡ trục. ..................................................................................... 70 Hình 5.5: Quá trình lắp trục vào gối đỡ. .................................................................. 71 Hình 5.6: Cân chỉnh khoảng cách trục. ................................................................... 70 Hình 5.7: Lắp Motor và mạch điện.......................................................................... 70 Hình 5.8: Lắp khung trộn . ...................................................................................... 71 Hình 5.9: Máy trộn hoàn chỉnh. ............................................................................... 71 Hình 5.10: Chà nhám trục làm việc. ........................................................................ 72 Hình 5.11: Kết quả sau khi chà nhám lại. ................................................................ 73 Hình 5.12: Càng chữ C. ........................................................................................... 73 Hình 5.13: Khung trộn bằng mica. .......................................................................... 74 Hình 5.14: Khung trộn bằng Inox. ........................................................................... 74 Hình 5.15: Bột Propylene. ....................................................................................... 75 Hình 5.16: Tinh bột sắt. ........................................................................................... 76 Hình 5.17: Bột sắt đỏ. .............................................................................................. 76 Hình 5.18: Sáp Parafin còn nguyên khối. ................................................................ 79 Hình 5.19: Sáp Parafin khi được cắt nhỏ. ................................................................ 79 Hình 5.20: Sáp Carnauba ......................................................................................... 80 Hình 5.21: Axit Stearic. ......................................................................................... 819 Hình 5.22: Hỗn hợp trộn 5 phút............................................................................... 80 Hình 5.23: Hỗn hợp trộn 4 phút............................................................................... 81 Hình 5.24: Hỗn hợp trộn 3 phút............................................................................... 82 Hình 5.25: Hộp đựng bột. ........................................................................................ 83 Hình 5.26: Khung trộn. ............................................................................................ 83 Hình 5.27: Bảng điều khiển. .................................................................................... 84 Hình 5.28: Khung máy trộn. .................................................................................... 85 Hình 5.29: Càng chữ C. ........................................................................................... 88 Hình 5.30: Con tán. .................................................................................................. 88 Hình 5.31: Trục. ..................................................................................................... 886 Hình 5.32: Tấm inox. ............................................................................................... 89 Hình 5.33: Khung trộn. ............................................................................................ 89 Hình 5.34: Hộp đựng kim loại. ................................................................................ 90 vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CIP: Cleaning in place PET: Polyethylene terephthalate OLED: Organic light-emitting diode LCD: Liquid-crystal-display vii
