(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mòn trục vít ép thanh củi trấu

LỜI CAM ĐOAN Về kết nghiên cứu luận văn tốt nghiệp thạc sĩ trung thực, kết lao động tơi, chưa người khác cơng bố cơng trình nghiên cứu Luận văn tuân thủ qui định hành pháp luật sở hữu trí tuệ Việc sử dụng trích dẫn kết nghiên cứu người khác đồng tác giả dẫn nguồn đầy đủ, rõ ràng vị trí trích dẫn danh mục tài liệu tham khảo Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 04 năm 2018 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Võ Danh iii LỜI CẢM ƠN Sau q trình học tập nghiên cứu, tơi hoàn thành đề tài xin bày tỏ lịng biết ơn đến: - PGS TS Đặng Thiện Ngơn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt thời gian thực đề tài - Ban Giám hiệu, phịng đào tạo Sau đại học, khoa Cơ khí Chế tạo máy trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, q Thầy, Cơ truyền đạt kiến thức cho tơi suốt q trình học trường - DNTN Châu Hưng (Sóc Trăng), giám đốc Lý Khoa giúp đỡ, tạo điều kiện hỗ trợ thực nghiệm - Ban Giám hiệu trường Cao Đẳng Kỹ thuật Đắk Lắk tạo điều kiện thuận lợi cho tham gia qua trình học tập nghiên cứu trường ĐHSPKT TP HCM - Các bạn học viên tập thể lớp CKM16B chia sẻ kiến thức, khó khăn nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt q trình học - Các bạn đồng nghiệp đóng góp giúp đỡ tơi q trình thực luận văn - Gia đình động viên giúp đỡ vật chất lẫn tinh thần để vượt qua khó khăn để hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Võ Danh iv TÓM TẮT Trục vít ép máy ép củi trấu có tuổi thọ thấp ma sát đầu trục vít ép vỏ trấu trình ép đùn củi trấu Do vậy, vận hành sản xuất phải dừng máy thường xuyên để thay trục vít ép nên suất thấp chi phí sản xuất tăng Qua khảo sát, trục vít bị mịn nhanh phần ép phần có bước ren thay đổi chịu trách nhiệm việc hình thành ép đùn củi trấu Từ thực tế này, đề tài nghiên cứu đề xuất giải pháp trục vít phần gồm: (i) phần phần đầu côn; (ii) phần phần ép có ren thường bị mịn; (iii) phần phần thân Các phần ghép nối với mối ghép then mối ghép bulông Đề xuất phần (phần ép) phần bị mòn chế tạo từ thép chịu mòn bền nhiệt SKD61 (nhiệt luyện đạt 52 HRC) từ thép S45C phủ carbide wolfram Kết thực nghiệm cho thấy, trục vít ép với phần chế tạo từ thép SKD61 có tuổi bền gấp 6,5 lần, phần phủ carbide wolfram có tuổi bền gấp 20 lần so với trục vít nguyên chế tạo từ thép SC45 Trong giải pháp phần chế tạo từ thép S45C phủ carbide wolfram có tính kinh tế cao mịn tiến hành hàn sửa, mài phủ lại carbide wolfram tiếp tục đưa vào sử dụng v ABSTRACT The screw extruder biomass briquette has a low life expectancy due to the friction between the screw head and rice husk in the machining process So, operations have to be stopped frequently to replace the screws and making lower productivity and higher production costs Throughout the survey, the screws worn at the presses are the variable part of the thread and are main part for forming and extruding the rice husks In this thesis, the new solution with third part of screw was studied It was: head cone, two threaded presses (worn) and body All pats were connected by bolt An offer is the part was created by SKD61 steel (52 HRC) and S45C with wolfram carbide coating The results show that, the abrasion resistance of part (SKD61 steel) is 6.5 times more than S45C steel while the wolfram carbide coating (S45C substracte) is 20 times more than substracte Part is made from S45C wolfram carbide coating with the highest economic cost because it can be welded, grinded