Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.Nghiên cứu một số thông số chính của bộ phận tách ngọn và lá ứng dụng trên máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN CƠ ĐIỆN NN VÀ CÔNG NGHỆ STH –––––––––––***––––––––––– Luận án bảo vệ Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp tại: Trường Đại học Lâm Nghiệp NGUYỄN ĐỨC THẬT Vào hồi ……giờ ngày tháng năm 2021 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc gia Thư viện trường Đại học Lâm nghiệp CỦA BỘ PHẬN TÁCH NGỌN VÀ LÁ ỨNG DỤNG TRÊN MÁY LIÊN HỢP THU HOẠCH MÍA NGUYÊN CÂY Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 952 01 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2023 Luận án hoàn thành tại: VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH Người hướng dẫn khoa học: TSKH Bạch Quốc Khang PGS TS Lương Văn Vượt Phản biện 1: PGS.TS Chu Văn Thiện Phản biện 2: PGS.TS Nơng Văn Vìn Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Đình Tùng Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp Viện họp Viện Cơ điện nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch Vào hồi phút, ngày tháng năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc gia Thư viện Viện Cơ điện nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch Hà Nội, 2023 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Mía cơng nghiệp trọng điểm Việt Nam, có lượng sinh khối lớn cần phải xử lý thu hoạch Niên vụ 2020÷2021 tổng diện tích trồng mía nước ta đạt 165,9 nghìn ha, phân bố dàn trải từ Bắc đến Nam, tổng sản lượng mía đạt 10,741 triệu Thu hoạch mía (THM) cơng đoạn nặng nhọc, chiếm 1820% tổng chi phí sản xuất mía ngun liệu Ngọn mía có tỷ lệ đường thấp, cần loại bỏ trình thu hoạch, trước đưa nhà máy chế biến THM để nguyên thực theo hai phương pháp: thu hoạch nhiều giai đoạn thu hoạch giai đoạn Phương pháp thu hoạch nhiều giai đoạn có chi phí cao, tốn nhân cơng, tương lai sử dụng Phương pháp THM để nguyên giai đoạn thực liên hồn cơng việc: cắt ngọn, cắt gốc, làm lá, xả mía vào thùng chứa Máy liên hợp THM dạng có lợi suất, kích cỡ máy qui mơ đồng ruộng, đường giao thơng, phù hợp với 50% diện tích vùng nguyên liệu Việt Nam tương lai Khối lượng mía ảnh hưởng lớn đến khả làm việc phận làm vận chuyển mía máy liên hợp THM, gây tượng tắc, kẹt Việc loại bỏ mía phận cắt lắp phía trước máy liên hợp THM cho hiệu vận hành không cao Do cần phải có nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm góp phần hồn thiện thiết kế, chế tạo máy liên hợp THM nguyên giai đoạn Xuất phát từ nhu cầu đó, việc thực đề tài luận án: “Nghiên cứu số thơng số phận tách ứng dụng máy liên hợp thu hoạch mía nguyên cây” nội dung nghiên cứu có tính cấp thiết phù hợp với yêu cầu thực tiễn sản xuất Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng sở khoa học q trình bẻ ngọn, tách