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo máy trộn bột kim loại - Chủ nhiệm đề tài: Phạm Tấn Thành Mã số SV: 16144160 - Lớp: 16144CL2 Khoa: Đào tạo chất lượng cao - Thành viên đề tài: Stt Họ và tên MSSV Lớp Khoa 1 Lê Đức Huy 16144447 16144CL2 CLC 2 Nguyễn Đức Khương 16144081 16144CL2 CLC - Người hướng dẫn: ThS Phan Thế Nhân 2. Mục tiêu đề tài: - Thiết kế và chế tạo thành công máy trộn bột kim loại. 3. Tính mới và sáng tạo: - Điểm khác biệt của phương pháp luyện kim bột so với phương pháp nấu đúc truyền thống là không có quá trình nấu chảy kim loại hoặc hợp kim. - Sáng tạo là dựa theo lý thuyết của kỹ sư và nhà phát minh Paul Schatz là quỹ đạo hình Oloid để thiết kế cơ cấu trộn cơ khí. 4. Kết quả nghiên cứu: - Thông qua quá trình thiết kế chế tạo và thử nghiệm đã làm thành công máy trộn bột kim loại. 5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: - Ngày nay công nghệ luyện kim bột được ứng dụng ngày càng rộng rãi để chế tạo các chi tiết máy phức tạp, những chi tiết ghép từ các vật liệu khác biệt ( kim loại-chất dẻo; kim loại thủy tinh, vv... ) , những chi tiết có độ cứng cao và nhiệt độ làm việc siêu cao trong ngành công nghiệp hạt nhân, vũ trụ. Hiện người ta cũng đã ứng dụng rất nhiều những sản phẩm của phương pháp kim loại bột trong công nghiệp và đời sống. Tuy nhiên trong quá trình làm ra chi tiết máy, kim loại bột phải được trộn đều thì chi tiết máy mới đạt yêu cầu. Nên việc nghiên cứu và chế tạo máy trộn bột kim loại góp phần quan trọng trong nền công nghiệp luyện kim bột. viii
6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (kí, họ và tên) Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi): Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ và tên) ix
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay. Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đòi hỏi chế tạo các chi tiết ngày càng chính xác, tinh xảo và có nhiều tính năng mà các phương pháp chế tạo truyền thống không đáp ứng được hoặc là gặp rất nhiều khó khăn để chế tạo. Sự phát triển công nghệ vật liệu bột là một trong những công nghệ mới góp phần đáp ứng được các yêu cầu đặt ra. Bột kim loại được sử dụng ngày càng nhiều trong các lĩnh vực sản xuất: sản xuất các chi tiết máy, các loại dao cắt, nguyên liệu cho các ngành hóa chất, luyện kim.... Tùy theo tính chất từng kim loại và mục đích sử dụng có thể lựa chọn một số phương pháp tạo bột kim loại khác nhau: Phương pháp hoàn nguyên; Phương pháp phun; Phương pháp cơ học; Phương pháp bốc hơi và ngưng tụ; Phương pháp điện phân. Kim loại bột trên cơ sở các chất vô cơ đã có từ lâu và là cơ sở để sản xuất các loại vật liệu vô cơ trong công nghiệp. Chúng ta chỉ xét về vật liệu kim loại và hợp kim bột. Khác với các vật liệu kim loại và hợp kim được chế tạo theo phương pháp truyền thống là nấu chảy và đúc khuôn, vật liệu kim loại bột được chế tạo trên cơ sở các bột kim loại theo quy trình như trình bày trong (Hình 1.1). Hình 1.1: Quy trình chế tạo vật liệu bột Phương pháp này còn được gọi là phương pháp luyện kim bột[1]. Điểm khác biệt của phương pháp luyện kim bột so với phương pháp nấu đúc truyền thống là không có quá trình nấu chảy kim loại hoặc hợp kim. Các loại kim loại và hợp kim dạng bột sau khi được chế tạo xong được đem phối hợp với tỉ lệ thích hợp và trộn đều. Hỗn hợp sau đó được đem tạo hình thành các chi tiết có hình dạng, kích thước 16
