Nghiên cứu chế tạo máy súc rửa kim phun sử dụng sóng siêu âm kết hợp dung dịch

TĨM TẮT Tóm tắt Hiện theo đà phát triển thiết bị súc rửa siêu âm đa dạng phổ biến, nhóm bắt đầu nghiên cứu lý thuyết sóng siêu âm, sau nghiên cứu cách tạo sóng siêu âm Qua q tình tìm hiểu, nhóm nhận thấy đa số sản phẩm tạo sóng siêu âm từ linh kiện thụ động, sau hiểu đƣợc nguyên lý nhóm nghiên cứu tạo sóng siêu âm IC điều khiển tần số Sau tạo đƣợc sóng siêu âm, nhóm nghiên cứu kết hợp với lý thuyết kim phun động cơ, chế tạo thành cơng mơ hình súc rửa kim phun dùng sóng siêu âm kết hợp dung dịch Mơ hình đáp ứng đƣợc chức súc rửa có thị trƣờng, đồng thời cải tiến đƣợc số nhƣợc điểm sản phẩm loại Nội dung phƣơng pháp  Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm:  Lý thuyết sóng siêu âm, nguyên lý làm sóng siêu âm  Lý thuyết kim phun, dung dịch làm Từ điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế Kết thực nghiệm: Hình:.Đồ thị điện áp đầu cung cấp cho đầu phát siêu âm Những hạn chế hƣớng phát triển đề tài 4.1 Hạn chế Dầu hồi bình chậm Màn hình hiển thị nhỏ Điều chỉnh đƣợc tần số siêu âm đƣợc nhƣng khó khăn Kim phun sau súc rửa đƣợc kiểm tra qua thực nghiệm, chƣa có chế độ kiểm tra khách quan 4.2 Hướng phát triển mơ hình Hồn thiện thiết kế đạt u cầu, mang tính sản xuất Hoàn thiện bảng điều khiển đầy đủ chức nhƣ chỉnh tần số siêu âm, Nghiên cứu chế độ kiểm tra sau súc rửa MỤC LỤC Lời cảm ơn i Tóm tắt ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt ký hiệu iv Danh mục hình v Danh mục bảng tài liệu tham khảo vi CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tình hình nghiên cứu chế tạo máy súc rửa kim phun nƣớc 1.2.1 Ngoài nƣớc 1.2.2 Trong nƣớc 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.6 Phạm vi nghiên cứu 1.7 Giả thuyết khoa học 1.8 Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Nghiên cứu lý thuyết kim phun nhiên liệu 2.1.1 Kim phun nhiên liệu 2.1.2 Điều khiển kim phun nhiên liệu 2.2 Nghiên cứu lý thuyết sóng siêu âm 2.2.1 Định nghĩa sóng âm 2.2.2 Các đại lƣợng đặc trƣng sóng siêu âm 2.2.3 Ứng dụng sóng siêu âm 11 2.3 Nghiên cứu lý thuyết dung dịch tẩy rửa kim phun 13 2.3.1 Axeton 14 2.3.2 Toluen 14 2.3.3 Pha chế dung dịch tẩy rửa kim phun 16 2.4 Nghiên cứu lý thuyết làm sóng siêu âm kết hợp dung dịch 17 2.4.1 Nguyên lý làm 17 2.4.2 Quá trình làm vật 18 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, THI CƠNG 22 3.1 Thiết kế mô hình 22 3.1.1 Các phận mơ hình 22 3.1.2 Thiết kế khung vỏ 24 3.1.3 Thiết kế bố trí phƣơng pháp cố định mơ hình 25 3.2 Tổng quan hệ thống 26 3.3 Khối siêu âm 27 3.3.1 Loa siêu âm 27 3.3.1.2 Hiện tƣợng áp điện thuận 28 3.3.1.3 Hiện tƣợng áp điện nghịch 29 3.3.2 Module điều khiển siêu âm 30 3.3.3 Module siêu âm công suất 33 3.3.4 Thiết kế kế thi công mạch siêu âm công suất 41 3.4 Khối điều khiển 43 3.4.1 Module điều khiển trung tâm 43 3.4.2 Mạch điều khiển bơm 44 3.4.3 Mạch điều khiển kim phun 46 3.4.4 Thiết kế thi công mạch điều khiển 47 3.5 Cách vận hành máy 49 3.5.1 Thao tác lắp ráp phận 50 3.5.2 Qui trình vận hành 53 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 