ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY
---------------o0o---------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Đề tài:

THIẾT KẾ MÁY SÀNG PHÂN LOẠI KÍCH CỠ GẠO
NĂNG SUẤT 2.5 TẤN/GIỜ
GVHD: Th.S Nguyễn Văn Thạnh
SVTH: Nguyễn Trần An Khang
MSSV: 1810982

Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 5 năm 2022

i


LỜI NĨI ĐẦU
Luận văn tốt nghiệp là một mơn đặc biệt quan trọng đối với tất cả sinh viên, là một sự
đánh dấu kết thúc thời sinh viên cũng như một sự khởi đầu mới trên con đường sự
nghiệp. Đối với bản thân em, đây là một trong những kỷ niệm và dấu ấn đậm nét nhất ở
mái trường Đại Học Bách Khoa ĐHQG Tp.HCM, là bài đánh giá năng lực cuối cùng
trước khi trở thành một kỹ sư.
Lời nói đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến trường Đại Học Bách
Khoa – ĐHQG Tp.HCM đã tạo tất cả mọi điều kiện, cơ sở vật chất tốt nhất để giúp em
cũng như toàn bộ sinh viên học tập, nghiên cứu và tìm hiểu kiến thức về kỹ thuật suốt 4
năm vừa qua, nhờ vào sự hỗ trợ đầy đủ nhất này mà em được tự thân thực hiện các thí

nghiệm để trực quan hơn về kiến thức được học trong sách. Em xin cảm ơn tất cả các
thầy cô, đặc biệt là các thầy cô khoa Cơ khí đã cho em những kiến thức và kỹ năng vơ
cùng q báu để em có thể tự tin vững bước trên con đường trở thành một kỹ sư.
Em xin đặc biệt cảm ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh, giảng viên đã hướng dẫn và giúp đỡ em
hoàn thành luận văn này. Sau thời gian tham gia khóa thực tập tốt nghiệp do thầy hướng
dẫn, em được học hỏi rất nhiều kiến thức hay trong lĩnh vực cơ khí nói chung và lĩnh vực
thiết kế máy nói riêng. Thầy đã truyền động lực cho em đặt nhiều tâm huyết hơn với
nghề. Nhờ có niềm đam mê đó, em mới chủ động tìm hiểu và thấy được lĩnh vực sản xuất
nơng sản, lương thực thực phẩm của nước ta cịn nhiều hạn chế. Qua quá trình nghiên
cứu để làm đề cương luận văn tốt nghiệp, thầy hướng dẫn đã nhiệt tình góp ý cho em ở
những thiếu xót trong kiến thức và tổng kết các kiến thức từ những môn học liên quan lại,
từ đó em có góc nhìn tổng quan về đề tài này, sau đó em đã phát triển đề cương thành
luận văn tốt nghiệp. Em xin cảm ơn những người bạn trong khoa Cơ Khí, đã khơng ngại
bỏ ra thời gian để hướng dẫn em sử dụng các phần mềm để áp dụng cho đề tài.
Cuối cùng em xin chúc tất cả mọi người có thật nhiều sức khỏe và những điều tốt đẹp
nhất sẽ đến.
Tp.HCM, ngày

tháng năm 2022

ii


MỤC LỤC

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................... 1
1.Lời mở đầu ................................................................................................................... 1
2. Các loại máy sàng phổ biến ....................................................................................... 3
4. Nguyên lý hoạt động: ................................................................................................. 7
Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ...................................................... 9

1. Các phương án thiết kế: ............................................................................................ 9
1.1 Máy sàng lắc ngang:............................................................................................... 9
1.2 Máy sàng rung có hướng: ..................................................................................... 11
1.3 Máy sàng rung vơ hướng: ..................................................................................... 12
2. Lựa chọn phương án thiết kế: ................................................................................. 13
2.1 Mục tiêu khi lựa chọn phương án: ........................................................................ 13
2.2 Lựa chọn phương án:............................................................................................ 13
Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY SÀNG RUNG VƠ HƯỚNG.................. 14
1. Lý thuyết tính tốn sàng rung: ................................................................................... 14
1.1 Xác định số vòng quay của trục lệch tâm: ............................................................ 14
1.2 Tính tốn độ cứng lị xo và đối trọng: .................................................................. 14
1.3 Xác định năng suất máy sàng rung: ..................................................................... 17
1.4 Xác định công suất máy sàng rung: ..................................................................... 17
2. Tính tốn sàng rung .................................................................................................... 19
2.1. Tính tốn kích thước lưới sàng ............................................................................ 19
2.2 Tính khối lượng sàng và vật liệu trên sàng .......................................................... 22
2.3 Tính tốn độ cứng lò xo và đối trọng ................................................................... 23
2.3 Lựa chọn động cơ ................................................................................................. 26
2.4. Tính tốn, thiết kế bộ truyền đai .......................................................................... 28
2.5. Tính tốn thiết kế trục rung ................................................................................. 35
2.6. Chọn ổ lăn ............................................................................................................ 41
2.7. Thiết kế khung đỡ sàng ........................................................................................ 45
Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .......................................................... 58
iii