và khối lượng nhất định (thường là các hình dạng đơn giản). Các chi tiết tạo hình sau đó được đem nung tới nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của cấu tử chính trong môi trường khí bảo vệ để tăng độ bền và sự liên kết của các phần tử bột. Quá trình nung này được gọi là sự thiêu kết. Sau quá trình thiêu kết, các chi tiết được đem đi gia công cơ khí hoặc các phương pháp gia công khác để tạo ra hình dạng và kích thước mong muốn. * Công nghệ vật liệu kim loại bột có một số ưu điểm sau: - Ít hao phí vật liệu do không mất một lượng kim loại cho hệ thống rót, đậu ngót, đậu hơi…như trong phương pháp nấu đúc truyền thống. - Có khả năng tạo ra những loại vật liệu có tính năng khác hẳn vật liệu cùng loại bằng phương pháp đúc. Điều khác biệt này là do đặc điểm cấu trúc của vật liệu bột. - Có khả năng tạo ra các vật liệu mà các phương pháp nấu đúc truyền thống không thể tạo ra được. Ví dụ như các hợp kim đồng – graphit, đồng – graphit – teflon, hợp kim cứng … - Có thể điều chỉnh thành phần bột theo ý muốn với độ đồng đều rất cao sao cho phù hợp. - Có nhiều sản phẩm chế tạo theo phương pháp kim loại bột sẽ rẻ hơn nhiều so với phương pháp truyền thống, Cấu trúc tế vi: không xít chặt luôn có lỗ rỗng. Độ xốp thay đổi từ 2 đến vài chục % tùy theo phương pháp công nghệ và yêu cầu chế tạo sản phẩm. - Công nghệ vật liệu bột chỉ có ưu thế khi chế tạo vật liệu chứa lỗ xốp và vật liệu kết hợp. Tuy nhiên, công nghệ vật liệu bột cũng có một số nhược điểm sau: Khả năng sản xuất hàng khối, loạt lớn không bằng phương pháp nấu đúc truyền thống, chỉ áp dụng cho các chi tiết nhỏ và vừa. Vật liệu kim loại bột có độ bền thấp hơn vật liệu truyền thống do trong tổ chức có nhiều lỗ xốp và màng oxit trên biên giới hạt. Độ xốp và màng oxit trên biên giới hạt là nguyên nhân làm cho vật liệu bột có độ bền thấp hơn và tính dòn cao hơn so với vật liệu cùng loại chế tạo bằng phương pháp nấu đúc. Một đặc điểm của vật liệu bột cần lưu ý là trong chúng lúc nào cũng có lỗ xốp. Lỗ xốp có thể ảnh hưởng có lợi hay có hại tuỳ theo ứng dụng của chi tiết. Những ứng dụng của phương pháp kim loại bột: Người ta dùng phương pháp kim loại bột để chế tạo: 17
- Hợp kim cứng: để sản xuất vật liệu cắt gọt có tính chịu nóng cao tới 1000 độ C, tốc độ cắt đến hàng trăm m/ph. Loại này sử dụng bột WC, TiC, TaC và một lượng nhỏ coban làm chất kết dính. Có thể dùng một, hai hoặc ba cacbit và tương ứng sẽ có hợp kim cứng một, hai hoặc ba cacbit. Ví dụ, loại một cacbit WCCo15; loại hai cacbit WCTiC14Co8, loại ba cacbit WCTiC4TaC3Co12. - Vật liệu làm đĩa cắt: dùng các vật liệu siêu cứng như kim cương nhân tạo hoặc nitrit bo BN. Chất kết dính là bột B, Be hoặc Si. Ép nóng dưới áp lực và nhiệt độ cao hoặc rất cao tùy thuộc yêu cầu công nghệ. - Vật liệu mài: dùng bột SiC, chất kết dính là nhựa hữu cơ hay gốm thủy tinh. - Vật liệu kết cấu trên cơ sở nhôm và hợp kim nhôm (SAP; SAAP) hoặc trên cơ sở sắt và thép, hoặc trên cơ sở đồng và hợp kim đồng. - Chế tạo thép gió theo phương pháp kim loại bột có thể tạo ra mác thép gió hợp kim hóa cao và dụng cụ có hình dạng phức tạp. Độ bền cao hơn so với phương pháp cổ điển 1,5 - 3 lần. - Bạc xốp tự bôi trơn: dùng bột đồng hoặc sắt và một lượng nhỏ grafit. Người ta chế tạo bạc có độ xốp 10-25% và cho thấm dầu nhớt trong chân không ở nhiệt động khoảng 70 độ C - Chế tạo vật liệu ghép từ những vật liệu có tính chất khác biệt, một số loại vật liệu mới. 1.2 Phân loại máy trộn theo thùng chứa chuyển động và thùng chứa tĩnh: 1.2.1 Máy trộn có thùng chứa tĩnh: Máy trộn nhựa nằm ngang[2] có kiểu dáng và kích thước nhỏ gọn hơn máy trộn đứng (Hình 1.2). Đây là loại máy trộn nhựa tốc độ thấp, thường được dùng để trộn bột màu với nhựa, làm khô và nhuộm các nguyên liệu nhựa PVC, PE, PP,… Máy trộn nhựa nằm ngang có thể trộn được các loại nhựa, hạt nhựa có màu khác nhau để tạo ra sản phẩm nhựa màu hoặc hỗn hợp nhựa theo nhu cầu sản xuất. Máy được sử dụng rất phổ biến nhờ khả năng trộn đều, cho thành phẩm chất lượng. Nhưng giá thành của máy trộn nhựa nằm ngang lại khá cao do motor cần loại rất lớn để có thể trộn được nguyên liệu. Việc cho nguyên liệu vào máy trộn nhựa nằm ngang cũng dễ dàng hơn so với máy trộn đứng. 18