mía; lựa chọn ngun lý, kết cấu xác định số thông số phận cơng tác ảnh hưởng đến chất lượng mía thu hoạch chi phí lượng riêng, làm sở để thiết kế, chế tạo phận bẻ ngọn, tách mía ứng dụng máy liên hợp THM nguyên giai đoạn Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu trình tách mía máy liên hợp THM nguyên giai đoạn 3.2 Phạm vi nghiên cứu - Các nghiên cứu tập trung vào xác định mơ hình thơng số ảnh hưởng đến việc tách mía, với giả thiết: + Xét mía trạng thái tiêu biểu, đoạn thẳng, mía có hình trịn đường kính đồng đều; ngọn, thân mía vật liệu liên tục đẳng hướng; + Bỏ qua trường hợp mía có thân cong; + Bỏ qua tượng mía bị trượt q trình lơ phận tách mía kéo đi; - Giống mía sử dụng nghiên cứu thực nghiệm: Roc 22; - Khơng nghiên cứu lại đặc tính, ảnh hưởng số yếu tố đầu vào có cơng trình nghiên cứu ngồi nước thực hiện, kế thừa số thơng số: đặc tính cơ, lý mía, khe hở lơ kẹp, đường kính lô Nội dung nghiên cứu ND1 Xác định nguyên lý làm việc phận tách mía; ND2 Xây dựng mơ hình lý thuyết, xác định ảnh hưởng số thơng số đến hiệu q trình tách mía; ND3 Nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố xác định ảnh hưởng số thơng số đến q trình tách mía ND4 Nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố tối ưu hóa q trình tách mía Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 5.1 Ý nghĩa khoa học - Đề xuất nguyên lý cho cấu bẻ mía phận tách máy liên hợp THM nguyên - Xây dựng sở lý thuyết để mô phỏng, khảo sát số thơng số kỹ thuật chính: Vận tốc cấp (Vk), số động học (), mật độ mía (q), khoảng cách tâm lô bẻ (Lm) ảnh hưởng đến hiệu trình tách mía: tỷ lệ tạp chất (), tỷ lệ tổn thất () chi phí lượng riêng (Ne) - Kết nghiên cứu bổ sung sở liệu máy liên hợp THM tài liệu tham khảo hữu ích lĩnh vực khí nơng nghiệp 5.2 Ý nghĩa thực tiễn - Góp phần hồn thiện thiết kế chế tạo máy liên hợp THM nguyên giai đoạn - Kết nghiên cứu bước đầu ứng dụng để hoàn thiện thiết kế chế tạo máy liên hợp THM nguyên SHC-0,2A, sản phẩm dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cấp nhà nước mã số DAĐL.CNN.11/15, máy vận hành thực tế sản xuất Sơn La (năm 2019) Những đóng góp luận án - Đề xuất nguyên lý bẻ mía phận tách máy liên hợp THM nguyên giai đoạn - Xây dựng mơ hình động lực học biến dạng uốn mía để khảo sát ảnh hưởng số thông số lý thuyết làm sở cho việc thiết kế, chế tạo phận tách ứng dụng máy liên hợp THM - Xây dựng mơ hình tốn học mơ tả chuyển động thân mía khỏi phận tách Kết giải tốn mơ sở để lựa chọn thông số làm việc phận tách mía - Xác định phương trình hồi qui thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ thông số đầu vào hàm mục tiêu Từ tìm chế độ làm việc hợp lý phận tách máy liên hợp THM nguyên giai đoạn Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Qua nghiên cứu tổng quan nước, rút kết luận sau: Phương pháp thu