BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP THÁI LONG lu an n va gh tn to NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU p ie CHO THIẾT BỊ RỬA CÁC CHI TIẾT MÁY d oa nl w SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM u nf va an lu ll LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Đồng Nai, 2014 n va ac th si BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP THÁI LONG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU lu CHO THIẾT BỊ RỬA CÁC CHI TIẾT MÁY an n va SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM p ie gh tn to nl w CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ d oa MÃ SỐ: 60520103 va an lu ll u nf LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT oi m z at nh NGƯỜI HƯỚNG DẪN: z m co l gm @ PGS.TS.NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG an Lu Đồng Nai, 2014 n va ac th si MỞ ĐẦU Sự cấp thiết vấn đề nghiên cứu: Ngày ngành khí, lĩnh vực giới hóa nơng lâm nghiệp, lĩnh vực quốc phòng, dân dụng… thiết bị làm có vai trị quan trọng Các phương pháp làm cổ điển sử dụng tay kết hợp loại dung dịch không đảm bảo độ chi tiết cần làm môi trường làm việc độc hại, người tiếp xúc trực tiếp với hóa chất lu sức khỏe khơng đảm bảo theo thời gian, đặc biệt chi tiết có kết an n va cấu phức tạp, có độ bám dính tạp chất cao phương pháp làm tn to khó đảm bảo Làm phương pháp điện phân ứng dụng lĩnh gh vực xi mạ lượng tiêu hao lớn, bề mặt chi tiết khơng cịn p ie ngun vẹn thời gian rửa cao (do ăn mòn trình điện phân) w Thống kê cho thấy phương pháp tẩy rửa thông thường độ bẩn oa nl bề mặt chi tiết 70% Rửa phương pháp rung độ bẩn bề mặt chi d tiết 50% Khi rửa chi tiết tay độ bẩn bề mặt chi tiết 20% lu an Trong phương pháp tẩy rửa sóng siêu âm độ bẩn lại 5% u nf va Với xu hướng sử dụng công nghệ giảm tiêu hao lượng, ll không gây ô nhiễm môi trường, không gây tác động độc hại đến sức khoẻ m oi người nay, thiết bị tẩy rửa sử dụng sóng siêu âm lựa z at nh chọn hàng đầu lĩnh vực làm ngành cơng nghiệp Việc sử dụng lượng sóng siêu âm mang lại hiệu tẩy rửa vượt trội so z l phức tạp gm @ với dung dịch tẩy rửa trước đặc biệt vật thể có hình dạng m co Kỹ thuật tẩy rửa dùng sóng siêu âm đời nhằm đáp ứng yêu cầu an Lu công nghệ làm áp dụng rộng rãi thiết bị tẩy rửa với hiệu cao, tốc độ nhanh mà phương pháp khác không đáp ứng n va ac th si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w Hình a Ví dụ rửa đai ốc siêu âm lu an Đối với chi tiết khí sau gia công, chi tiết máy u nf va động đốt thiết bị khí tháo để kiểm tra sửa chữa ll không tránh khỏi việc bị chất bám dính dầu mỡ, chất bẩn… m oi cơng đoạn rửa công đoạn vô quan trọng Đối với chi z at nh tiết phức tạp hình dáng kết cấu (có nhiều lỗ, rãnh…) (hình b) việc tấy rửa vơ khó khăn sử dụng phương pháp tẩy rửa truyền z gm @ thống l Sử dụng phương pháp sóng siêu âm để rửa làm bề mặt chi m co tiết không đảm bảo độ u cầu mà cịn đảm bảo an tồn cho chi tiết Hình c trình bày độ rửa phương pháp siêu âm cho chi tiết bám an Lu đầy bụi than n va ac th si lu an n va to p ie gh tn Hình b Các chi tiết cần rửa có hình dạng phức tạp d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Hình c