(Luận văn) tính toán, thiết kế cơ cấu cắt gọt của thiết bị rút lõi gỗ dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - PHẠM QUANG TUẤN lu an n va p ie gh tn to d oa nl w TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CƠ CẤU CẮT GỌT CỦA THIẾT BỊ RÚT LÕI GỖ DỪA u nf va an lu ll LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT oi m z at nh z m co l gm @ an Lu ĐỒNG NAI, 2012 n va ac th si BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - PHẠM QUANG TUẤN lu an n va BỊ RÚT LÕI GỖ DỪA p ie gh tn to TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CƠ CẤU CẮT GỌT CỦA THIẾT oa nl w d CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ lu MÃ SỐ: 60.52.24 ll u nf va an GỖ GIẤY oi m z at nh z LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT l gm @ m co NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS HOÀNG HỮU NGUYÊN an Lu n va ĐỒNG NAI, 2012 ac th si i LỜI CAM ĐOAN lu an Tôi xin cam đoan cơng trình riêng tơi va n Các số liệu, kết nêu luận án trung thực p ie gh tn to chưa cơng bố cơng trình khác d oa nl w nf va an lu Tác giả luận văn z at nh oi lm ul Phạm Quang Tuấn z m co l gm @ an Lu n va ac th si ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận án này, tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Hồng Hữu Ngun tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình lu thực đề tài an Tơi xin chân thành cảm ơn đến thầy, cô giáo, nhà khoa học thuộc va n Trường Đại học Lâm nghiệp nhiệt tình giúp đỡ tơi phương pháp nghiên Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, tập thể giáo viên, công nhân ie gh tn to cứu, tài liệu chuyên môn liên quan đến luận văn p viên Cơ sở Trường Đại học Lâm nghiệp hết lịng giúp đỡ tơi hồn thành nl w luận văn d oa Qua đây, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên nf va thành luận văn an lu tạo điều kiện tốt để hồn thành tốt q trình học tập hồn z at nh oi lm ul Xin gửi lời cảm ơn chân thành lời chúc sức khỏe Tác giả luận văn z m co l gm @ an Lu n va ac th si iii Trang MỤC LỤC lu an n va i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Các ký hiệu dung đề tài vi Danh mục bảng biểu vii Danh mục hình viii Mở đầu Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU p ie gh tn to Lời cam đoan nl w Nghiên cứu sơ nguyên lý khoan rút lõi d oa 1.1 1.1.1 Nguyên lý khoan vật liệu gỗ an lu 1.1.2 Nguyên lý khoan rút lõi nf va Đối tượng gia công 15 lm ul 1.2 1.2.1 Thông tin chung dừa 16 z at nh oi 1.2.2 Cấu tạo tính chất dừa 17 1.2.2.1 Cấu tạo thô đại 17 20 m co 22 an Lu 1.2.3.3 Tính co rút l 1.2.3.2 Tính hút nước 20 gm 1.2.3.1 Khối lượng thể tích @ 1.2.3 Tính chất vật lý gỗ dừa 18 z 1.2.2.2 Cấu tạo hiển vi 22 n va ac th si iv 1.2.3.4 Tính dãn nở 24 1.2.3.5 So sánh tính chất vật lý thân dừa gỗ cao su, xà cừ 24 lu an 1.2.3.6 Độ ẩm nguyên liệu 26 1.2.4 Tính chất học 26 1.2.4.1 Giới hạn bền nén dọc thân dừa 26 1.2.4.2 Giới hạn bền nén ngang tiếp tuyến thân dừa 28 1.2.4.3 Giới hạn bền nén ngang xuyên tâm gỗ dừa 29 1.2.4.4 Giới hạn bền kéo dọc gỗ dừa 29 1.2.4.5 Giới hạn bền uốn tĩnh gỗ dừa 30 1.2.4.6 Modul đàn hồi uốn tĩnh gỗ dừa 32 va n 1.2.4.7 So sánh vài tính chất học thân dừa với gỗ tn to cao su , xà cừ Bản chất trình khoan rút lõi dừa 35 ie gh 1.3 32 Các sở lý thuyết tính bền áp dụng cho dao cắt kết p 1.4 50 Nguồn lực dẫn động dao máy khoan rút lõi, sở d oa 1.5 nl w cấu máy khoan rút lõi 52 an lu phương pháp chọn 59 2.1 sở lý thuyết 59 nf va Chương 