Nghiên cứu phát triển đầu ép côn máy ép thanh củi trấu chịu mòn, nhiệt

MỤ C LỤ C XÁC NHẬ N CỦ A CÁN BỘ HƯ Ớ NG DẪ N i LÝ LỊCH KHOA HỌ C ii LỜ I CAM KẾ T iii LỜ I CẢ M Ơ N iv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾ T TẮ T x MỤ C LỤ C HÌNH Ả NH xi DANH SÁCH CÁC BẢ NG xiv Chư ng 1: GIỚ I THIỆ U .1 Mụ c tiêu đ ề tài .3 Nộ i dung nghiên u .3 Phạ m vi giớ i hạ n nghiên u 4 Luậ n đ iể m mớ i củ a đ ề tài Phư ng pháp nghiên u .4 Bố cụ c củ a luậ n vă n tố t nghiệ p .5 Chư ng 2: TỔ NG QUAN 2.1 Trấ u 2.2 Máy ép củ i trấ u cấ u trụ c vít 2.2.1 Vai trò c nă ng 2.2.2 Sơ đ đ ộ ng 2.2.3 Sơ đ nguyên lý 2.2.4 Ư u đ iể m 2.2.5 Như ợ c đ iể m vii 2.3 Đ ầ u ép côn 10 2.3.1 Hình ng đ ầ u ép .10 2.3.2 Vậ t liệ u phư ng pháp chế tạ o 11 2.3.3 Đ iề u kiệ n làm việ c ng hỏ ng 12 2.4 Các nghiên u liên quan đ ề tài 13 2.4.1 Các nghiên u nư c 13 2.4.2 Các nghiên u nư c 18 2.4.3 Kế t luậ n 20 Chư ng 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾ T 21 3.1 Phư ng pháp phầ n tử hữ u hạ n (FEM) .21 3.2 Phân tích phầ n tử hữ u hạ n (FEM) cho toán tiế p xúc 3D 24 3.3 Lý thuyế t hiệ n tư ợ ng mòn 30 3.4 Các loạ i vậ t liệ u chịu mòn – chịu nhiệ t .33 3.4.1 Các thuộ c tính củ a vậ t liệ u chịu mòn .33 3.4.2 Các thuộ c tính củ a vậ t liệ u chịu nhiệ t 34 Chư ng 4: XÁC Đ ỊNH VẬ T LIỆ U Đ Ầ U ÉP CƠN 37 CHỊU MỊN, NHIỆ T .37 4.1 Lự a chọ n vậ t liệ u đ ầ u ép chịu mịn, nhiệ t 37 4.1.1 Các yêu cầ u củ a đ ầ u ép côn .37 4.1.2 Cơ sở lự a chọ n vậ t liệ u thích hợ p 37 4.2 Xác đ ịnh vậ t liệ u chịu mòn, nhiệ t phù hợ p 38 4.2.1 Mô hình tốn 38 4.2.2 Chọ n vậ t liệ u chế tạ o đ ầ u ép 39 4.2.3 Áp đ ặ t đ iề u kiệ n biên .41 4.2.4 Kế t phân tích mơ hình vậ t liệ u 42 viii 4.2.5 Nhậ n xét kế t phân tích vậ t liệ u 48 Chư ng 5: CẢ I TIẾ N HÌNH DẠ NG Đ Ầ U ÉP CÔN 50 5.1 Các phư ng án thiế t kế hình dáng đ ầ u ép 51 5.2 Phân tích đ ánh giá phư ng án .56 5.2.1 Phân tích đ ánh giá phư ng án – Côn bậ c 56 5.2.2 Phân tích đ ánh giá phư ng án – Fillet 59 5.2.3 Phân tích đ ánh giá phư ng án – Bo cung .61 5.2.4 Phân tích đ ánh giá phư ng án - Bo cung – côn 63 5.2.3 Phân tích đ ánh giá phư ng án - Bo cung – côn – tă ng chiề u dài 65 5.2.4 Phân tích tổ ng hợ p kế t .67 5.3 Nhậ n xét kế t phân tích phư ng án hình ng đ ầ u ép 68 Chư ng 6: KẾ T LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ 71 6.1 Kế t luậ n .71 6.2 Hư ng nghiên u phát triể n .71 TÀI LIỆ U THAM KHẢ O .73 PHỤ LỤ C 75 ix DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾ T TẮ T ASABE American Society of Agricultural and Biological Engineers CAD Computer Aided Design Đ H SPKT Đ i Họ c Sư Phạ m Kỹ Thuậ t FEM Finite Element Method FIA Fundaraising Institute Australia PP PTHH Phư ng pháp Phầ n Tử Hữ u Hạ n x MỤ C LỤ C HÌNH Ả NH Hình 1.1: Các ứ ng dụ ng củ a vỏ trấ u Hình 1.2: Thanh củ i trấ u than trấ u Hình 1.3: Lò sư i lò hơ i đ ố t bằ ng củ i trấ u .2 Hình 2.1: Thành phầ n hạ t lúa Hình 2.2: Sơ đ đ ộ ng máy ép kiể u trụ c vít