hoạch mía máy liên hợp THM nguyên giai đoạn phù hợp với 50% diện tích mía nguyên liệu Việt Nam Hạn chế lớn phương pháp chất lượng làm việc khâu tách mía có hiệu chưa cao Do cần nghiên cứu hoàn thiện thiết kế phận tách mía phận cơng tác Ngọn mía có chiều dài trung bình 47,11cm; khối lượng xanh chiếm 16,7%, bẹ khơ chiếm 3,8% tổng khối lượng mía Ứng suất uốn tới hạn đốt đạt 9,24 Mpa, vị trí khác mía từ 46,5 MPa đến 55,85 MPa Kết nghiên cứu phận bẻ mía theo nguyên lý biến dạng toàn để ứng dụng máy liên hợp THM nguyên công bố cho thấy tỷ lệ chưa gãy mức cao, lên tới 15%; tốc độ vịng quay lơ cấp liệu 305vg/ph; lơ bẻ 520vg/ph Kết nghiên cứu tác giả ngồi nước q trình tách mía số thơng số phù hợp: sử dụng cáp thép làm bóc; chiều dài bóc 98125mm; tốc độ vịng quay lơ bóc 8731000vg/ph; tốc độ vịng quay lơ cấp liệu 267305vg/ph tương đương với vận tốc cấp từ 35m/s Tuy nhiên chưa có cơng trình nghiên cứu đồng thời tách bẻ 1.2 Đề xuất nguyên lý phận bẻ mía Trên sở kết nghiên cứu tổng quan, Luận án đề xuất sơ đồ nguyên lý phận bẻ hình 1.1 a) b) Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý phận bẻ Cây mía cịn ngun ngọn; Cặp lô kẹp giữ; lô bẻ Nguyên lý làm việc phận bẻ mía sau: - Khi mía cấp vào phận tách mía, vận tốc lơ tách lô bẻ cao nhiều vận tốc lơ kẹp, bị lơi phía gốc mía kéo giật khỏi thân - Các mía khơ, mía già bị bóc khỏi thân trước tiên Các mía non phần bị tách sau bóc phá vỡ liên kết bẹ với thân phần non khó tách khỏi mía - Do vận tốc lơ tách lớn nhiều so với vận tốc lô kẹp nên non phần bị đẩy ngược lại phía gốc Một số non bị bóc theo lơ Tùy thuộc vào xác suất bị kéo lên phía phía Đồng thời với lá, mía bị kéo theo (hình 1.1a) Q trình bẻ xảy lúc mía bị kẹp cứng lô kẹp khớp ngàm lực kéo bóc với mía đủ lớn để bẻ gãy mía - Trong trường hợp lực kéo mía khơng đủ lớn, mía có xu hướng uốn cong vượt vào vùng va đập đỉnh bắt bóc Lúc đỉnh bắt bóc tác động trực tiếp lên mía gây biến dạng uốn (hình 1.1b) làm gãy mía Theo nguyên lý làm việc phận bẻ trên, thấy, để tạo điều kiện thuận lợi cho việc bẻ mía phải làm tồn thân mía từ dóng trở xuống Do phải nghiên cứu đồng thời q trình tách bẻ Như phận tách mía gồm mơ đun: mơ đun tách mô đun bẻ 1.3 Định hướng nhiệm vụ nghiên cứu Trên sở nghiên cứu tổng quan tách mía, luận án xác định nguyên lý làm việc phận tách mía nghiên cứu để ứng dụng máy liên hợp THM nguyên giai đoạn Nhiệm vụ nghiên cứu luận án cần quan tâm giải bao gồm: khảo sát q trình tách mía mía cịn ngun ngọn; khảo sát động học, động lực học q trình bẻ mía; nghiên cứu thực nghiệm để xác định số thông số tối ưu phận tách ngọn, mía Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Áp dụng nguyên lý D’Alembert để lập phương trình cân động lực học phân tố mía thân mía hệ tọa độ Đề các, hệ tọa độ cực Sử dụng chương trình máy tính để giải hệ phương trình vi