4.1. Mạch điều khiển ...................................................................................................... 58
4.2. Mạch động lực ......................................................................................................... 58
4.2.1. Cầu dao ............................................................................................................. 58
4.2.2. Cầu chì .............................................................................................................. 59

4.2.3. Rơ le nhiệt ......................................................................................................... 59
4.2.4. Contactor ........................................................................................................... 60
Chương 5: BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG ............................................................................... 61
5.1 Bảo trì: ...................................................................................................................... 61
5.2 Bảo dưỡng: ............................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 63

Danh mục Hình ảnh
HÌNH 1.1 Máy sàng lắc ....................................................................................................... 4
HÌNH 1.2 Máy sàng đảo ...................................................................................................... 5
HÌNH 1.3 Máy sàng rung chữ nhật ..................................................................................... 5
HÌNH 1.4 Máy sàng rung trịn ............................................................................................. 6
HÌNH 2.1 Sơ đồ nguyên lý phương án 1 ............................................................................. 9
HÌNH 2.2 Cân bằng thùng sàng bố trí thành một hàng ngang đối xứng qua tâm quay .... 10
HÌNH 2.3 Cân bằng thùng sàng bố trí thành hai lớp trên dưới ........................................ 10
HÌNH 2.4 Sơ đồ nguyên lý phương án 2 ........................................................................... 11
HÌNH 2.5 Sơ đồ nguyên lý phương án 3 ........................................................................... 12
HÌNH 3.1 Biên dạng lỗ sàn ............................................................................................... 20
HÌNH 3.2 Động cơ Parma 2,2kW 8 cực............................................................................ 27
HÌNH 3.3 Sơ đồ đặt lực trên trục ...................................................................................... 36
HÌNH 3.4 Biểu đồ Momen ................................................................................................ 37
HÌNH 3.5 Phát thảo kết cấu trục ....................................................................................... 39
HÌNH 3.6 Thơng số kích thước ổ lăn ................................................................................ 42
HÌNH 3.7 Thơng số tải trọng ổ lăn ................................................................................... 43
HÌNH 3.8 Cụm ổ bi có gối đỡ SKF UCP-308 ................................................................... 44
HÌNH 3.9 Khung đỡ sàn .................................................................................................... 45
HÌNH 3.10 Sơ đồ đặt lực ................................................................................................... 46
HÌNH 3.11 Thơng số vật liệu ............................................................................................ 46
HÌNH 3.12 Kết quả tính tốn ........................................................................................... 48
HÌNH 3.13 Chuyển vị ........................................................................................................ 49

iv


HÌNH 3.14 Lực tác dụng theo phương x ........................................................................... 49
HÌNH 3.15 Lực tác dụng theo phương y ........................................................................... 50
HÌNH 3.16 Lực tác dụng theo phương z ........................................................................... 50
HÌNH 3.17 Momen theo phương x.................................................................................... 51
HÌNH 3.18 Momen theo phương y.................................................................................... 51
HÌNH 3.19 Momen theo phương z .................................................................................... 52
HÌNH 3.20 Ứng suất lớn nhất ........................................................................................... 52
HÌNH 3.21 Ứng suất nhỏ nhất ........................................................................................... 53
HÌNH 3.22 Ứng suất uốn lớn nhất theo phương x ............................................................ 53
HÌNH 3.23 Ứng suất uốn nhỏ nhất theo phương x .......................................................... 54
HÌNH 3.24 Ứng suất uốn lớn nhất theo phương y ............................................................ 54
HÌNH 3.25 Ứng suất uốn nhỏ nhất theo phương y ........................................................... 55
HÌNH 3.26 Ứng suất do momen uốn gây ra ...................................................................... 55
HÌNH 3.27 Ứng suất cắt theo phương x ............................................................................ 56
HÌNH 3.28 Ứng suất cắt theo phương y ............................................................................ 56
HÌNH 3.29 Ứng suất cắt .................................................................................................... 57
HÌNH 41 Cầu dao Hager - MU250A ................................................................................ 59
HÌNH 4.2 Cầu chì ABB OFAF0H100 .............................................................................. 59
HÌNH 4.3 Rơ le nhiệt MT-150 (80-105A) LS................................................................... 60
HÌNH 4.4 Contactor MC-130a AC380 LS ........................................................................ 61
Danh mục bảng biểu
Bảng 1.1 Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) về gạo trắng (TCVN 11888:2017 ....................... 1
Bảng 3.1 Bảng tra P0 ......................................................................................................... 32
Bảng 3.2 Thông số cho bộ truyền đai ................................................................................ 34
Bảng 3.3 Thông số then ..................................................................................................... 39
Bảng 3.4 Kết quả kiểm nghiệm trục .................................................................................. 41