Hình 2.3: Sơ đ nguyên lý máy ép kiể u trụ c vít Hình 2.4: Máy ép củ i trấ u bằ ng cấ u trụ c vít .9 Hình 2.5: Hình ng khn ép củ a máy ép trấ u trụ c vít 10 Hình 2.6: Hình ng đ ầ u ép côn 11 Hình 2.7: Quy trình đ úc kim loạ i bằ ng khuôn cát 12 Hình 2.8: Trụ c vít đ ầ u ép bị mòn 12 Hình 2.9: Trụ c vít trư c sau bị mịn .13 Hình 2.10: Chế tạ o thân trụ c vít 14 Hình 2.11: Chu kỳ nhiệ t luyệ n đ ố i vớ i thép công cụ nhiệ t đ ộ cao 15 Hình 2.12: Cấ u trúc lớ p phủ bề mặ t 16 Hình 2.13: Quy trình sả n xuấ t gạ ch ceramics 16 Hình 2.14: Quan hệ giữ a hệ số ma sát vớ i số chu kỳ thí nghiệ m 17 Hình 2.15: Hình ng củ a mặ t bích diệ n tích mịn nhiề u nhấ t 17 Hình 2.16: Phân bố mịn bề mặ t khn khn dư i .18 Hình 2.17: Kế t khả o sát biế n ng ố ng lót xilanh 19 Hình 2.18: Kế t khả o sát ứ ng suấ t biế n ng ố ng lót xilanh .19 Hình 3.1: Phân tích FEM liên hệ giữ a mơ hình vậ t lý & mơ hình tốn họ c .22 Hình 3.2: Minh hoạ đ ợ c dùng cho phư ng trình 26 Hình 3.3: Sự phụ thuộ c lư ợ ng mòn U theo thờ i gian t quãng đ ng ma sát L 30 Hình 3.4: Đ thị nguyên tắ c tố c đ ộ mòn phụ thuộ c vào vậ n tố c trư ợ t 31 Hình 3.5: Quan hệ giữ a cư ng đ ộ mòn áp suấ t 32 Hình 3.6: Đ ộ ng vậ t liệ u theo cấ u trúc tế vi khả nă ng chố ng mòn 34 Hình 3.7: Đ ộ bề n nhiệ t giữ a pha thép không gỉ 35 xi Hình 4.1: Kích thư c đ ầ u ép côn biên ng thẳ ng 38 Hình 4.2: Mơ hình vậ t lý 39 Hình 4.3: Áp đ ặ t đ iề u kiệ n biên tồn mơ hình 41 Hình 4.4: Áp đ ặ t đ iề u kiệ n biên ¼ mơ hình 42 Hình 4.5: Chuyể n vị ứ ng suấ t đ ầ u ép côn bằ ng thép C45 vớ i trấ u .43 Hình 4.6: Áp suấ t pháp tuyế n mặ t phẳ ng tiế p xúc giữ a thép C45 vớ i trấ u 43 Hình 4.7: Chuyể n vị ứ ng suấ t mặ t tiế p xúc giữ a thép SUJ2 vớ i trấ u 44 Hình 4.8: Áp suấ t pháp tuyế n mặ t phẳ ng tiế p xúc giữ a thép SUJ2 vớ i trấ u 44 Hình 4.9: Chuyể n vị ứ ng suấ t đ ầ u ép côn thép SUS304 vớ i trấ u 45 Hình 4.10: Áp suấ t mặ t phẳ ng tiế p xúc giữ a thép SUS304 vớ i trấ u 45 Hình 4.11: Chuyể n vị ứ ng suấ t đ ầ u ép côn thép S32205 vớ i trấ u 46 Hình 4.12: Áp suấ t pháp tuyế n mặ t phẳ ng tiế p xúc giữ a thép S32205 vớ i trấ u 46 Hình 4.13: Chuyể n vị ứ ng suấ t mặ t tiế p xúc giữ a thép SUS410 vớ i trấ u 47 Hình 4.14: Áp suấ t mặ t phẳ ng tiế p xúc giữ a thép SUS410 vớ i trấ u 47 Hình 4.15: Biể u đ so sánh áp suấ t pháp tuyế n mặ t tiế p xúc củ a vậ t liệ u 48 Hình 5.1: Hình ng đ ầ u ép thự c tế 50 Hình 5.2: Hình ng đ ầ u ép theo phư ng án 51 Hình 5.3: Hình ng đ ầ u ép theo phư ng án 52 Hình 5.4: Hình ng đ ầ u ép theo phư ng án 53 Hình 5.5: Hình ng đ ầ u ép theo phư ng án 54 Hình 5.6: Hình ng đ ầ u ép theo phư ng án 55 Hình 5.7: Chuyể n vị ứ ng suấ t đ ầ u ép côn phư ng án – thép S32205 57 Hình 5.8: Áp suấ t pháp tuyế n mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 57 Hình 5.9: Chuyể n vị ứ ng suấ t đ ầ u ép côn phư ng án – thép SUJ2 58 Hình 5.10: Áp suấ t pháp tuyế n mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 58 