2: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU lm ul 2.1.1 lựa chọn suất làm việc hệ thống 59 z at nh oi 2.1.2 Lựa chọn phương thức làm việc hệ thống 59 2.1.3 Định hướng thiết kế 60 60 z 2.2 Nghiên cứu thông qua thực nghiệm cắt @ m 65 65 66 an Lu 2.3.2 Thiết kế tính tốn dao cắt co 2.3.1 Sơ đồ ngun lý chung từ ý tưởng thiết kế l dừa gm 2.3 Thiết kế tính tốn chi tiết máy khoan rút lõi n va ac th si v 2.3.3.1 Các phương án bố trí lựa chọn hình dạng dao rút lõi 68 2.3.3.2 Thiết kế lựa chọn kết cấu lỗ phun áp lực để thoát phoi 74 2.3.3.3 Thiết kế lựa chọn bích dẫn khí nén xuống vùng gia công 75 2.3.3.4 Thiết kế lựa chọn ổ chứa dao 78 2.3.3.5 Thiết kế, lựa chọn pistong đẩy lõi khỏi thân dao, lấy lõi xong 80 lu an n va 82 2.3.3.7 Thiết kế , lựa chọn góc độ dao cắt 83 2.3.3.8 Tính tốn lực cắt tác dụng lên lưỡi dao thân dao 85 2.3.3.9 Kiểm tra bền cho kết cấu dao cắt 88 2.3.3.10 Bản vẽ hoàn chỉnh kết cấu dao cắt 89 2.3.3.11 Mô lắp ráp kết cấu dao cắt trình rút lõi 90 Chương 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 91 91 p 3.1 kết luận ie gh tn to 2.3.3.6 Hoàn thiện kết cấu mặt bích ổ dao nl w 3.2 Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO lu d oa 93 94 Bản vẽ chế tạo chi tiết dao rút lõi 94 Kiểm tra sức bền dao 105 PHỤ LỤC nf va an z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si vi CÁC KÍ HIỆU DÙNG TRONG ĐỀ TÀI an n va b Chiều rộng lớp cắt F Lực ma sát trình cắt Hecta h Chiều dày lớp cắt M Momen n Số vòng quay N Công suất cắt Nz Lực dọc trục P Lực sinh trình khoan 10 Q Lực đẩy gỗ trình khoan 11 R Lực cắt tổng hợp 12 t Thời gian u Tốc độ ăn dao (bước tiến dao) uz Tốc độ ăn dao lưỡi cắt gh tn to Ký hiệu ie lu TT Ý nghĩa p d oa nl lu Tốc độ ăn dao vòng quay u0 nf va an 15 w 14 13 Tốc độ cắt V 17 Vmax 18 Vtb 19 V0 20 α 21  Góc mài (góc sắc) dao 22  Góc trước dao 23  Góc cắt dao 24  Góc nghiêng dao Tốc độ cắt tối đa Tốc độ cắt trung bình z at nh oi lm ul 16 Thể tích tương đối z Góc sau dao cắt m co l gm @ an Lu n va ac th si vii 25 ϭ Ứng suất 26 ω Vận tốc vòng DANH MỤC CÁC BẢNG Tên Bảng Số hiệu Trang Kết đếm bó mạch 17 1.2 Sự giảm dần mật độ bó mạch từ vỏ vào tâm 17 1.3 Mật độ bó mạch thân dừa 25 - 30 tuổi 19 1.4 Đường kính bó mạch thân dừa 25 – 30 tuổi 20 1.5 Khối lượng thể tích khơ kiệt gỗ dừa 21 1.6 Tổng hợp độ hút nước gỗ dừa 22 Tổng hợp kết tỷ lệ co rút gỗ dừa 22 Tổng hợp kết tỷ lệ dãn nở gỗ dừa 24 Một vài tính chất vật lý thân dừa, gỗ cao su, gỗ xà cừ 25 1.10 Độ ẩm trung bình thân dừa 26 1.11 Giới hạn bền nén dọc thân dừa 26 1.12 Giới hạn bền nén ngang tiếp tuyến thân dừa 28 1.13 Giới hạn bền nén ngang xuyên tâm gỗ dừa 29 1.14 Giới hạn bền kéo dọc gỗ dừa 29 1.15 Giới hạn bền uốn tĩnh gỗ dừa 1.16 Modul đàn hồi uốn tĩnh gỗ dừa 1.17 Một vài tính chất thân dừa , gỗ cao su xà cừ 1.18 So sánh tính chất gỗ dừa với TCVN lu 1.1 an n va ie gh tn to p 1.7 d oa nl 1.9 w 1.8 nf va an lu z at nh oi lm ul z @ l gm 30 32 co m 32 an Lu 33 n va ac th si viii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Tên Biểu đồ Trang 1.1 So sánh khối lượng thể tích gốc, thân 21 1.2 Tỷ lệ co rút gỗ dừa vùng 23 1.3 Tỷ lệ co rút gỗ dừa vùng 23 1.4 Tỷ lệ co rút gỗ dừa vùng 24 1.5 Giới hạn bền nén gỗ dừa vùng 27 1.6 Giới hạn bền nén gỗ dừa vùng 27 1.7 Giới hạn bền nén gỗ dừa vùng 28 1.8 Giới hạn bền uốn gỗ dừa vùng 31 Giới hạn bền uốn gỗ dừa vùng 31 Giới hạn bền uốn gỗ dừa vùng 31 lu Số hiệu an n va p ie gh tn to d oa nl 1.10 w 1.9 nf va an lu DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ lm ul Số hiệu Tên Hình vẽ, đồ thị Trang z at nh oi Nguyên lý khoan lỗ 1.2 Thơng số góc khoan 1.3 Nguyên lý khoan rút lõi 1.4 Lỗ khoan bao tâm đá granite 1.5 Phần lõi đá lỗ khoan rút lõi đá granite hồng William Flinders Petrie tìm thấy vào năm 1881 z 1.1 @ gm m co l 10 an Lu 10 n va ac th si 104 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 105 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 106 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 107 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 108 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 109 PHỤ LỤC Kiểm tra sức bền dao Để đảm bảo dao làm việc lâu bền ổn định vật liệu phơi dừa có kích thước hình dáng biến thiên khoảng đó, ta tiến hành kiểm tra sức bền dao Với phơi liệu dừa có mặt cắt ngang khác nhau, yếu tố khách quan cắt phôi dừa đưa vào máy Với nguyên tắc kiểm tra sức bền tính tốn thủ cơng tốn thời gian lu không mang lại hiệu kinh tế, ta dùng phần mềm chuyên dụng để an thực công việc Ở tác giả sử dụng phần mềm Ansys để phân tích va n  Trường hợp 1: Mặt cắt phôi dừa vuông góc với đường tâm dao dao ie gh tn to - Các lực tác dụng: momen xoắn,phản lực nén thân dừa tác dụng lên p - Mơ hình tác dụng lực mô men: d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 110 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 111 - Kết quả: + Biến dạng dao: lu an n va p ie gh tn to d oa nl w + Ứng suất dao: nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 112 - Giải thích kết quả: chịu tác dụng lực nén tâm momen xoắn nên dao bi biến dạng xoắn nén ( chuyển vị theo phương z) ,không xuất chuyển vị theo phương x,y  Trường hợp 2: Mặt cắt phơi dừa khơng vng góc với đường tâm dao, trường hợp phôi dừa đưa vào có mặt cắt bị nghiêng - Các lực tác dụng: momen xoắn lực nén lệch tâm mặt cắt phơi dừa nghiêng - Mơ hình tác dụng lực mô men: lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 113 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 114 - Kết quả: + Biến dạng dao: lu an n va p ie gh tn to d oa nl w + Ứng suất dao: nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 115 - Giải thích kết quả: tiếp xúc với mặt cắt phôi dừa lực tác dụng lên mũi dao không ngồi biến dạng theo phương trục dao bị biến dạng theo phương ngang - Kết luận: Như hai trường hợp, với mặt cắt ngang phôi dừa phẳng nghiêng chuyển vị lớn dao 0.028mm ứng suất lớn 7.8Mpa, chuyển vị nhỏ so với sai số cho phép cắt xong sản phẩm đồng thời với ứng suất cho phép vật liệu làm thân dao 331Mpa hệ số độ bền an toàn 42 lần lu Trong số trường hợp độ ẩm phơi dừa khác nhau, gặp an trường hợp phôi dừa cứng tính tốn, để khơng tính tổng qt va n ta kiểm tra với lực cắt mô men tăng lên gấp lần so với tính tốn  Trường hợp mặt cắt ngang phôi dừa phẳng: ie gh tn to ban đầu p + Chuyển vị sinh ra: d oa nl w nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 116 + Ứng suất sinh ra: lu an n va p ie gh tn to w  Trường hợp mặt cắt ngang dừa bị nghiêng: d oa nl + Chuyển vị sinh ra: nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 117 + Ứng suất sinh ra: lu an n va p ie gh tn to - Kết luận: Với lực mô men tăng lên gấp đôi, kết cấu dao đảm oa nl w bảo độ cứng độ bền d  Kiểm tra độ bền riêng cho dao, ổ chứa dao: nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si 118 + Biến dạng: lu an n va p ie gh tn to d oa nl w + Ứng suất: nf va an lu z at nh oi lm ul z m co l gm @ an Lu n va ac th si