Hình ảnh chi tiết bám bụi than trước sau rửa z Trên sở trội công nghệ làm sóng siêu âm để @ m co l thúc, thực đề tài: gm triển khai ứng dụng công nghệ ngày phổ biến hiệu “Nghiên cứu xác định số thông số tối ưu cho thiết bị rửa chi an Lu tiết máy sử dụng sóng siêu âm ” n va ac th si Mục tiêu nghiên cứu đề tài: + Nghiên cứu cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm + Xác định thơng số khoảng cách tác động tối ưu từ biến tử siêu âm đến đối tượng cần rửa rửa chi tiết máy + Xác định chu trình rửa hợp lý cho thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng luận làm sóng siêu âm 1.1.1 Tổng luận cơng trình nghiên cứu làm sóng siêu âm nước Ở Việt Nam đa số nhập máy rửa siêu âm hãng lu Elma- Đức, Telsonic AG -Thụy Sỹ … an Năm 2013 Công ty TNHH GARAN đưa thị trường sản phẩm “bể va n rửa siêu âm KS-1018” p ie gh tn to d oa nl w an lu Hình 1.1 Bể rửa siêu âm KS-1018 Công ty TNHH GARAN va Các máy rửa chủ yếu dùng để rửa rau quả, bát đĩa ấm chén… ll u nf Ngày 12 tháng 07 năm 2013 CNC-VINA sản xuất máy rửa siêu âm oi m số bàn giao cho Công ty TNHH Denso Việt Nam z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 1.2 Máy rửa siêu âm số sản xuất từ CNC-VINA n va ac th si Nhìn chung máy rửa siêu âm thích hợp sản xuất dây chuyền cơng nghiệp, cịn lĩnh vực đa dạng chưa phù hợp 1.1.2 Tổng luận cơng trình nghiên cứu làm sóng siêu âm ngồi nước Ở nước tiên tiến giới công nghệ làm sóng siêu âm ứng dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực 1.1.2.1.Tình hình nghiên cứu làm sóng siêu âm ngồi nước Sử dụng sóng siêu âm để làm nghiên cứu trở thành lu sản phẩm thương mại hóa Trên giới có nhiều hệ thống máy an rửa siêu âm Hình 1.3 giới thiệu dây chuyền rửa sóng siêu âm va n hãng OMEGASONIC, hình 1.4 giới thiệu máy rửa siêu âm hãng gh tn to Telsonic AG – Thụy Sỹ hình 1.5 giới thiệu Module máy rửa p ie SONOREK TECHNIK d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 1.3 Dây chuyền rửa sóng siêu âm hãng OMEGASONIC n va ac th si lu an n va p ie gh tn to Hình 1.4 Các máy rửa siêu âm hãng Telsonic AG – Thụy Sỹ d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 1.5 Module máy rửa SONOREK TECHNIK n va ac th si 1.1.2.2 Các yếu tố q trình rửa sóng siêu âm Các yếu tố q trình rửa sóng siêu âm trình bày hình 1.6 Sóng siêu âm Nhiệt độ lu an n va p ie gh tn to Thời gian rửa d oa nl w Hóa chất ll u nf va an lu oi m z at nh z gm @ Hình 1.6 Các yếu tố q trình rửa sóng siêu âm m co Technik l 1.1.2.3 Các phận hệ thống rửa sóng siêu âm Sonorek Technik trình bày bảng sau: an Lu Các phận hệ thống rửa sóng siêu âm Sonorek n va ac th si 60 N3→HC→Sa→Thành phẩm SA→N4→N3 lu N1→SA an n va N2 ie gh tn to p Nguyên lý hoạt động: oa nl w - Bước 1: Robot lấy vỉ vị trí thùng nước đem qua nước d - Bước 2: Lấy vỉ vị trí thùng nước 3, đem qua thùng hóa chất, sau lu ll u nf phẩm va an thời gian đem qua thùng sấy, sau thời gian đem nơi để thành oi m - Bước 3: Lấy vỉ từ vị trí thùng siêu âm đem qua thùng nước 4, sau z at nh thời gian đem qua thùng nước - Bước 4: Lấy vỉ vị trí thùng nước đem qua thùng siêu âm z gm @ - Bước 5: Lấy vỉ vị trí đặt vỉ cần rửa mang tới thùng nước m co l Sau chu trình thực liên tục