Hình 1.2: Máy trộn nhựa nằm ngang *Ưu điểm: ● Hiệu ứng trộn tốt, hoàn toàn tự động. Trộn nguyên liệu rất đều, tỷ lệ trộn đạt 80 – 95%, cho thành phẩm nhựa có độ bền và chất lượng cao. ● Công suất trộn cao, có thể từ 50kg – 5 tấn/mẻ. ● Độ bền của máy trộn nhựa nằm ngang rất cao. ● Có thể sử dụng cho cả nguyên liệu khô và nguyên liệu ướt. Máy trộn nhựa nằm ngang chính là công cụ lý tưởng để giúp quá trình sản xuất nhựa tấm, tủ nhựa, ống nhựa đơn giản hơn. ● Có động cơ giảm tốc giúp hạn chế tiếng ồn, máy hoạt động ổn định, êm ái, không bị rung lắc mạnh. ● Tháo lắp, bảo dưỡng, vệ sinh máy trộn đơn giản. ● Giúp tăng năng suất từ 4-5 lần so với cách trộn thủ công trước đây. ● Không có góc chết khi trộn. ● Hạn chế tối đa việc nguyên liệu bị lắng đọng bên dưới đáy thùng. *Nhược điểm: ● Nạp liệu khó. 19
● Nếu đổ nguyên liệu quá đầy sẽ tạo áp lực lên cánh xoắn. ● Không tạo được cưỡng bức trong quá trình trộn. 1.2.2. Máy trộn có thùng động: *Máy trộn chữ V Hình 1.3: Máy trộn bột chữ V. Máy trộn chữ V như (Hình 1.3) với các đặc điểm, ứng dụng và chi tiết như sau: [3] a. Đặc điểm của máy trộn bột chữ V: - Đây là thiết bị được sử dụng để trộn đều các loại nguyên liệu dạng bột cùng với van xả kín tránh tràn bụi với cấu trúc thùng trộn độc đáo, khả năng trộn hiệu quả, không tồn tại góc chết, nguyên liệu được trộn một cách đồng đều. - Máy được làm hoàn toàn từ thép không gỉ 304, chống hoen rỉ, không thôi nhiễm chất độc. Hai mặt trong và ngoài của máy được đánh bóng, bằng phẳng, dễ dàng vệ sinh. - Ngoài ra, thiết bị trộn bột kim loại hình chữ V này còn được trang bị thiết bị đo thời gian, giúp bạn có thể kiểm soát thời gian trộn nguyên liệu dễ dàng hơn. - Động cơ trộn và bộ giảm tốc được kết nối bằng dây đai. Khi khởi động máy, động cơ bắt đầu hoạt động, bộ giảm tốc làm việc cùng một lúc. 20
- Bộ giảm tốc quay và khớp nối có chức năng làm cho thùng chứa quay liên tục, dẫn nguyên vật liệu di chuyển xung quanh thùng và trộn đều với nhau. b. Ứng dụng: Máy trộn bột được sử dụng để trộn các loại nguyên liệu dạng bột hoặc dạng hạt với nhau thuộc ngành dược phẩm, công nghiệp hóa chất, thực phẩm,…. Nguyên vật liệu trong thùng trộn có thể di chuyển đều, không bị phá vỡ hình dạng cơ bản; do đó, máy có thể sử dụng cho các vật liệu dạng hạt dễ vỡ, dễ mài mòn, bột mịn hoặc nguyên liệu khối có độ ẩm nhất định. c. Ưu điểm của máy trộn bột hóa chất, thực phẩm… - Cấu trúc nhỏ gọn, vận hành đơn giản và bảo trì thuận tiện. - Chất liệu máy hoàn toàn từ thép không rỉ, không thôi nhiễm chất độc tới nguyên liệu, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. - Máy sử dụng thùng trộn không đối xứng hình chữ V, không có góc chết, không tích nguyên liệu, tốc độ cao, thời gian trộn ngắn và hiệu quả trộn đồng đều cao. - Chạy ổn định, tiếng ồn thấp. - Được trang bị một thiết bị đo thời gian với chức năng đặt thời gian trộn và ngừng một cách tự động. *Máy trộn lập phương Hình 1.4: Máy trộn lập phương. Hình 1.3: Máy trộn chữ V 21