and covered with wolfram carbide coating vi MỤC LỤC Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i LÝ LỊCH KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH x DANH MỤC BẢNG xiv MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề .1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết cấu đề tài TỔNG QUAN 1.1 Trấu ứng dụng 1.1.1 Khái quát trấu 1.1.2 Ứng dụng sản phẩm chế biến từ trấu 1.2 Máy ép củi trấu .7 1.3 Trục vít ép củi trấu 1.3.1 Chức vii 1.3.2 Kết cấu .9 1.3.3 Mịn trục vít ép củi trấu 1.3.4 Tuổi bền 10 1.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài .10 1.4.1 Nghiên cứu nước 10 1.4.2 Nghiên cứu nước 13 1.5 Các vấn đề tồn định hướng nghiên cứu 16 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .17 2.1 Nội dung nghiên cứu 17 2.2 Phương pháp nghiên cứu 17 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 17 2.2.2 Phương pháp khảo sát 17 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 17 2.2.4 Phương pháp đo đạc thực nghiệm 20 2.2.5 Phương pháp bố trí thực nghiệm 20 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 21 3.1 Khái quát phun phủ nhiệt 21 3.1.1 Nguyên lý công nghệ phun phủ nhiệt 21 3.1.2 Mục đích phân loại công nghệ phun phủ nhiệt 22 3.1.3 Sơ lược số phương pháp phun phủ 24 3.1.4 Quy trình công nghệ phun phủ 28 3.2 Quy trình nhiệt luyện thép SKD61 .36 3.2.1 Nung nóng tơi 36 3.2.2 Ram 42 viii KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 44 4.1 Nghiên cứu đề xuất phương án kết cấu cho trục vít ép 44 4.1.1 Mục đích 44 4.1.2 Đề xuất phương án kết cấu cho trục vít ép 44 4.1.3 Lựa chọn phương án 55 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm trục vít ép có phần ép chế tạo từ thép SKD61 56 4.2.1 Gia cơng phần phần trục vít ép 56 4.2.2 Gia công phần trục vít ép 58 4.2.3 Thực nghiệm 60 4.3 Nghiên cứu thực nghiệm trục vít ép có phần ép chế tạo từ thép S45C phủ wolfram carbide 66 4.3.1 Gia công phần trục vít 66 4.3.2 Thực nghiệm 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC .81 ix DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1: Cấu tạo hạt lúa [2] Hình 1.2: Một số ứng dụng sản phẩm từ trấu Hình 1.3: Sơ đồ máy ép củi trấu điển hình (kiểu Bangladesh) [3] Hình 1.4: Kết cấu trục vít ép Hình 1.5: Vị trí mịn trục vít ép [8] 10 Hình 1.6: Trục vít ép hàn đắp [8] 10 Hình 1.7: Hàn đắp trục vít que hàn Cobalarc 9E [7] 11 Hình 1.8: Trục vít hai vật liệu ghép nối hàn [7] 11 Hình 1.9: Phục hồi ngõng trục trục vít máy nén khí [10] .13 Hình 1.10: Phục hồi trục khuỷu động ô tô [10] .13 Hình 1.11: Trục vít trước sau bị mịn [5] 13 Hình 1.12: Một kiểu trục vít ép đùn [6] 14 Hình 1.13: Ảnh hưởng độ ẩm đến độ bền vật liệu sinh khối [11] 15 Hình 1.14: Ảnh hưởng tốc độ trục vít đến độ bền vật liệu sinh khối [11] 15 Hình 1.15: Ảnh hưởng nhiệt độ khuôn đến độ bền vật liệu sinh khối [11] 16 Hình 2.1: Máy ép củi trấu [8] .18 Hình 2.2: Đồng hồ đo thời gian .18 Hình 2.3: Máy đo chiều dày lớp phủ Elcometer 456B [12] 19 Hình 2.4: Máy đo độ cứng Rockwell HR 150A [13] .19 Hình 3.1: Nguyên lý chung công nghệ phun phủ nhiệt [14] 21 Hình 3.2: Phun dây lửa khí [15] 24 Hình 3.3: Ngun lý phun bột lửa khí [15] 25 x Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý phun nổ [15] 25 Hình 3.5: Nguyên lý phun phủ hồ quang điện điện cực [14] 26 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý phun hồ quang điện [14] .26 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý phun plasma [16] 27 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý phun HVOF [16] 