54 4.1 Kết 54 4.1.1 Kết điều khiển 54 4.1.2 Kết mô hình súc rửa 56 4.2 Đánh giá 58 PHỤ LỤC 60 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1 Hệ thống máy súc rửa kim phun Fuelinjectorprecision Hình Quy trình làm kim phun bƣớc công ty Fuelinjectorprecision Hình Bể rửa ứng dụng sóng siêu âm Đại Học Cần Thơ Hình Thiết bị vệ sinh kim phun - buồng đốt công ty MINH NGỌC Hình Cấu tạo kim phun nhiên liệu .6 Hình 2 Phân loại sóng âm theo tần số Hình Đặc trƣng sóng siêu âm Hình Ứng dụng sóng siêu âm lĩnh vực y tế 11 Hình Bể rửa dùng sóng siêu âm 12 Hình Toluen phản ứng với Brom 15 Hình Toluen phản ứng với Clo 15 Hình Toluen phản ứng nitro hóa 15 Hình Toluen phản ứng cộng H2 16 Hình 10 Toluen phản ứng oxy hóa 16 Hình 11 Tỉ lệ pha chế dung dịch tẩy rửa kim phun 17 Hình 12 Quá trình làm 18 Hình 13 Quá trình làm 19 Hình 14 Quá trình làm 19 Hình 15 Quá trình làm 20 Hình 16 Quá trình làm 20 Hình Bể rửa đầu phát siêu âm mô phần mềm Catia 22 Hình Bình chứa thiết kế phần mềm Catia 23 Hình 3 Bộ gá ống nghiệm mơ phần mềm Catia 24 Hình Khung máy mơ Catia 24 Hình Bản vẻ vỏ mơ hình phần mềm Cad 25 Hình Kí hiệu mosfet mạch điện 34 Hình Nguyên lý mạch nghịch lƣu 38 Hình Cách lựa chọn IGBT hay MOSFET 39 Hình Sơ đồ nguyên lý mạch siêu âm công suất 41 Hình 10 Mạch in mạch siêu âm công suất 41 Hình 11 Khoan mạch siêu âm công suất 42 Hình 12 Hàn linh kiện cho mạch siêu âm công suất 42 Hình 13 Mạch siêu âm công suất thực tế 43 Hình 14 Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển trung tâm 43 Hình 15 Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển bơm 46 Hình 16 Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển kim phun 47 Hình 17 Mạch in mạch điều khiển trung tâm 47 Hình 18 Khoan mạch điều khiển trung tâm 48 Hình 19 Hàn linh kiện mạch điều khiển trung tâm 48 Hình 20 Mạch điều khiển trung tâm thực tế 49 Hình 21 Tổng quan mơ hình thực tế 49 Hình 22 Tổng quan phận mơ hình thực tế 50 Hình 23 Chế độ rửa siêu âm 51 Hình 24 Lựa chọn đầu nối cho kim phun 51 Hình 25 Lắp kim phun lên máy 52 Hình 26 Lắp ống cấp nhiên liệu 52 Hình Kiểm tra đầu phát siêu âm .54 Hình Dùng máy Oscilloscope kiểm tra đầu 54 Hình Đồ thị điện áp tần số đầu 55 Hình 4 Đồ thị cƣờng độ dịng điện đầu 56 Hình Mơ hình thực tế 56 Hình Kim phun trƣớc súc rửa 57 Hình Kim phun sau súc rửa 57 Hình Kim phun trƣớc sau súc rửa 58 Hình Máy súc rửa kim phun công ty Thiên Phong 58 DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Thông số máy biến áp 38 Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật Mosfet 20N60F 43 Bảng 3.3 Thông số điôt FR304 43 Bảng 3.4 Thống số mosfet IRF640 45 Bảng 3.5 Thông số OPTO PC817 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mai Xuân Sỹ, Thiết kế chế tạo máy rửa siêu âm Việt Nam 28/09/2009 [2] Bilal Malik, Ferrite transformer turns calculation with example http://microcontrollerslab.com [3] http://article.sciencepublishinggroup.com/pdf/10.11648.j.ijmea.s.2015030301.11.pdf [4]Đỗ Văn Dũng -Tiến sĩ chuyên ngành điện tử ô tô-Trang bị điện điện tử ô tô đại, Tập Hệ thống đánh lửa điện tử Hệ thống điều khiển