v


Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG
1.Lời mở đầu
Lúa là lương thực chính của phần đơng người trên thế giới, là sinh kế chủ yếu của
nơng dân. Bên cạnh đó nó chính là nguồn cung cấp năng lượng lớn nhất cho con người,
bình quân 180 - 200 kg gạo/ người/ năm tại các nước châu Á, khoảng 10 kg/ người/ năm
tại các nước châu Mỹ. Dân số nước ta trên 80 triệu và 100% người Việt Nam sử dụng lúa
gạo làm lương thực chính. Trong kinh tế gạo là sản phẩm xuất khẩu chính trong nước,
thương hiệu gạo Việt Nam nằm thứ hai thế giới. Đối với ẩm thực gạo được chế biến
thành các loại món ăn ngon lạ miệng. Ngồi ra gạo cịn là ngun liệu chính tạo nên món
bánh chưng, bánh giầy món ăn truyền thống xuất hiện rất nhiều trong các dịp lễ, Tết. Để
làm ra sự tinh hoa ấy để nuôi sống con người không phải là điều dễ dàng. Từ đó có thể
thấy tầm quan trọng của việc sàng lọc, chế biến gạo trong công nghiệp hiện nay.
Gạo đạt chất lượng cao trước hết cần phải phân loại gạo ra các kích cỡ khác nhau.
Bảng 1.1 Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) về gạo trắng (TCVN 11888:2017
Thóc
Tỷ lệ hạt theo chiều dài, %

Thành phần của hạt, %

khối lượng

khối lượng

Nhóm Hạng
gạo

gạo


hạt
dài

lẫn, số % khối
hạt/kg,

lượng,

khơng

khơng

lớn hơn lớn hơn
Hạt rất dài, L > Hạt ngắn, L

Gạo

Độ ẩm,

Hạt

7,0 mm

<6,0 mm

nguyên

≥ 10


≤ 10

> 60

Tấm

Tấm nhỏ

<4a

≤ 0,1

100
%
loại
A
1

3

14,0


100%
≥ 10

≤ 10

≥ 60


< 4,5 a

≤ 0,1

4

14,0

5%

≥5

≤ 15

≥ 60

≤7b

≤ 0,2

5

14,0

10%

≥5

≤ 15


≥ 55

≤ 12 c

≤ 0,3

5

14,0

15%

-

< 30

≥ 50

≤ 17 d

≤ 0,5

7

14,0

20%

-


< 50

≥ 45

≤ 22 e

≤ 1,0

7

14,5

25%

-

< 50

≥ 40

≤ 27 f

≤ 2,0

10

14,5

5%


-

> 75

≥ 60

≤7b

≤ 0,2

5

14,0

10 %

-

> 75

≥ 55

≤ 12 c

≤ 0,3

5

14,0


15%

-

> 70

≥ 50

≤ 17 d

≤ 0,5

7

14,0

20%

-

> 70

≥ 45

≤ 22 e

≤ 1,0

7


14,5

25%

-

> 70

≥ 40

≤ 27 f

≤ 2,0

10

14,5

loại
B

Gạo
hạt
ngắn

Trong đó :
a

Chiều dài tấm từ 0,5 L đến 0,8 L (L là chiều dài trung bình của hạt gạo);


b

Chiều dài tấm từ 0,35 L đến 0,75 L;

c

Chiều dài tấm từ 0,35 L đến 0,7 L;

d

Chiều dài tấm từ 0,35 L đến 0,65 L;

e

Chiều dài tấm từ 0,25 L đến 0,6 L;

f

Chiều dài tấm từ 0,25 L đến 0,5 L.