28 Hình 3.9: Sơ đồ cơng nghệ quy trình phun phủ kim loại [14] 29 Hình 3.10: Quy trình cơng nghệ tổng quát nhiệt luyện thép SKD61 [18] .36 Hình 3.11: Tính chất lý nhiệt độ cao thép SKD61 [18] 39 Hình 3.12: Sự phụ thuộc độ cứng sau với nhiệt độ [18] .39 Hình 3.13: Mối liên quan độ cứng, nhiệt độ thời gian giữ nhiệt [18] 40 Hình 3.14: Đường cong làm nguội thép SKD61 dầu [18] 41 Hình 3.15: Đường cong làm nguội thép SKD61 dd muối nóng chảy [18] 41 Hình 3.16: Đường cong làm nguội thép SKD61 ngồi khơng khí [18] 42 Hình 3.17: Sự phụ thuộc độ cứng vào nhiệt độ ram [18] 43 Hình 3.18: Sự phụ thuộc độ cứng vào nhiệt độ thời gian ram [18] 43 Hình 4.1: Kết cấu, kích thước trục vít ép [8] 44 Hình 4.2: Kết cấu tổng thể trục vít ép ba phần 45 Hình 4.3: Mối ghép phần phần 47 Hình 4.4: Lực ép tác dụng vào bề mặt côn 47 Hình 4.5: Kết cấu trục vít ép mối ghép then 49 Hình 4.6: Kích thước sơ 50 Hình 4.7: Chuyển vị ứng suất mối ghép then 52 Hình 4.8: Kết cấu trục vít ép sử dụng mối ghép then hoa .53 Hình 4.9: Chuyển vị ứng suất mối ghép then hoa 54 xi Hình 4.10: Trục vít ép sử dụng mối ghép then .55 Hình 4.11: Các kích thước phần trục vít ép 56 Hình 4.12: Phần trục vít ép 57 Hình 4.13: Các kích thước phần trục vít ép 57 Hình 4.14: Phơi phần 57 Hình 4.15: Kéo giãn cánh vít bước xoắn 58 Hình 4.16: Phần trục vít ép 58 Hình 4.17: Phần trục vít ép chế tạo từ thép SKD61 59 Hình 4.18: Gia cơng biên dạng cánh vít máy CNC trục 59 Hình 4.19: Phần trục vít ép trước sau nhiệt luyện 60 Hình 4.20: Kiểm tra độ cứng sau nhiệt luyện 60 Hình 4.21: Trục vít có phần thép SKD61 lắp ghép .60 Hình 4.22: Thực nghiệm chạy máy ép củi trấu 61 Hình 4.23: Tuổi bền trục vít S45C, hàn đắp Cobalarc 9E SKD61 .63 Hình 4.24: So sánh chi phí chế tạo 66 Hình 4.25: So sánh lợi nhuận 66 Hình 4.26: Chi tiết sau bắn cát 67 Hình 4.27: Vật liệu phủ WC10%Co4%Cr .68 Hình 4.28: Sơ đồ gá đặt chi tiết phun 68 Hình 4.29: Quá trình phun phủ 69 Hình 4.30: Phần trục vít ép trước sau phủ carbide 70 Hình 4.31: Kiểm tra chiều dày lớp phủ 70 Hình 4.32: Trục vít ép có phần chế tạo từ thép S45C phủ wolfram carbide 71 Hình 4.33: Tuổi bền trục vít S45C phủ carbide, hàn đắp Cobalarc 9E S45C .72 xii Technology #06994G – ASM International, Thermal Spray society, 2004 [21] Khurmi RS, Gupta JK, A Textbook of Machine Design, (14thedn), Eurasia Publishing house (PVT) LTD, Ram Nagar, New Delhi (2005) Bài báo, nghiên cứu [31] Lê Trọng Hậu, Trần Thị Thanh Vân cộng sự, Nghiên cứu công nghệ phun phủ lớp hợp kim sở Cr – Ni cho chi tiết máy làm việc điều kiện khắc nghiệt, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, 1999 [10] Nguyễn Trung Kiên, Ứng dụng công nghệ phun phủ nhiệt phục hồi bề mặt chi tiết, Trung tâm NCƯD&PT KHCN ĐS – Trường CĐN Đường sắt, 2015 [14] Lý Quốc Cường, Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ xử lý nhiệt đến cấu trúc, tính chất hệ lớp phủ kép nhôm hợp kim Ni-20Cr thép, Luận án Tiến sĩ, Học viện khoa học công nghệ - Hà Nội, 2016 [7] Dương Vĩnh Nghi, Nghiên cứu thực nghiệm xác định vật liệu kết cấu để nâng cao tuổi thọ trục vít máy ép củi trấu, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, 2017 [9] Nguyễn Thị Thanh Hải, Nghiên cứu phát triển đầu ép máy ép củi trấu chịu mịn, nhiệt, Luận văn Thạc sĩ, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM, 2014 [8] Báo cáo hoạt động sản xuất củi trấu, DNTN Châu Hưng, 2015 [1] Báo cáo kết thực kế hoạch tháng 12 năm 2014 ngành Nông nghiệp phát triển nông thôn, trung tâm Tin học Thống kê, Nông nghiệp phát triển nông thôn, 