lại từ bước đến bước Như sau chu trình rửa hệ thống cịn lại vỉ vị trí thùng nước an Lu 3, nước 2, siêu âm có vỉ thành phẩm n va ac th si 61 * So sánh xác định chu trình rửa hợp lý Chu trình rửa thực tế thiết bị: Ưu điểm: o Sử dụng tối đa hiệu suất sử dụng thiết bị o Mang lại hiệu kinh tế cao Khuyết điểm: o Kết cấu phức tạp lu an o Chiếm nhiều khoảng không gian va n o Robot di chuyển phức tạp, lặp lại nhiều đoạn quãng to gh tn đường di chuyển p ie o Thời gian ngâm vỉ dung môi không nhiều dành w nhiều thời gian để di chuyển robot d oa nl Chu trình rửa nghiên cứu đề xuất: an lu Ưu điểm: u nf va o Sử dụng tối đa hiệu suất sử dụng thiết bị ll o Mang lại hiệu kinh tế cao m oi o Chu trình đơn giản, tốn thời gian z at nh o Điều chỉnh thời gian ngâm vỉ dung môi z o Kết cấu phức tạp m co l o Chiếm nhiều khoảng không gian gm @ Khuyết điểm: an Lu n va ac th si 62 Kết luận: Chu trình rửa nghiên cứu đề xuất hợp lý hệ thống rửa này, có tính chất đa dạng nhiều ưu điểm 3.3.9.3 Thực nghiệm kiểm chứng chế độ tối ưu + Đối tượng chọn để thí nghiệm : Các bù lon bị bẩn + Dung dịch tẩy rửa: NaOH 100 g/l, NaF 50g/l + Khoảng cách biến tử đến vật cần rửa 28,65 mm + Thời gian rửa: 22,1 phút + Nhiệt độ : 600 C lu Kết thực nghiệm chế độ tối ưu ghi nhận bảng 3.7 an Bảng 3.7 Kết thực nghiệm rửa chi tiết máy (bu lông) chế độ tối ưu va n Tên tiêu Lần thí nghiệm to Lần Lần Lần Lần Trung gh tn Lần p ie bình w Độ chi tiết 94 93 95 94 93 93,8 d oa nl sau rửa, % = 0,8367 , % ; (3.22) z at nh 1 oi Trong đó: i 1 m S1 = ll (Bi B) u nf va an lu + Độ lệch tiêu chuẩn thực nghiệm độ chi tiết máy sau rửa chế độ rửa tối ưu tính theo cơng thức: z Bi – độ chi tiết máy sau rửa chế độ rửa tối ưu mẫu đo thứ i, %; B – độ trung bình mẫu chi tiết máy sau rửa chế độ rửa tối ưu, B = 93,8 % + Khoảng tin cậy (vùng) độ chi tiết máy sau rửa chế độ rửa tối ưu là: S S B – t p/2 B B + t p/2 n n m co l gm @ an Lu n va ac th si 63 Trong đó: S1 – độ lệch tiêu chuẩn thực nghiệm độ chi tiết máy sau rửa chế độ rửa tối ưu, S1 = 0,8367 %; p – mức nghĩa, p = 0,05; n – dung lượng mẫu, n = tp/2 – chuẩn số theo tiêu chuẩn student tra theo số bậc tự k = n – = – = mức nghĩa p/2 = 0,025, tp/2 = 2,776 ; lu 93,8 – 2,776 an 0,8367 0,8367 , % B (%) 93,8 + 2,776 , %, 5 va n 92,8 , % B (%) 94,8, (3.23) tn to + Đánh giá sai số kết thực nghiệm mơ hình (tối ưu) độ ie gh chi tiết máy sau rửa chế độ rửa tối ưu: p 94,08 93,8 100 = 0,30 , 94,08 ; (3.24) nl w % d oa 3.4 Mơ hoạt động thiết bị rửa sóng siêu âm ll u nf va an lu 3.4.1 Mô hình mơ oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 3.31 Mơ hình thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm 3.4.2 Mô thiết bị rửa chi tiết máy sử dụng sóng siêu âm n va ac th si 64 Mơ thiết bị rửa chi tiết máy sử dụng sóng siêu âm theo bước biểu diễn hình ảnh sau: Bước Nhiệm vụ Hình ảnh minh họa Robot lấy vỉ thùng nước đem qua thùng nước lu an n va p ie gh tn to oa nl w Robot lấy vỉ d lu m co l gm thành phẩm @ đem nơi để z thời gian z at nh thùng sấy, sau oi gian đem qua m chất, sau thời ll qua thùng hóa u nf nước đem va an vị trí thùng an Lu n va ac th si 65 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 66 lu Lấy