Máy trộn lập phương như (Hình 1.4) với các đặc điểm, ứng dụng và chi tiết như sau: [4] a. Nguyên lý hoạt động của máy trộn bột công nghiệp lập phương. Thông qua cửa nạp liệu ở phần trên bồn, nguyên liệu được xả vào bồn trộn của máy. Sau khi khởi động và cài đặt các thông số cần thiết, thùng trộn sẽ quay quanh trục cố định giúp nguyên liệu được di chuyển đều xung quanh thành thùng. Nguyên vật liệu được nhào lộn và va đập và các cạnh phụ trong một khoảng thời gian nhất định, tạo nên một hỗn hợp đồng nhất. Thành phẩm sẽ được xả qua van gắn ở phần dưới thùng trộn. Ngoài ra, máy được trang bị một lan can bảo vệ, tăng sự an toàn cho người sử dụng. b. Ưu điểm chính của máy trộn lập phương. Thân chính của máy gồm bệ đỡ và thùng trộn hình lập phương. Tủ điện điều khiển máy được thiết kế tích hợp với thân máy, hệ thống nút đảm bảo cho người sử dụng dễ dàng cho việc điều khiển. Thời gian trộn có thể tùy chỉnh từ 5 - 20 phút hoặc tùy thuộc vào nguyên liệu. Phần bên trong thùng trộn được gắn một trục xoay, giúp loại bỏ góc chết trong lúc trộn, đảm bảo nguyên liệu được trộn lẫn 1 cách hoàn hảo nhất. Tất cả các bộ phận của máy đều được làm từ inox 304. Bộ phận truyền động được bảo vệ tránh tiếp xúc và tách biệt hoàn toàn, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Với chất liệu này, quá trình làm sạch diễn ra hoàn toàn dễ dàng bằng tay hoặc tự động với hệ thống CIP. Cửa xả và nạp liệu có khóa an toàn, đảm bảo độ kín khi đang trong quá trình vận hành, ngăn tình trạng nguyên liệu thoát ra. Trong quá trình hoạt động, khi lan can an toàn được mở ra thì máy sẽ tự động dừng hoạt động để đảm bảo an toàn cho người sử dụng. * Máy trộn Inversina [5]. Bộ trộn thủ công Inversina (Hình 1.4) hoạt động bằng cách xoay một thùng trộn dọc theo con đường hình học oloid thông qua một tay quay quay thủ công. Oloid là một chất rắn hình khối được nhà toán học người Đức Paul Schatz bắt nguồn từ năm 1929, cuộn nghiêng của hình học oloid 3 chiều là nơi chuyển động khuấy / trộn bắt nguồn từ. 1 Máy trộn đi kèm với hai bình trộn hình trụ làm bằng nhựa PET và với dung tích thể tích lần lượt là 1,5 L và 2,0 L. Thùng được bảo đảm cho máy trộn với hai dây cao su. Ngoài ra, các bình trộn có kích thước khác có thể được sử dụng bằng Hình 1.4: Máy trộn lập phương cách chèn chổi có thể bảo đảm bình thay thế trong lồng trộn. Bộ trộn có thể được gắn chặt vào cạnh bàn thông qua kẹp C được cung cấp. Nhà cung cấp Chế độ hoạt động được khuyến nghị cho nhà trộn là xoay tay cầm với tốc độ 192 vòng / phút trong 3, 5, 10, 15 hoặc 25 phút cho khối lượng thùng chứa không vượt quá 66% tổng công suất. 22
Hình 1.5: Máy trộn Inversina. * Thiết bị trộn nhào lộn và không nhào lộn. a.Thiết bị trộn tạo sự nhào lộn: Với thiết bị trộn loại này các hỗn hợp chất rắn được trộn bởi các tác động nhào lộn tạo ra do sự quay của thùng chứa. Các thiết bị trộn kiểu nhào lộn chỉ thích hợp để trộn các hỗn hợp chất rắn có các thông số vật lý tương tự và có khả năng chảy tự do. Thiết bị trộn loại này thường được sử dụng để trộn các loại hạt khô. b. Các thiết bị trộn không tạo chuyển động nhào lộn (không phân lập). Các thiết bị trộn loại này không tạo sự nhào lộn của nguyên liệu trong quá trình trộn, vì vậy không tạo sự phân lập liên tục như các loại thiết bị trên. Các thiết bị không tạo chuyển động nhào lộn gồm những loại chính như: thiết bị trộn cao tốc, thiết bị trộn có cánh trộn dạng dải xoắn, thiết bị trộn hành tinh. Loại thiết bị trộn này tạo lực chia cắt lớn, thích hợp để trộn các hỗn hợp có khả năng kết dính lớn. Chúng thường được sử dụng để nhào trộn các khối hạt ẩm trong quá trình tạo hạt. c.Yêu cầu về thiết bị trộn: Các thiết bị trộn cần thỏa mãn: - Khối bột cần trộn có thể được dàn trải ra thích hợp và không chiếm quá 60% thể tích thiết bị. - Các tiểu phân có thể dịch chuyển theo cả ba hướng. 23