Để phục vụ cho việc lọc và đưa ra kết quả tốt người ta sử dụng máy sàng phân loại
gạo và các sàng với các cỡ mắt sàng khác nhau. Trên thị trường hiện tại có nhiều hãng
chế tạo các loại máy sàng này như máy của hãng Hải Tín, Bùi Văn Ngọ, Sơn Hịa,....

2


Mặc dù đã có nhiều hãng chế tạo máy phân loại kích cỡ gạo nhưng các cơng trình
nghiên cứu về thiết kế máy này cịn chưa có. Đặc biệt, vấn đề thiết kế hợp lý và thiết kế
tối ưu các thông số của máy như tần số rung và biên độ rung v.v… còn chưa thấy đề cập.

Từ các vấn đề nêu trên, có thể nói rằng việc thiết kế chế tạo máy phân loại kích cỡ gạo để
phục vụ cho việc sản xuất là một giải pháp mang lại hiệu quả cao. Trên cơ sở nguyên lý
các loại máy phân loại kích cỡ gạo do các hãng giới thiệu, chúng ta có thể nghiên cứu để
tính tốn, thiết kế các thông số kỹ thuật và chế tạo máy.

2. Các loại máy sàng phổ biến
-Máy sàng có nhiều loại khác nhau mỗi loại có mỗi chức năng khác nhau như :máy sàng
rung ,sàng lắc, sàng đảo, …..
+ Sàng lắc : dùng trong các nhà máy lúa gạo,bột, thức ăn gia súc,… đây là loại sàng cho
ra năng suất đạt hiệu quả cao nhất, có độ bền tốt nhất và có khả năng phân loại nhiều loại
mặt hàng cùng một lúc trong quá trình vận hành để đạt hiệu quả cao nhất nhưng loại
này giá thành khá cao vì có cấu tạo phức tạp và khó gia cơng nhất.

3


HÌNH 1.1 Máy sàng lắc
+ Sàng đảo : về cấu tạo loại này cũng tương tự như sàng lắc nhưng nó chuyển động theo
phương nằm ngang xoay vịng trịn. Loại này chỉ dùng trong các nhà máy gạo để phân
loại tấm với gạo.

4


HÌNH 1.2 Máy sàng đảo
+ Sàng rung: có cấu tạo đơn giản hơn sàng lắc nhưng nó phổ biến và thông dụng & giá
thành rẻ hơn ,cho năng suất cao hơn sàng lắc nhưng chất lượng thành phẩm không cao
bằng .được dùng nhiều trong nhà máy bột,thức ăn gia súc.

HÌNH 1.3 Máy sàng rung chữ nhật

5


HÌNH 1.4 Máy sàng rung trịn

3. Cấu trúc chung của máy sàng:
- Máy sàng có cấu tạo chung bao gồm:
+ Thùng sàng : Là vách thành sàng bao bọc bên ngồi vật liệu là tơn chấn Hình chiều dài
, chiều cao & độ dày mỏng của khung vách tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng & cũng tùy
theo loại mà vách sàn khác nhau.
+ Khung lưới : Đây là bộ phân quan trọng nhất vì nó quyết định đến năng suất cũng như
chất lượng sản phẩm sàng có thể một khung lưới hoặc nhiều khung lưới khác nhau ,kích
thước khung lưới lệ thuộc vào thùng sàng.

6


- Phễu cấp liệu và thốt liệu : Sàng có một phễu cấp liệu nhưng phần thốt liệu thì có
nhiều phễu khác nhau cho ra các thành phẩm khác nhau tuỳ theo nguyên liệu mà khách
hàng yêu cầu phân loại ra bao nhiêu thành phẩm
- Khung đế : Khung phải chắc chắn giúp chịu được lực tác động từ sự chuyển động rung
lắc cùa sàng ,khung đế được bắt cố định dưới mặt đất nếu lắp đặt vị trí trên cao cần phải
gia cố chăc chắn
- Chân sàng - chân lị xo : Sàng lắc thì dùng chân sàng bằng kim loại hay gỗ, đối với sàng
rung thì dùng lị so làm chân rung ,ngoài ra đối với sàng lắc cịn có tay sàng kéo đẩy giúp
sàng chuyển động .
- Động cơ rung : là thiết bị vận hành giúp sàng hoạt động, động cơ rung phải đảm bảo đủ
cộng suất thì sàng mới hoạt động tốt và bền bỉ được, phải đúng công suất và tần số rung
vừa đủ mạnh.