vỉ từ vị an va trí thùng siêu n âm đem qua to gh tn thùng nước 04, p ie sau thời gian đem qua d oa nl w thùng nước 03 ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 67 Lấy vỉ vị trí thùng nước đem qua thùng siêu âm lu an n va p ie gh tn to d oa nl w oi z at nh thùng nước m rửa mang tới ll trí đặt vỉ cần u nf Lấy vỉ vị va an lu z m co l gm @ an Lu n va ac th si 68 lu 3.5 Ý kiến thảo luận kết nghiên cứu an Kết nghiên cứu hoàn thành sau : va n Nội dung 1: Mô tả cấu tạo trình bày nguyên lý làm việc gh tn to thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm ie Nội dung 2: Tính toan lý thuyết xác định thông số tối ưu xác định p chu trình rửa hợp lý thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm : nl w + Xác định thông số khoảng cách tác động tối ưu từ biến tử siêu d oa âm đến đối tượng cần rửa rửa chi tiết máy : 30 mm u nf va dụng sóng siêu âm an lu + Xác định chu trình rửa hợp lý cho thiết bị rửa chi tiết máy sử Nội dung 3: Nghiên cứu thiết bị rửa sử dụng sóng siêu âm phương pháp ll oi m qui hoạch thực nghiệm kiểm chứng xác định thông số tối ưu z at nh + Đã xây dựng mơ hình thống kê thực nghiệm dạng đa thức bậc II xác định thông số tối ưu Độ chi tiết máy (bulông) đạt cao z 94,08 % với thông số tối ưu khoảng cách biến tử đến vật cần rửa l gm @ 28,65 mm, thời gian rửa: 22,1 phút + Kiểm chứng thiết bị làm việc chế độ tối ưu đạt độ chi tiết m co 93,8 % Sự khác biệt so với tính tốn tối ưu 0,30 % an Lu Nội dung 4: Mô hoạt động thiết bị rửa sóng siêu âm n va ac th si 69 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Các kết luận từ kết nghiên cứu: Từ nhiệm vụ đặt đề tài luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu xác định số thông số tối ưu cho thiết bị rửa chi tiết máy sử dụng sóng siêu âm ” tơi nghiên cứu hoàn thành đạt kết sau: - Mơ tả cấu tạo trình bày nguyên lý làm việc thiết bị rửa lu sử dụng sóng siêu âm an - Tính tốn lý thuyết xác định thông số khoảng cách tác động tối ưu từ va n biến tử siêu âm đến đối tượng cần rửa rửa chi tiết máy là: 30 mm Khi gh tn to thực nghiệm tối ưu xác định 28,65 mm Sai số tính tốn lý thuyết ie thực nghiệm tối ưu là: (30 – 28,65)/30 = 4,5 % Sự khác biệt lý thuyết p thực nghiệm nhỏ nl w - Xác định chu trình rửa hợp lý cho thiết bị rửa chi tiết máy sử dụng d oa sóng siêu âm an lu - Đã xây dựng mơ hình thống kê thực nghiệm dạng đa thức bậc II mô tả toán u nf va học phụ thuộc độ chi tiết máy rửa thiết bị sử dụng sóng siêu âm vào thống số kết cấu công nghệ khoảng cách biến ll oi m tử đến vật cần rửa thời gian rửa Từ mơ hình xác định thơng số tối z at nh ưu Độ chi tiết máy (bulông) đạt cao 94,08 % với thông số tối ưu khoảng cách biến tử đến vật cần rửa 28,65 mm, thời gian z @ rửa: 22,1 phút m co % Sự khác biệt so với tính tốn tối ưu 0,30 % l gm - Kiểm chứng thiết bị làm việc chế độ tối ưu đạt độ chi tiết 93,8 - Mô hoạt động thiết bị rửa sóng siêu âm phần an Lu mếm chuyên dùng n va ac th si 70 4.2 Kiến nghị Từ kết đạt nêu trên, đặt mục tiêu tương lai để hồn thiện thêm vào tính cho thiết bị rửa sóng siêu âm để ứng dụng sau: Nghiên cứu loại dung mơi thêm vào q trình rửa để để thời gian rửa ngắn độ tính chi tiết máy đảm bảo Nghiên