Hình 5.11: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép S32205 59 Hình 5.12: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 59 Hình 5.13: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép SUJ2 60 Hình 5.14: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 .60 Hình 5.15: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép S32205 61 xii Hình 5.16: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 61 Hình 5.17: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép SUJ2 62 Hình 5.18: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 .62 Hình 5.19: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép S32205 63 Hình 5.20: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 63 Hình 5.21: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép SUJ2 64 Hình 5.22: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 .64 Hình 5.23: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép S32205 65 Hình 5.24: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 65 Hình 5.25: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép SUJ2 66 Hình 5.26: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 .66 Hình 5.27: Áp suấ t tiế p xúc theo chiề u dài đ ầ u ép phư ng án – thép S32205 67 Hình 5.28: Áp suấ t tiế p xúc theo chiề u dài đ ầ u ép phư ng án – thép SUJ2 68 xiii DANH SÁCH CÁC BẢ NG Bả ng 2.1: Vậ t liệ u thích hợ p cho khn rèn nóng 15 Bả ng 4.1: Các vậ t liệ u mớ i đ ề nghị 40 Bả ng 4.2: Các thông số vậ t lý họ c củ a vậ t liệ u 40 Bả ng 4.3: Bả ng thơng số hóa họ c củ a vậ t liệ u 41 Bả ng 4.4: Hệ số ma sát giữ a trấ u vậ t liệ u khả o sát 41 Bả ng 5.1: Thơng số kích thư c củ a đ ầ u ép côn biên ng thẳ ng 50 Bả ng 5.2: Hình ng kích thư c củ a đ ầ u ép côn phư ng án côn bậ c 52 Bả ng 5.3: Hình ng kích thư c củ a đ ầ u ép côn phư ng án Fillet 53 Bả ng 5.4: Hình ng kích thư c củ a đ ầ u ép côn phư ng án bo cung 54 Bả ng 5.5: Hình ng kích thư c phư ng án Bo cung – côn 55 Bả ng 5.6: Hình ng kích thư c phư ng án Bo cung – côn – tă ng chiề u dài 56 Bả ng 5.7: Áp lự c mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 67 Bả ng 5.8: Áp lự c mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 68 xiv Chư ng 1: GIỚ I THIỆ U Ở Việ t Nam, vỏ trấ u loạ i phế phẩ m nông nghiệ p bã mía, xơ dừ a, rơ m rạ , loạ i chấ t đ ố t quen thuộ c vớ i ngư i nông dân, đ ặ c biệ t khu vự c tỉnh đ ng bằ ng sông Cử u Long (Vĩnh Long, Sóc Tră ng, ) nơ i có sả n lư ợ ng lúa gạ o lớ n nhấ t nư c Vỏ trấ u đ ợ c sử dụ ng làm chấ t đ ố t hàng ngày đ ể đ un nấ u, hay sả n xuấ t đ ể nung gạ ch hoặ c sấ y nơng sả n Hình 1.1: Các ứ ng dụ ng củ a vỏ trấ u Tuy nhiên, vấ n đ ề vậ n chuyể n, lư u trữ , xử lý đ ố t trự c tiế p loạ i phế phẩ m nông nghiệ p thư ng đ t đ ợ c hiệ u nhiệ t thấ p tác đ ộ ng xấ u đ ế n môi trư ng Mỗ i nă m Việ t Nam có khoả ng 3.6 triệ u tấ n trấ u từ nhà máy xay xát đ ợ c thả i Do khơng có biệ n pháp xử lý nên đ a phầ n trấ u bị đ ổ xuố ng kênh