4. Nguyên lý hoạt động:
- Đối với sàng rung khi nguyên liệu cho vào phễu nạp liệu sẽ rơi xuống khung lưới động
cơ rung vận hành rung trực tiếp vào thùng sàng giúp nguyên liệu nhỏ rớt xuống lưới còn
nguyên liệu to hơn sẽ nằm trên lưới và từng thành phẩm sẽ ra từng phễu thoát liệu khác
nhau.

5. Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Giúp làm sạch nguyên liệu, loại bỏ tạp chất 1 cách hiệu quả nhất.
+ Hoạt động ổn định, công suất cao, dễ dàng thay đổi phụ kiện.
+ Dễ dàng vệ sinh, lau chùi, bảo dưỡng.
7


+ Quy trình tháo lắp thuận tiện, đơn giản.
+ Máy sàng được thiết kế với cấu trúc vững chắc, dễ vận hành.
+ Thiết kế gọn, tinh giản, không chiếm quá nhiều diện tích.
+ Mẫu mã đa dạng, phong phú, mang tính thẩm mỹ cao.
+ Độ bền cao, sử dụng lâu dài, giá cả hợp lý.
-Nhược điểm:
+ Khó tách nguyên liệu có độ ẩm cao
+ Hạn chế tách nguyên liệu quá nhỏ

8


Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1. Các phương án thiết kế:
1.1 Máy sàng lắc ngang:


HÌNH 2.1 Sơ đồ nguyên lý phương án 1
Sàng lắc ngang có 2 loại là treo và chống. Loại treo tuy kết cấu không gọn nhưng
do các thanh treo chỉ đơn giản chịu lực kéo nên được sử dụng rộng rãi hơn loại chống.
Cấu tạo của nó được thể hiện ở trên Hình với các bộ phận chính sau:
1. Mặt sàng
2. Các thanh treo sàng
3. Thanh truyền sàng
4. Bánh quay lệch tâm
5. Bộ truyền động đai
Đầu các thanh treo và thanh truyền là các khớp xoay trơn. Độ lệch tâm giữa đầu
thanh truyền với trục truyền động bánh đai từ 0,5-1cm. Khi được truyền động, trục bánh
đai quay nhanh làm cho khối lệch tâm quay theo. Đầu các thanh truyền quay tròn sẽ làm
các thanh này kéo qua lại mặt sàng, tức là làm mặt sàng lắc qua lại theo phương nằm
ngang. Quá trình làm việc của sàng được thực hiện nhờ có chuyển động tương đối của hạt
trên sàng (do dao động của sàng tạo nên). Cùng khoảng thời gian phân ly quãng đường
chuyển động tương đối càng lớn thì xác suất phân ly qua lỗ sàng càng cao.
9


Khi các thùng sàng chuyển động tịnh tiến qua lại nhờ cơ cấu tay quay – thanh
truyền hoặc cơ cấu lệch tâm thì xuất hiện những lực qn tính thay đổi về độ lớn và về
dấu tác dụng theo đường chuyển động của các thùng sàng. Vì thế cần phải cân bằng
thùng sàng. Cân bằng hoàn toàn là một việc rất khó khăn, vì vậy trong thực tế chỉ có thể
cân bằng được một phần mà thơi. Có các phương pháp để cân bằng như sau:

HÌNH 2.2 Cân bằng thùng sàng bố trí thành một hàng ngang đối xứng qua tâm quay

HÌNH 2.3 Cân bằng thùng sàng bố trí thành hai lớp trên dưới

10



1.2 Máy sàng rung có hướng:

HÌNH 2.4 Sơ đồ ngun lý phương án 2
Loại sàng này không những sàng, phân loại gạo, hạt mà còn được sử dụng ở nhiều
lĩnh vực khác như xây dựng. Nhờ sự rung mặt sàng mà các hạt gạo được phân loại theo
kích thước. Cấu tạo của sàng rung có hướng như trên Hình:
1. Bộ phận giảm chấn
2. Thùng sàng
3. Bộ phận gây rung
4. Thanh truyền
Bộ gây rung gồm 2 trục cam (trên các trục có lắp ghép các bánh lệch tâm để
gây rung) đặt song song quay cung tốc độ và ngược chiều nhau, lực gây rung sẽ có hướng
theo đường thẳng vng góc với đường nối tâm của 2 trục và thay đổi theo định luật sin.
Góc giữa phương của lực gây rung và mặt sàng thường từ 35 độ đến 40 độ. hộp sàn cùng
với các mặt sàn được tựa trên lò xo thẳng đứng, hoặc tựa trên các nhíp đặt vng góc với
hướng tác dụng của lực gây rung, thơng thường các máy sàn làm việc hiệu quả hơn khi
hộp sàn tựa trên các lò xo.

11


Khi được truyền cơ năng từ động cơ tới, các bánh lệch tâm sẽ quay nhanh, gây
chấn động làm rung mặt sàng. Do đó vật liệu hợp cỡ sẽ lọt qua mắt sàng. Loại này có ưu
điểm là cơng suất cao, sàng được nhiều loại vật liệu.
Sàng rung có hướng được phân làm 2 loại:
+ Sàng rung theo quỹ đạo trịn: sàng lệch tâm, sàng rung qn tính và sàng rung tự
định tâm
+ Sàng rung theo quỹ đạo thẳng: sàng rung cộng hưởng, sàng rung có bộ phận

rung tự cân bằng và sàng rung có nam châm điện.

1.3 Máy sàng rung vơ hướng:

HÌNH 2.5 Sơ đồ ngun lý phương án 3
Máy có kết cấu đơn giản, mặt sàng được đặt nghiêng với phương ngang một góc
10-15°, bộ gây rung là bánh lệch tâm. Khi được truyền động, bánh lệch tâm quay nhanh
gây rung. Chấn động có quỹ đạo trịn, độ rung có thể điều chỉnh. Máy sàng loại này được
dùng nhiều trong thực tế. Cấu tạo máy sàng rung vô hướng như trên Hình:
1. Thùng sàng
12


2. Bộ gây chấn
3. Lò xo
Hai ổ trục dẫn động được đặt trong hai thành bên của hộp sàng. Dạng dao động
phụ thc vào vị trí đặt các khối lệch tâm và phương pháp treo hộp sàn. Quỹ đạo dao
động có thể trịn hoạc elip. Biên độ dao động có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi các vật
gây rung (các bánh lệch tâm).
Khác với máy sàn lệch tâm, trong máy sàn rung qn tính khi tải trọng tăng thì
biên độ sẽ tự động giảm xuống,do đó có tác dụng bảo vệ cho máy khi máy quá tải. Tuy
vậy, nhược điểm của máy sàng rung vơ hướng đó là năng suất riêng khơng cao như máy
sàng rung có hướng

2. Lựa chọn phương án thiết kế:
2.1 Mục tiêu khi lựa chọn phương án:
- Cấu tạo máy đơn giản
- Giá thành thấp
- Di chuyển dễ dàng
- Dễ sửa chữa, thay thế, lắp đặt

- Trọng lượng máy gọn, nhẹ phù hợp với năng suất 2.5 tấn/h
2.2 Lựa chọn phương án:
Từ các mục tiêu đã đề ra em nhận thấy máy sàng rung vô hướng là đáp ứng được
các mục tiêu trên. Vì máy sàng rung vơ hướng có cấu tạo gọn nhẹ, giá thành hợp lý, di
chuyển dễ dàng, năng suất cao, dễ sửa chữa, thay thế.

13


Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY SÀNG RUNG VƠ HƯỚNG
1. Lý thuyết tính tốn sàng rung:
1.1 Xác định số vòng quay của trục lệch tâm:
Nếu biên độ dao động của khung sàng bằng A, gạo trên sàng chuyển động Hình
elip thì lực ly tâm tác dụng lên gạo trên sàng bằng:
𝐺 𝜋. 𝑛 2
𝐺. 𝑛2 . 𝐴
) .𝐴 ≈
𝑃 = .(
(𝑁)
𝑔 30
900
Gạo nhảy khỏi lưới sàng chính là cơ sở để phân loại kích cỡ gạo. Điều kiện xảy ra
khi lực ly tâm P lớn hơn trọng lượng G của gạo trên sàng:
𝐺. 𝑛2 . 𝐴
𝑛2 . 𝐴
> 𝐺 ℎ𝑎𝑦
>1
900
900
Từ đó, ta có:


𝑁> √

1 𝑣
( ⁄𝑝)
𝐴

ℎ𝑎𝑦 𝑁 = 30. √

𝑒 𝑣
( ⁄𝑝)
𝐴

Trong đó:
e: Hệ số sử dụng hiệu quả ( e = 1,5 ÷ 2,5 )
A: Biên độ dao động của sàng ( A = 1mm ÷ 6mm )
1.2 Tính tốn độ cứng lị xo và đối trọng:
Giả sử sàng được đỡ bằng z lị xo, thì lực nén trên một lò xo là:
14


𝐺0 =

𝐺𝑠
(𝑁)
𝑧

Trong đó:
Gs: Trọng lượng khung sàng và vật liệu (N)
z: Số lò xo đỡ

Độ biến dạng của hệ lò xo đỡ:
𝑥=

𝐺𝑠
𝐺0
=
(𝑚)
𝑧. 𝑘
𝑘

Trong đó: k – Độ cứng lị xo (N/m)
Theo lý thuyết dao động, chu kỳ dao động của sàng được tính:

𝑇1 = 2𝜋√

𝐺0
𝑥
= 2𝜋√ (𝑠)
𝑔. 𝑘
𝑔

Chu kỳ dao động của sàng do lực ly tâm kích thích của bộ phận rung gây nên,
bằng thời gian một vòng quay của trục lệch tâm. Nghĩa là:
𝑇=

60
(𝑠)
𝑛

Trong đó: n – số vịng quay của trục lệch tâm, v/p

Khi làm việc thì tần số dao động của sàng phải trùng với tần số của lực kích thích.
Nghĩa là:
𝑇 = 𝑇1

ℎ𝑎𝑦 2𝜋√

𝐺0
60
=
𝑔. 𝑘
𝑛

Vậy độ cứng lò xo là:

15


𝐺𝑠 . 𝑛2
𝑘=
(𝑁⁄𝑚)
900. 𝑧
Độ lớn của lực ly tâm kích thích của bộ phận rung tác dụng lên một lị xo là:
𝑃0 =

𝑃𝑄 𝐺𝑄 . 𝑅. 𝑛2
=
(𝑁)
𝑧
900. 𝑧


Độ biến dạng do lực ly tâm gây nên trên hệ lò xo là:
𝑥=

𝑃0
𝑘

Suy ra:
𝑃0 𝐺𝑄 . 𝑅. 𝑛2
𝑘=
=
(𝑁⁄𝑚)
𝑥
900. 𝑧. 𝑥
Vậy:
𝐺𝑠 . 𝐴 = 𝐺𝑄 . 𝑅
Biểu thức trên nói lên mối liên hệ giữa các đại lượng GS , GQ, A, R. từ mối liên hệ
này ta sẽ xác định được các đại lượng khi thiết kế, thí dụ cho trước A, R và biết trọng
lượng sàng GS , ta sẽ tính được:
𝐺𝑄 = 𝐺𝑆 .

𝐴
(𝑁)
𝑅

Mối quan hệ ở biểu thức trên chỉ đúng khi lò xo làm việc ở chế độ đàn hồi, tức là
tách biệt với chế độ cộng hưởng.
Tần số dao động cộng hưởng của sàng là:
𝑔
(1⁄𝑠)
𝐴


𝜔𝑐ℎ = √

Đối với máy sàng rung thường chọn tốc độ làm việc lớn hơn tốc độ cộng hưởng,
thông thường chọn 𝜔𝑙𝑣 = 2𝜔𝑐ℎ
16


1.3 Xác định năng suất máy sàng rung:
Năng suất của máy sàng rung tỷ lệ với bề rộng của lưới sàng, chiều dày lớp gạo
trên sàng, tốc độ chuyển động của vật liệu dọc theo lưới sàng.
Mặt khác vận tốc chuyển động của gạo trên sàng lại phụ thuộc vào góc nghiêng
của lưới sàng, tần số rung và biên độ dao động của sàng.
Năng suất của máy sàng rung được xác định theo công thức sau:
𝑄 = 𝐵. ℎ. 𝑣0 . 𝛾. 3600 (𝑘𝑔⁄ℎ)
Trong đó:
B: Chiều rộng của lưới sàng (m)
h: Chiều cao lớp gạo trên sàng (m)
vo: Vận tốc chuyển động theo chiều dọc sàng của gạo (m/s)
γ: Khối lượng riêng của gạo = 1200 kg/m3
Vận tốc Vo được tính bằng cơng thức sau:
𝑣0 = 2𝐴. 𝑡𝑎𝑛𝛼.