phun xăng [5]Đinh Hà Trung, đồ án tốt nghiệp “Thiết kế thi cơng máy rửa dùng sóng siêu âm công nghiệp” Trƣờng đại học Sƣ Phạm Kĩ Thuật TP.HCM 9/2016 [6] Datasheet Mosfet 20N60F [7] Datasheet Mosfet IRF640  Thi công mạch Sau rửa mạch tiến hành khoan lỗ hàn linh kiện Hình 18 Khoan mạch điều khiển trung tâm Hình 19 Hàn linh kiện mạch điều khiển trung tâm 48 Hình 20 Mạch điều khiển trung tâm thực tế 3.5 Cách vận hành máy Hình 21 Tổng quan mơ hình thực tế 49 Hình 22 Tổng quan phận mơ hình thực tế 3.5.1 Thao tác lắp ráp phận Đặt kim phun lên gá bể rửa, lƣu ý không để kim chạm đáy bể làm giảm hiệu suất rửa tuổi thọ máy 50 Hình 23 Chế độ rửa siêu âm Chọn đầu nối phù hợp với kim phun sau lắp cố định lên máy Hình 24 Lựa chọn đầu nối cho kim phun 51 Hình 25 Lắp kim phun lên máy Sau lắp ống cấp nhiên liệu vào ống phân phối nhiên liệu, vận hành chế độ Hình 26 Lắp ống cấp nhiên liệu 52 3.5.2 Qui trình vận hành  Máy sau lắp đặt xong mở nguồn gồm hai trình hoạt động :  Súc rửa bể rửa siêu âm: điều khiển thông qua công tắt ON/OFF bất tắt chế độ  Kiểm tra, súc rửa ống nghiệm: điều khiển thông qua công tắc tăng giảm chế độ, công tắt thiết lật thời gian, công tắt thao tác bắt đầu, tạm dừng kết thúc chế độ  Các chế độ máy:  Chế độ cầm chừng  Chế độ tăng tốc  Chế độ tốc độ trung bình  Chế độ tốc độ cao  Chế đổ kiểm tra rò rỉ  Lưu ý an tồn sử dụng:  Khơng để máy hoạt động khơng có dung dịch bình dẫn đến hƣ bơm  Không để máy hoạt động chƣa lắp ống dẫn dung dịch vào ơng phân phối áp suất tăng gây hƣ bơm  Khuyến cáo chế độ rửa siêu âm không 45 phút  Kiểm tra van, dầu hồi về, van xả trƣớc vận hành máy  Chỉnh áp suất hợp lí so với thực tế hoạt động xe 53 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 Kết 4.1.1 Kết điều khiển Tiến hành đo đầu mô hình hai chân đầu phát siêu âm Hình Kiểm tra đầu phát siêu âm Hình Dùng máy Oscilloscope kiểm tra đầu 54 Điện áp, cƣờng độ nhƣ tần số điều khiển đầu hoàn toàn phù hợp với yêu cầu hoạt động đầu rung siêu âm Kết quả: Điện áp: U = 131.6 V, dòng điện I = 821.7mA, tần số trung bình f = 27,23kHz Hình Đồ thị điện áp tần số đầu 55 Hình 4 Đồ thị cường độ dịng điện đầu 4.1.2 Kết mơ hình súc rửa Kết mơ hình: mơ hình nhỏ gọn, kết cấu chắn có nắp linh hoạt dễ bảo dƣỡng Hình Mơ hình thực tế 56 Kết súc rửa: kim phun đạt yêu cầu, sau 20 phút súc rửa, kim phun sáng, hơn, qua kiểm tra thực nghiệm kim phun tơi Hình Kim phun trước súc rửa Hình Kim phun sau súc rửa 57 Hình Kim phun trước sau súc rửa 4.2 Đánh giá 4.2.1 So sánh với sản phẩm loại Hình Máy súc rửa kim phun công ty Thiên Phong 58  Giống nhau:  Đáp ứng nhƣ cầu súc rửa kim phun  Máy có kết cấu nhỏ gọn  Đồng thời súc rửa kim phun  Ƣu điểm mơ hình so với máy khảo sát cơng ty Thiên Phong:  Mạch điện nóng  Mơ hình có van dầu hồi thích hợp cho việc kiểm tra kim phun  Mơ hình điều chình tần số siêu âm  Mơ hình có thiết kế cửa để bảo trì tiện lợi  Nhƣợc điểm mơ hình so với máy khảo sát cơng ty Thiên Phong  Thiết kế chƣa hoàn chỉnh  Các chi tiết đa số làm thủ công cịn sai số nhiều 59 PHỤ LỤC CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN pinMode(6,INPUT);//nut