phân lập, mô khảo sát ảnh hưởng số thông số 2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố Luận án sử dụng phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố để nhận diện sơ quy luật tương tác mức độ ảnh hưởng thông số đến tiêu, làm sở để xác định khoảng nghiên cứu, khoảng biến thiên, mức biến thiên thích hợp Trong nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố cần cố định yếu tố khác, thay đổi yếu tố đầu vào để xác định ảnh hưởng đến tiêu đầu Khoảng biến thiên mức sở xác định qua kết nghiên cứu lý thuyết qua thí nghiệm thăm dị mơ hình nghiên cứu, thí nghiệm lặp lại lần Áp dụng chương trình Table curve để xử lý kết tính tốn Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn Student Áp dụng tiêu chuẩn Fisher để kiểm tra tính tương thích mơ hình tốn Ảnh hưởng yếu tố vào tiêu trình bày dạng đồ thị Tiến hành đánh giá, phân tích mức độ ảnh hưởng yếu tố tới hàm tiêu sở phương trình thực nghiệm đồ thị cho phép để đưa vào thực nghiệm đa yếu tố 2.2.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố Căn vào nhiệm vụ nghiên cứu đặt chương luận án, mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định ảnh hưởng số thơng số tới tiêu đánh giá hiệu làm việc phận tách mía máy liên hợp THM nguyên giai đoạn: tỷ lệ tạp chất, tỷ lệ tổn thất, chi phí lượng riêng Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ tối ưu phận tách mía Mơ hình nghiên cứu thể hình 2.1 X1 X2 X3 Y1 CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG TÁCH NGỌN VÀ LÁ MÍA Y2 Y3 X4 Hình 2.1 Sơ đồ mơ hình nghiên cứu Căn vào sơ đồ mơ hình nghiên cứu hình 2.1, Luận án chọn phương án quy hoạch thực nghiệm bậc hợp thành dạng Bn theo chuẩn D tối ưu có ưu điểm: Xây dựng đơn giản, thông số biến đổi mức, giá trị định thức lớn nên sai số thấp, số thí nghiệm nhỏ (Ntt = 2n + 2n = 24) Với ba mức biến đổi thông số vào, cho phép thực nhanh, gọn toàn kế hoạch thực nghiệm khoảng thời gian ngắn Mơ hình hồi qui xác định thơng qua chương trình Matlab 2.2.3 Phương pháp tối ưu hóa hàm mục tiêu Luận án sử dụng phương pháp giải tốn thương lượng tìm cực trị có điều kiện để xác định thơng số tối ưu phận tách mía 2.3 Phương pháp thu thập thông tin Luận án sử dụng phương pháp thu thập thông tin qua nguồn thứ cấp sơ cấp để có thơng tin tình hình sản xuất mía giới, Việt Nam kết nghiên cứu lĩnh vực có liên quan Chương NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA BỘ PHẬN TÁCH NGỌN VÀ LÁ MÍA 3.1 Q trình tách mía bóc Q trình tách mía bóc mơ tả hình 3.1 - Chiều dài qt bóc thân mía xác định sau: =2 √1 − + − (3.1) Trong đó: : Chiều dài quét bóc (m); R1: bán kính đỉnh bóc (m); k: Tỷ số chiều cao đặt lơ bóc; : Chỉ số động học Hình 3.1 Q trình tách khỏi thân mía Lơ bóc; Răng bóc; Cây mía - Hệ số quét lặp bóc xác định theo cơng thức: = Trong đó: √1 − + 2.Z − (3.2) , mm : Hệ số