2014 [32] Uông Sĩ Áp, Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun phủ nhiệt để tạo bề mặt có độ chịu mài mịn độ bám dính cao phục hồi chi tiết máy có chế độ làm việc khắc nghiệt, đề tài KHCN cấp nhà nước, 2006 [3] A Regional Research and Dissemination Programme Heated-die Screw-press Biomass Briquetting Machine Design, Construction and Operation Manual 79 [5] Mridaney S Poudel, Krishna R Poudel, Krishna R Shrestha Ramesh M Singh, Scerew Extruder Biomass Briquetting, Rentech Symposium Compendium, Volume 1, March 2012, pp 27-31 [6] R.M Singh – Study on Wearing of Screw of Biomass Briquetting Extruder – Nepal Journal of Technology (2000), pp 83-86 [11] Muhammad et al, Design and Fabrication of Biomass Extruder of 50 mm Diameter Briquette Size, Innov Ener Res 2016 [33] Material Product Data Sheet Tungsten Carbide – 10% Cobalt % Chromium Powders – Oerlikon Trang Web [2] Sử dụng tro trấu nông nghiệp, Diễn đàn Hồ tiêu Việt Nam, link: http://hotieuvietnam.com/index.php?option=com_content&view=article&id= 230: tro-tru-dung-trong-nong-nghip&catid=48:qun-ly-dinh-dng&Itemid=54 [34] Ứng dụng vỏ trấu, Công ty TNHH Năng lượng sinh thái, link: http://ecoenergy-vn.com/information/ung-dung-cua-vo-trau-13.html [18] Vũ Ngọc Phan, Nhiệt luyện thép làm khn bền nóng, Viện cơng nghệ - Bộ cơng thương, link: http://viencongnghe.com/nhiet-luyen-thep-lam-khuon-ben-nong/ [19] Part 2, Briquetting technology, link: http://www.fao.org/docrep/t0275e/T0275E04.htm [12] Máy đo độ dày lớp phủ sơn Elcometer, Vinaco, link: http://www.vinacomm.vn/May-do-do-day-lop-phu-son-Elcometer-456p36180.vnc [13] Máy đo độ cứng thép Rockwell, Công ty TNHH TM DV Kỹ thuật Tiến Minh, link: http://www.tienminhvn.com/may-do-do-cung-thep-rockwell-hr-150ap320.html 80 PHỤ LỤC Các bảng số liệu thực nghiệm Bảng số liệu thực nghiệm trục vít có phần chế tạo từ thép SKD61 STT Ca Số giờ/ca (h) Khối lượng (kg) 4 8 8 8 2,25 8 1,5 4950 4940 4970 1270 4980 4960 4900 1400 4960 4970 4910 980 Bảng số liệu thực nghiệm trục vít có phần chế tạo từ thép S45C phủ carbide STT Ca 10 Số giờ/ca (h) 8 8 8 8 7,5 81 Khối lượng (kg) 4970 4980 4960 4950 4970 4940 4980 4950 4960 4630 4910 3 10 11 10 8 8 8 8 0,25 8 8 8 8 82 4990 4980 4950 4940 4980 4950 4980 4950 4940 130 4980 4950 4970 4960 4930 4970 4980 4950 4960 4300 Quy trình phun phủ ( Cơng ty Phun phủ An Bình cung cấp) 83 84 85 86 87 88 Giấy chứng nhận hiệu chuẩn 89 90 91 Phương pháp đo chiều dày lớp phủ máy Elcometer 456B Bước 1: Khởi động máy, cài đặt vật liệu (hình a) Bước 2: Đưa phim mẫu 488 µm  0,1% lên vật liệu để kiểm tra độ xác máy đo (hình b) a) Cài đặt vật liệu b) Kiểm tra độ xác Hình: Các bước sử dụng máy đo chiều dày lớp phủ Bước 3: Đưa đầu dò vào vị trí khơng có lớp phủ để cài đặt vật liệu nền, chi tiết phủ toàn bề mặt trước phủ ta phải cài đặt lưu lại vật liệu Bước 4: Sau lưu lại vật liệu ta tiến hành đo vị trí phủ để xác định chiều dày trung bình lớp phủ 92 S K L 0 ... nghiên cứu - Trục vít ép máy ép củi trấu - Máy ép củi trấu trục vít 3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mịn cho trục vít ép máy ép củi trấu Các... trung nghiên cứu: Nghiên cứu tổng quan trục vít ép củi trấu; Nghiên cứu đề xuất phương án kết cấu cho trục vít ép; Nghiên cứu thực nghiệm trục vít ép có phần ép chế tạo từ thép SKD61; Nghiên cứu thực. .. ? ?Nghiên cứu thực nghiệm đề xuất giải pháp nâng cao tuổi bền mịn trục vít ép củi trấu? ?? triển khai thực nhằm đề xuất giải pháp phù hợp tăng tuổi bền trục vít ép, giảm giá thành sản xuất, đẩy mạnh