cứu phát triển phần kiểm tra độ sản phẩm sau lu rửa siêu âm an Nghiên cứu phát triển phần điều khiển để rút ngắn thời gian hoạt va n động chu trình rửa p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Đặng Việt Hùng Bài giảng giao thoa sóng nâng cao Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, 2009 Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật , Nhà xuất Giáo dục (2005) Tiếng nước ngoài: 1.Beyer, R.T and Letcher, S.V., Physical Ultrasonics, Academic Press, New York, 1969 lu 2.F John Fuchs, Ultrasonic Cleaning: Fundamental Theory and an n va Application, 2002 © 2002 by CRC Press LLC gh tn to J David N Cheeke, Fundamentals and Applicationsof Ultrasonic Wave, p ie 4.Rose, J.L., Ultrasonic Waves in Solid Media, Cambridge University Press, w Cambridge, 1999 oa nl Các trang web: d http://www.chemvn.net lu va an http://www.flickn.com http://www.rooptelsonic.com ll u nf http://www.crcpress.com m oi www.viendaitrang/tin-tưc/chi-tiết/727 z at nh https://Vn.answers.yahoo.com z m co l gm @ an Lu n va ac th si 72 PHỤ LỤC Phụ lục Kết qui hoạch thực nghiệm P1.1 Kết thực nghiệm theo quy hoạch bậc II Box – Hunter lu an n va gh tn to STATC2 02/07/14 run d (mm) 30 35 30 30 25 23 25 30 30 10 35 37 15.0 Page 1-1 61 p ie 11 factor study t B (phút) (%) -22.1 93 20.0 76 15.0 72 15.0 73 20.0 80 15.0 49 10.0 50 7.9 66 15.0 71 10.0 70 w P1.2 Kết phân tích phương sai 05:54:14 AM Page ANOVA for y - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:x1 135.88225 135.88225 135.88 0073 B:x2 687.90390 687.90390 687.90 0015 AB 144.00000 144.00000 144.00 0069 AA 367.08088 367.08088 367.08 0027 BB 99.02206 99.02206 99.02 0099 Lack-of-fit 6.83885 2.27962 2.28 3194 Pure error 2.00000 1.00000 Total (corr.) 1609.63636 10 R-squared = 0.994509 R-squared (adj for d.f.) = 0.989018 d 02/07/14 oa nl P1.2.1 Kết phân tích phương sai dạng mã hóa ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 73 P1.2.2 Kết phân tích phương sai dạng thực 02/07/14 06:03:25 AM Page lu an n va gh tn to ANOVA for B - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value A:d 135.88225 135.88225 135.88 0073 B:t 687.90390 687.90390 687.90 0015 AB 144.00000 144.00000 144.00 0069 AA 367.08088 367.08088 367.08 0027 BB 99.02206 99.02206 99.02 0099 Lack-of-fit 6.83885 2.27962 2.28 3194 Pure error 2.00000 1.00000 -Total (corr.) 1609.63636 10 R-squared = 0.994509 R-squared (adj for d.f.) = 0.989018 p ie P1.3 Kết tính tốn hệ số hồi quy 05:54:34 AM Page oa nl 02/07/14 w P1.3.1 Kết tính tốn hệ số hồi quy dạng mã hóa d Regression coeffs for y - factor study -constant = 72 A:x1 = 4,12132 B:x2 = 9,27297 AB = -6,0 AA = -8,0625 BB = 4,1875 -P1.3.2 Kết tính tốn hệ số hồi quy dạng thực ll u nf va an lu oi m z at nh z Page l gm 06:03:53 AM @ 02/07/14 m co Regression coeffs for B - factor study -constant = -341,109 A:d = 23,7743 B:t = 4,02959 an Lu n va ac th si 74 AB = -0,24 AA = -0,3225 BB = 0,1675 -Phụ lục Hình ảnh quan sát chi tiết trước sau rửa để xác định độ thí nghiệm thăm dò Trước rửa TN Khoảng Sau rửa cách L 30 mm 50 mm lu an n va p ie gh tn to d oa nl w lu 60 mm 120 ll u nf va an oi m z at nh mm z m co l gm @ an Lu n va ac th si