quét lặp; Z: Số hàng bóc chu vi đường kính lơ; : Chỉ số động học; k: Tỷ số chiều cao đặt lơ bóc; Điều kiện để tách mía khỏi thân cây: - Chiều dài qt thân mía bóc phải ln lớn chiều dài dóng mía, 100180mm; - Tần suất qt trung bình, hệ số quét lặp trung bình phải đủ lớn; - Lực tác động đầu vào thân mía phải đủ lớn để chọc thủng bẹ không làm tổn thương thân mía Với điều kiện trên, tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố động học đến q trình tách mía bóc 3.2 Ảnh hưởng yếu tố động học đến q trình tách mía bóc 3.2.1 Ảnh hưởng tỷ số chiều cao đặt lơ bóc số động học đến chiều dài quét Mối quan hệ chiều dài quét bóc tỷ số chiều cao đặt lô số động học thể hình 3.2 Theo hình 3.2, tỷ số chiều cao đặt lô (k) tăng chiều dài quét giảm Với giá trị khác 250 số động , 3.0 học () mức độ 3.5 , 200 , 4.0 biến thiên chiều , 4.5 150 dài quét theo tỷ số 5.0 , 5.5 , 100 chiều cao đặt lô , 6.0 khác Chỉ số , 6.5 50 , 7.0 động học tăng đường đặc tính , , 0.4 , 0.5 , 0.6 , 0.7 , 0.8 0.9 dốc có nghĩa mức k độ giảm chiều dài Hình 3.2 Ảnh hưởng tỷ số chiều cao đặt lơ bóc đến chiều dài qt bóc 11 Lập hệ phương trình cân lực theo phương x, y mô men ta có - Phương trình cân lực theo phương x ta có: − − + − +( + ) + − 2 −( + ) + − = ; (3.3) - Phương trình cân lực theo phương y ta có: ) − − − − +( + + 2 ) +( + + + = ; (3.4) - Phương trình cân mơ men lấy tâm phân tố ds: + − + + + − =0 (3.5) Từ phương trình trên, qua biến đổi ta hệ phương trình vi phân mơ tả biến dạng uốn mía sau: − + +2 − + ( ) ( ) − + ( ) + − = = ( ) (a) (b) (3.6) Hệ phương trình giải phương pháp runge-kutta dựa phần mềm mở Matlab với điều kiện biên Tại s=0 Cây mía kẹp dạng ngàm nên ta có: = 0; Tại s=l; Tại t=0; = 0; ( = 0) = 0; = 0; ( = 0) = = 0; = 0; = 0; (3.7) =0 3.3.3 Điều kiện bẻ gãy mía Ứng suất uốn phân bố đối xứng so với tâm tiết diện mía Giá trị tuyệt đối ứng suất phía trên, phía tính theo công thức: Giá trị tuyệt đối ứng suất mặt mặt | | = −4 (3.8) 12 | | = +4 (3.9) Trong ds đường kính dóng mía điểm xét Ngọn mía thơng thường bị bẻ gãy vịng sinh trưởng nhận xét trên, vật liệu đốt dóng mía loại vật liệu giịn q trình bẻ gãy khơng qua giai đoạn biến dạng dẻo vùng ứng suất kéo điều kiện bẻ gãy thân mía ứng suất kéo vượt qua giới hạn bền hay = >[ +4 ] (3.10) Trong [ ] ứng suất bền kéo vòng sinh trưởng 3.4 Khảo sát mơ q trình bẻ mía 3.4.1 Thuật tốn mơ Để giải hệ phương trình (3.6) ta sử dụng phương pháp sai phân, chia nhỏ cánh thành n phần có độ dài ℎ = ; Các nút đánh số thứ tự từ đến n nút vị trí ngàm kẹp Phương trình (3.6) viết dạng: = = −2 [− +2 − ( − ) + ( ( ) + ) + + ] − ( (a) ) (b) (3.11) Đây hệ phương trình vi phân bậc Phương trình (3.11a) theo biến t phương trình (3.11b) theo φ 3.4.2 Khảo sát trình động Sử dụng phần mềm Matlab giải hệ phương trình vi (3.11), Sau tiến hành mơ máy tính, kết