rạ ch, gây ô nhiễ m làm ả nh hư ng đ ế n đ i số ng củ a ngư i dân Thêm vào đ ó mộ t lư ợ ng lớ n tro cacbon chư a đ ố t cháy hế t cầ n phả i đ ợ c xử lý tiế p Đ ể sử dụ ng hiệ u nguồ n nă ng lư ợ ng nhiệ t từ trấ u, nhà chế tạ o Việ t Nam giớ i đ ã chế tạ o máy ép sinh khố i bằ ng nhiề u cấ u ép đ ùn bằ ng trụ c vít, ép lă n, piston thủ y lự c đ ể ép ng viên nhiên liệ u nhỏ hoặ c củ i trấ u (a) Thanh củ i trấ u (b) Than trấ u Hình 1.2: Thanh củ i trấ u than trấ u Thanh củ i trấ u đ ợ c sử dụ ng nhữ ng nơ i cầ n đ ố t cháy gỗ hoặ c than đ đ ể tạ o nhiệ t Ví dụ : đ ố t cháy bế p lò, lò nung đ ể cung cấ p nă ng lư ợ ng nhiệ t cho nồ i hơ i, công nghiệ p chế biế n thự c phẩ m (như sả n xuấ t rư ợ u, tiệ m bánh, cantin, nhà hàng, sấ y nông sả n, ); xư ng sả n xuấ t lò gạ ch, nồ i nung, hay làm nhiên liệ u cho khí hóa, làm than lò; hoặ c đ i số ng hàng ngày đ un nấ u sư i ấ m (a) Lò sư i (b) Lị hơ i Hình 1.3: Lị sư i lò hơ i đ ố t bằ ng củ i trấ u 5.2.4 Phân tích đ ánh giá phư ng án - Bo cung – côn - Kế t phân tích đ ố i vớ i thép S32205 (hình 5.19): 1 NODAL SOLUTION NODAL SOLUTION APR 2014 16:55:14 STEP=1 SUB =6 TIME=1 USUM (AVG) RSYS=0 DMX =8.5249 SMX =8.5249 APR 2014 16:56:45 STEP=1 SUB =6 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =8.5249 SMN =.009056 SMX =5.81511 Y Z X Y MX Z X MN MX MN Test3 1.89442 3.78884 5.68326 7.57769 947211 2.84163 4.73605 6.63047 8.5249 !Tua de (a) Chuyể n vị Test3 009056 1.29929 2.58952 3.87976 5.16999 654173 1.94441 3.23464 4.52488 5.81511 !Tua de (b) Ứ ng suấ t Hình 5.19: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép S32205 Kế t áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 (hình 5.20): Hình 5.20: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 63 Kế t phân tích đ ố i vớ i thép SUJ2(hình 5.21): 1 NODAL SOLUTION NODAL SOLUTION APR 2014 09:52:04 STEP=1 SUB =6 TIME=1 USUM (AVG) RSYS=0 DMX =10.4221 SMX =10.4221 APR 2014 09:54:23 STEP=1 SUB =6 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =10.4221 SMN =.007956 SMX =6.41656 Y Z X Y MX Z X MN MX MN 2.31603 4.63206 6.9481 9.26413 1.15802 3.47405 5.79008 8.10611 10.4221 !Tua de Test3 007956 1.43209 2.85622 4.28036 5.70449 720023 2.14416 3.56829 4.99242 6.41656 !Tua de (a) Chuyể n vị (b) Ứ ng suấ t Hình 5.21: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép SUJ2 Kế t áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 (hình 5.22): Contact pressure plot 0.8 Case #4 0.7 0.6 Contact Pressure(MPa) Test3 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 50 100 150 200 Position x along the axis of the mold(mm) 250 Hình 5.22: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 64 5.2.3 Phân tích đ ánh giá phư ng án - Bo cung – côn – tă ng chiề u dài - Kế t phân tích đ ầ u ép phư ng án - thép S32205 (hình 5.23): 1 NODAL SOLUTION NODAL SOLUTION APR 2014 19:23:45 STEP=1 SUB =6 TIME=1 USUM (AVG) RSYS=0 DMX =15.7101 SMX =15.7101 APR 2014 19:24:10 STEP=1 