giam thoi #include gian #include "LiquidCrystal_I2C.h" // Khai báo thƣ viện I2C pinMode(2,INPUT);//nut tang thoi gian LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); pinMode(8,INPUT);// stop // Khai báo địa hình cho pinMode(7,INPUT); //start loại 16 x2 pinMode(9,INPUT); //pause int tgtest = 0; pinMode(0,INPUT); // tang che int chedo = 0; pinMode(1,INPUT); // giam che int x = 0; // bien xac dinh trang thai pinMode(6,INPUT);//nut giam thoi nut start gian int y = 0; // bien xac dinh trang thai nut stop pinMode(2,INPUT);//nut tang thoi gian int timeold = 0; pinMode(8,INPUT);// stop int i = 0; pinMode(7,INPUT); //start int v = 0; pinMode(9,INPUT); //pause pinMode(0,INPUT); // tang che int a =0; pinMode(1,INPUT); // giam che int b = 0; pinMode(A7,INPUT); // chan bien tro int c = 0; int d = 0; pinMode(3,OUTPUT);//chân D3 chân điều khiển tốc độ moto bơm int e =0; int f = 0; lcd.setCursor(0 , 0); lcd.print("THIEN PHONG int g = 0; auto");//In dòng chữ, bạn chỉnh int h = 0; chữ lại tuỳ ý delay(1000); 60 lcd.clear(); int tangtoc = 80; } int n = 0; //toc bom //nhận tín hiệu từ bàn điều khiển void loop() { //nut giam thoi gian if( ((x == 0) && (y ==0)) || ((x == const int giamtg = 6; 0) && (y == 1))) { int buttonPushCounter1 = 0; int buttonState1 = 0; int lastButtonState1 = 0; //doc nut tang thoi gian buttonState1 = digitalRead(tangtg); if (buttonState1 != //nut tang thoi gian lastButtonState1) { const int tangtg = 2; if (buttonState1 == LOW) { int buttonPushCounter2 = 0; //buttonPushCounter1++; int buttonState2 = 0; tgtest++; int lastButtonState2 = 0; }} lastButtonState1 = buttonState1; //nut giam che const int giamcd = 0; // tang lien tuc int buttonPushCounter3 = 0; if (buttonState1 == LOW) { int buttonState3 = 0; a++; int lastButtonState3 = 0; if (a > 50) { b = 1; a = 0;} }else { //nut tang che - b = 0; const int tangcd = 1; a = 0; int buttonPushCounter4 = 0; } int buttonState4 = 0; if (b == ) {tgtest ++; delay (200);} int lastButtonState4 = 0; void setup() { lcd.begin();//Khởi tạo cho phép // giam lien tuc -if (buttonState2 == LOW) { 61 sử dụng hình LCD c++; lcd.backlight(); //Bật đèn if (c > 50) { d = 1; c = 0;} lcd.display(); }else { //lcd.noDisplay(); c = 0; d = 0; pinMode(10,OUTPUT);//kim phun } if (d == ) {tgtest ; delay (200);} pinMode(11,OUTPUT);//kim phun pinMode(12,OUTPUT);//kim phun pinMode(13,OUTPUT);//kim phun digitalWrite(10,HIGH); digitalWrite(11,HIGH); digitalWrite(12,HIGH); digitalWrite(13,HIGH); 62 ... 1.4 Đối tƣợng nghiên cứu: Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy súc rửa sử dụng sóng siêu âm kết hợp dung dịch Thiết kế mơ hình máy súc rửa kim phun dựa ngun lí làm sóng siêu âm lý thuyết... kim phun ảnh hƣởng nhiều đến độ bền tuổi thọ công suất động Nghiên cứu chế tạo máy súc rửa kim phun có từ lâu thị trƣờng kinh doanh nhiều sản phẩm dùng để súc rửa kim phun sử dụng sóng siêu âm. .. Proteus để chế tạo mô hình máy súc rửa kim phun 1.2 Tình hình nghiên cứu chế tạo máy súc rửa kim phun nƣớc: 1.2.1 Ngoài nước Việc nghiên cứu chế tạo máy súc rửa kim phun khơng cịn vấn đề bảo dƣỡng