thể hình 3.6, 3.7 Qua đồ thị ta thấy, giai đoạn đầu trình động, đỉnh bẻ tác dụng vào mía làm cong mía vị trí đập có mơ men uốn lớn Tuy nhiên theo thời gian lực qn tính q trình động so với mô men đàn hồi không đáng kể trình uốn gần giống với trình uốn tĩnh 13 300 0.5 , ms 1.0 , ms 1.5 , ms 2.0 , ms 2.5 , ms 3.0 , ms 3.5 , ms 4.0 , ms 4.5 , ms 5,0 ms 0.14 , , ms 0.5 , ms 1.0 , ms 1.5 , ms 2.0 2.5 , ms , ms 3.0 , ms 3.5 4.0 , ms 4.5 , ms 5,0 ms , 0.1 Y,m 0.08 , 0.06 , 200 150 Muon, Nm 0.12 , 250 100 50 0.04 , , 0.02 -50 -0.02 , -100 , 0.05 , 0.1 , 0.15 , 0.25 , 0.2 , 0.3 , 0.35 0.1 , 0.05 , s,m Hình 3.6 Dịch chuyển thẳng đứng theo chiều dài thời gian khác 0.15 , s,m 0.2 , 0.25 , 0.3 , Hình 3.7 Mơ men uốn theo thời gian điểm khác mía 3.4.3 Khảo sát q trình tĩnh Hệ phương trình mơ tả biến dạng tĩnh mía sau: + =0 − + + =0 (3.12) Sử dụng phần mềm Matlab để giải hệ phương trình (3.12), sau mơ máy tính ta kết 80 50 40 18 27 36 45 54 63 72 81 90 25 20 ,Mpa 60 Mu,Nm 30 18 27 36 45 54 63 72 81 90 70 15 30 10 20 10 0 50 100 150 200 s,mm 250 300 350 400 0 50 100 150 200 s,mm 250 300 350 400 Hình 3.8 Mơ men uốn Hình 3.9 Ứng suất uốn mía theo chiều dài mía góc mía theo chiều dài góc quay quay khác bẻ khác bẻ Theo hình 3.8, Khi góc quay bẻ nhỏ, đồ thị mô men uốn đường bậc nhất, tỷ lệ nghịch với chiều dài Khi góc quay bẻ lớn, đồ thị mô men uốn đường cong tỷ lệ nghịch với chiều 14 dài Chiều dài mía khoảng 250350mm mơ men uốn mía 0 Theo hình 3.9, với góc quay bẻ ngọn, ứng suất uốn mía nhỏ chiều dài mía khoảng 250350mm Ứng suất uốn tỷ lệ nghịch với chiều dài mía tỷ lệ thuận với góc quay bẻ 30 0.05 , 25 0.1 , , 0.15 Y,m max,Mpa 20 15 0.2 , 0.25 , 0.3 , 10 , 0.35 0.4 , 0.45 , 0.2 , 0.4 , , 0.6 0.8 , O 1.2 , 1.4 , 1.6 , 0.1 , , 0.2 0.3 , X,m , 0.4 , 0.5 0.6 , Hình 3.10 Ứng suất uốn cực đại Hình 3.11 Biến dạng mía góc quay bẻ ngọn mía theo góc quay () bẻ Theo hình 3.10, đồ thị biểu diễn mối quan hệ ứng suất cực đại mía với góc quay bẻ nhánh parabol Ứng suất uốn cực đại mía tỷ lệ thuận với góc quay bẻ Ứng suất uốn cực đại mía đạt giá trị lớn góc quay bẻ 1,4 Theo hình 3.12, giá trị Rd ứng suất cực đại nghịch biến với ΔXd Điều có nghĩa khoảng cách từ lô bẻ đến lô kẹp nhỏ ứng suất cực đại tăng Đồng thời Rd tăng ứng suất cực đại giảm vùng giá trị nhỏ ΔXd, Tuy nhiên thực tế, khơng thể giảm ΔXd q nhỏ đạt giá trị max điểm “mặt trăng” (điểm dễ gãy mía) vượt qua điểm kẹp Giá trị ΔXd cần xác định thực nghiệm để vị trí kẹp (nơi có , ứng suất cao nhất) gần với “mặt trăng” 15 22 45 100 150 200 250 300 40 35 30 40 50 60 70 80 21.5 , max,Mpa max,Mpa 21 30 25 , 20.5 20 20 15 10 0.1 , , 0.15 0.2 , , 0.25 Xd,mm , 0.3 0.35 , , 0.4 19.5 , 100 120 140 160 180 200 Rd,mm 220 240 260 280 300 Xd, m Hình 3.12 Ảnh hưởng ΔXd với Hình 3.13 Ảnh hưởng Rd với Rd khác tới ứng suất cực đại giá trị