SUB =6 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =15.7101 SMN =.273E-03 SMX =6.00129 Y Z X Y Z X MX MN MN MX 3.49112 6.98225 10.4734 13.9645 1.74556 5.23669 8.72781 12.2189 15.7101 !Tua de 273E-03 1.33383 2.66739 4.00095 5.33451 667053 2.00061 3.33417 4.66773 6.00129 Test4 !Tua de (a) Chuyể n vị (b) Ứ ng suấ t Hình 5.23: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép S32205 Kế t áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 (hình 5.24): Contact pressure plot 1.4 Case #5 1.2 Contact Pressure(MPa) Test4 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 Position x along the axis of the mold(mm) 250 Hình 5.24: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 65 - Kế t phân tích đ ầ u ép côn phư ng án - thép SUJ2(hình 5.25): 1 NODAL SOLUTION NODAL SOLUTION APR 2014 19:51:55 SUB =1 TIME=1 USUM (AVG) RSYS=0 DMX =16.1806 SMX =16.1806 Y Z APR 2014 19:52:23 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =16.1806 SMN =.308E-03 SMX =6.8128 Y X Z X MN MX MN MX 3.59569 7.19139 10.7871 14.3828 1.79785 5.39354 8.98923 12.5849 16.1806 !Tua de 308E-03 1.5142 3.02808 4.54197 6.05586 757252 2.27114 3.78503 5.29891 6.8128 Test4 !Tua de (a) Chuyể n vị (b) Ứ ng suấ t Hình 5.25: Kế t chuyể n vị ứ ng suấ t phư ng án – thép SUJ2 Kế t áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 (hình 5.26): Contact pressure plot 1.4 Case #5 1.2 Contact Pressure(MPa) Test4 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 200 Position x along the axis of the mold(mm) 250 Hình 5.26: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 66 5.2.4 Phân tích tổ ng hợ p kế t Kế t ứ ng suấ t áp lự c tiế p xúc củ a ba phư ng án đ ố i vớ i thép S32205 đ ợ c tổ ng hợ p sau (bả ng 5.7) Bả ng 5.7: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép S32205 Phư ng án Áp lự c pháp tuyế n (max) N/mm2 Côn bậ c 1.045 Fillet 0.829 Bo cung 0.884 Bo cung – côn 0.691 Bo cung – côn – tă ng chiề u dài 1.287 Đ ầ u ép côn biên ng thẳ ng 1.127 Kế t áp lự c pháp tuyế n mặ t tiế p xúc củ a nă m phư ng án hình ng so vớ i hình ng đ ầ u ép côn biên ng thẳ ng đ ố i vớ i thép duplex S32205 sau (hình 5.27): Hình 5.27: Áp suấ t tiế p xúc theo chiề u dài đ ầ u ép phư ng án – thép S32205 67 Áp suấ t mặ t tiế p xúc củ a nă m phư ng án đ ố i vớ i thép SUJ2 đ ợ c tổ ng hợ p sau (bả ng 5.8) Bả ng 5.8: Áp suấ t mặ t tiế p xúc phư ng án – thép SUJ2 Phư ng án Áp lự c (max) MPa Côn bậ c 1.375 Fillet 1.039 Bo cung 0.993 Bo cung – côn 0.792 Bo cung – côn – tă ng chiề u dài 1.211 Đ ầ u ép côn biên ng thẳ ng 1.127 Kế t áp suấ t mặ t tiế p xúc củ a phư ng án hình ng so vớ i hình ng đ ầ u ép biên ng thẳ ng đ ố i vớ i thép SUJ2 sau (hình 5.28): Hình 5.28: Áp suấ t tiế p xúc theo chiề u dài đ ầ u ép phư ng án – thép SUJ2 5.3 Nhậ n xét kế t phân tích phư ng án hình ng đ ầ u ép 68 Phư ng án (Côn bậ c): phư ng án này, đ oạ n côn thẳ ng đ ợ c thay bằ ng hai đ oạ n ngắ n vớ i góc đ ầ u vào 40, góc đ oạ n