𝑛
𝑛. 𝐴. 𝑡𝑎𝑛𝛼
=
(𝑚⁄𝑠)
60
30


Trong đó:
α: Góc nghiêng của lưới sàng (α = 15 – 30o)
1.4 Xác định công suất máy sàng rung:
Năng lượng tiêu hao cho máy sàng rung chủ yếu là để tạo ra động năng cho khối
sàng chuyển động, để thắng ma sát ở ổ đỡ trục lệch tâm.
Công suất tạo ra động năng cho khối sàng chuyển động được tính theo cơng thức:
𝑁đ =

𝐴đ
𝑇. 103

Trong đó:
17


Ađ: Động năng cung cấp cho khối sàng chuyển động trong một vòng quay của trục
lệch tâm (Nm)
Xác định Ađ bằng công thức sau:
𝐺𝑠 𝑣 2 𝐺𝑠 . 𝑛2 . 𝐴
𝐴đ = . =
(𝑁𝑚)
𝑔 2
1800
Biết rằng 𝑇 =

60
𝑛

nên thay các giá trị tính được của Ađ và T vào cơng thức, ta có:
𝐺𝑠 . 𝑛3 . 𝐴2

𝑁đ =
(𝑘𝑊)
1,08. 108

Cơng thức để thắng ma sát ở gối đỡ trục lệch tâm được xác định theo công thức:
𝑁𝑚𝑠 =

𝑓. 𝑃𝑄 . 𝑣1
(𝑘𝑊)
103

Trong đó:
f: Hệ số ma sát trong ổ đỡ
PQ: Lực ly tâm của đối trọng (N)
V1: Vận tốc tiếp tuyến ở ổ đỡ trục (m/s)
Lực ly tâm:
𝐺𝑄 . 𝑅. 𝑛2
𝑃𝑄 =
(𝑁)
900
Trong đó:
GQ: Trọng lượng của đối trọng (N)
R: Bán kính quay của đối trọng (m)
Vận tốc tiếp tuyến của ổ đỡ:
𝑣1 =

𝜋. 𝑟. 𝑛
(𝑚⁄𝑠)
30
18



Trong đó:
r: Bán kính của ổ đỡ trục (m)
Thay các giá trị tìm được để xác định cơng suất Nms
𝑁𝑚𝑠

𝜋. 𝑓. 𝐺𝑄 . 𝑅. 𝑟. 𝑛3
=
(𝑘𝑊)
2,7. 107

Công suất của động cơ điện:
𝑁đ𝑐 =

𝑁đ + 𝑁𝑚𝑠
(𝑘𝑊)
𝜂

2. Tính tốn sàng rung
2.1. Tính tốn kích thước lưới sàng
Chọn lưới sàng có lỗ trịn để sàng gạo. Trên cùng một diện tích sàng thì lỗ trịn có
các ưu điểm sau đây:
_Phù hợp với các vật liệu rời, đa dạng kích thước
_Tránh được hiện tượng tắc lỗ sàng

19


HÌNH 3.1 Biên dạng lỗ sàn

Gọi a là đường kính lỗ trịn
Gọi D là phần bao quanh lỗ (có bao gồm lỗ)
Kích thước vật liệu cho phép lọt qua lỗ sàng : d1 = 4 – 5.2mm; d2 = 5,3 – 6,4mm
Vậy để thuận tiện cho quá trình sản xuất cũng như sửa chữa, thay thế ta chọn loại
lưới sàng có sẵn trên thị trường
_ Mặt sàng 1 : + Chọn loại lưới có tiết diện lỗ 6 mm
+ Khoảng cách mép lỗ 3 mm
+ Khoảng cách biên 7 mm
_ Mặt sàng 2 : + Chọn loại lưới có tiết diện lỗ 4,5 mm
+ Khoảng cách mép lỗ 2 mm
+ Khoảng cách biên 5 mm
Từ đó ta có:
*Mặt sàng 1:
_ Diện tích lỗ: f01 = π.(a/2)2 = 28,3 mm2
_ Diện tích của D1 : f1 = 81 mm2
20