Δhd tới ứng suất cực đại Theo hình 3.13, khoảng giá trị Rd = 140÷200mm ứng suất cực đại đạt giá trị lớn Với giá trị Δhd có giá trị Rd mà ứng suất đạt cực đại Tuy nhiên để đảm bảo kết cấu máy phù hợp, lựa chọn Rd =150mm Δhd = 60mm 3.5 Xây dựng mơ hình khảo sát q trình bay mía sau khỏi phận tách mía 3.5.1 Xây dựng mơ hình chuyển động (bay) thân mía Q trình bay thân mía chia thành giai đoạn: - Giai đoạn 1: Khi thân mía cịn tì vào lơ cuối Do tác dụng lực trọng trường lệch khỏi điểm tỳ thân mía với lơ nên mía chịu mơ men xoay mía Đồng thời trọng tâm mía chuyển động xuống phía - Giai đoạn 2: Khi tồn thân mía khỏi lơ vận chuyển cuối Tồn mía quay rơi tự Phương trình chuyển động phía giai đoạn có dạng sau: ̈ =− ± ̈ =− ∓ + (3.13) ̈ = Trong đó: m - khối lượng thân mía (kg); Jm – Mơ men qn tính theo trục ngang tâm thân mía (kg.m2); lx – khoảng cách MB (m); 16 Nm – phản lực pháp tuyến lên thân mía điểm B (N); G =mg – trọng lượng thân mía (N) Tại phương trình (3.13), dấu phụ thuộc vào hướng lực ma sát Khi vận tốc theo dọc thân mía nhỏ vận tốc trống quay lực ma sát theo hướng sang trái ngược lại Từ hệ phương trình (3.13), sau biến đổi ta thu hệ phương trình vi phân ẩn mơ tả chuyển động mía pha sau: ̇ − ̇ − ̇ − ̇ =0 ̈ − ̈ −2 ̇ ̇ −2 ̇ ̇ ̈ − ̈ − − + ̇ ̇ =0 (3.14) Như hệ phương trình (3.14) hệ phương trình vi phân ẩn , , giải theo phương pháp Runge-Kutta Vy XA,YA m N Nm.f , XM,YM B ω M Vx G x O y Hình 3.14 Sơ đồ chuyển động thân mía pha Phương trình chuyển động mía giai đoạn Ở giai đoạn mía chuyển động rơi tự có tác dụng lực trọng trường Phương trình chuyển động mía sau X M X M X M t Y M Y M YM t M M t gt 2 (3.15) 17 Trong đó: X M , X M , YM , YM giá trị tọa độ vận tốc trọng tâm mía cuối giai đoạn M , M - góc xoay vận tốc góc thân mía cuối giai đoạn 3.5.2 Mô quĩ đạo chuyển động thân mía Áp dụng phương pháp Runge-Kutta với trợ giúp phần mềm Matlab để giải hệ phương trình (3.14) Kết mô quĩ đạo chuyển động thân mía sau khỏi phận tách thể hình 3.15 Theo kết mơ hình 3.15, lúc khỏi phận tách lá, quĩ đạo gốc mía gần trùng Điểm bay xa thân mía từ 2,5 4,5m Qua kết mơ phỏng, ta xác định vị trí đặt rơ mooc để thu gom thân mía đảm bảo giảm tổn thất mía Theo hình 3.16, vận tốc ban đầu tăng gốc mía bay cao xa Tuy nhiên để thân mía khơng bay khỏi rơ mooc vận tốc ban đầu phải nằm khoảng 36m/s, điểm bay xa gốc, mía từ 26m Khi vận tốc ban đầu >6 m/s mía bay xa q m chiều cao m -1.5 , -1 2.0 , 3.0 , 4.0 , 5.0 , 6.0 , , 6.0 8.0 , -1 -0.5 , -0.5 , Y,m Y,m 0 0.5 , 0.5 , 1 1.5 , -1 X, m Hình 3.15 Quỹ đạo chuyển động thân mía 1.5 , -1 X,m Hình 3.16 Quỹ đạo chuyển động gốc mía vận tốc ban đầu V0 khác Kết luận chương Quá trình tách mía phụ thuộc nhiều vào số động học λ tỷ số chiều cao đặt lô k Kết khảo sát lý thuyết cho thấy, để đảm bảo điều kiện 18 tách mía λ 3,5 k5m/s tỷ lệ tạp chất