thứ tiế p giáp vớ i đ oạ n trụ thẳ ng 20 Từ kế t khả o sát áp suấ t pháp tuyế n thép S32205 thép SUJ2 (hình 5.8, 5.10) cho thấ y vị trí góc lớ n hơ n áp suấ t lớ n, đ oạ n có góc nhỏ áp suấ t giả m Ở giữ a hai đ oạ n côn, vị trí x = 126 mm, có thay đ ổ i tiế t diệ n đ ộ t ngộ t dẫ n đ ế n tă ng áp suấ t pháp tuyế n vị trí Như vậ y, nế u thiế t kế đ ầ u ép có góc lớ n tạ o đ ợ c áp lự c ép lớ n, nhiên theo lý thuyế t ma sát mài mòn tă ng áp suấ t pháp tuyế n gây bấ t lợ i cho chi tiế t làm tă ng đ ộ mài mòn Phư ng án (Fillet): từ phư ng án dễ nhậ n thấ y nế u tạ i giao đ iể m giữ a hai đ oạ n côn ngắ n có tiế t diệ n góc thay đ ổ i đ ộ t ngộ t làm tă ng áp suấ t vị trí Do đ ó phư ng án đ ợ c thay đ ổ i bằ ng cách bo cung tạ i vị trí giao giữ a hai đ oạ n côn Theo biể u đ kế t áp suấ t pháp tuyế n củ a phư ng án (hình 5.12, 5.14) bo cung hai đ oạ n côn đ ã làm giả m đ ợ c áp suấ t pháp tuyế n Tuy nhiên, bán kính cung nhỏ (R = 450mm) chư a phù hợ p nên áp suấ t tạ i vị trí giả m ng chư a đ kể , áp suấ t tác dụ ng lên đ ầ u ép không đ ề u Phư ng án (Bo cung): Đ ể khắ c phụ c tồ n tạ i củ a phư ng án 2, phư ng án nhằ m khả o sát thay đ ổ i hồn tồn đ oạ n thẳ ng thành đ oạ n bo cung có bán kính lớ n (R = 2600mm) Góc đ oạ n trấ u bắ t đ ầ u đ i vào lớ n góc gầ n đ oạ n trụ nhỏ Kế t khả o sát phư ng án hình 5.16 đ ố i vớ i thép S32205 hình 5.18 đ ố i vớ i thép SUJ2 cho thấ y biên ng bo cung kế t hợ p lự a chọ n góc nhỏ có lợ i hơ n so vớ i biên ng côn bậ c Áp suấ t giả m triệ t đ ể từ giữ a chiề u dài đ ầ u ép cho tớ i gầ n đ oạ n trụ thẳ ng Tuy nhiên ợ c đ iể m phư ng án áp suấ t đ ầ u vào vẫ n lớ n hơ n nhiề u so vớ i đ ầ u ép biên ng côn thẳ ng ban đ ầ u, nế u mòn nhiề u phía đ ầ u vào dẫ n đ ế n hư hỏ ng nhanh Phư ng án (Bo cung – côn): qua kế t áp suấ t pháp tuyế n đ ã khả o sát ba phư ng án ta thấ y rằ ng đ ầ u ép có hình ng thẳ ng hồn tồn hoặ c bo cung hồn tồn có nhiề u ợ c đ iể m chư a khắ c phụ c đ ợ c áp suấ t pháp tuyế n hai vị trí đ ầ u ép bị mài mịn Do vậ y phư ng án tiế p tụ c khả o sát trư ng hợ p hình ng kế t hợ p giữ a bo cung đ oạ n Kế t tính tốn mơ phỏ ng áp 69 suấ t pháp tuyế n theo phư ng án cho hai loạ i thép (hình 5.20, 5.22) cho thấ y, tạ i vị trí trấ u bắ t đ ầ u vào đ ầ u ép, áp suấ t xấ p xỉ bằ ng so vớ i biên ng cũ Vị trí trấ u gầ n khỏ i đ ầ u ép vị trí x = 25 ÷ 50 mm, áp suấ t có tă ng trở lạ i ng vẫ n nhỏ hơ n so vớ i biên ng côn thẳ ng ban đ ầ u Phư ng án (Bo cung – côn – tă ng chiề u dài): Phư ng án số nhằ m khả o sát áp suấ t pháp tuyế n tă ng chiề u dài đ ầ u ép côn.Trong phư ng án này, đ oạ n bo cung côn bị giả m chiề u dài đ kể chiề u dài củ a đ oạ n trụ thẳ ng tă ng lên Kế t tính tốn mơ phỏ ng cho hai vậ t liệ u (hình 5.24 hình 5.26) cho thấ y, tă ng chiề u dài đ ầ u ép làm cho áp suấ t phía trấ u đ i vào tă ng lên lớ n hơ n rấ t nhiề u so vớ i biên ng côn thẳ ng Đ iề u phù hợ p vớ i lý thuyế t đ ã nêu chư ng (hình 3.3) Như vậ y, đ ầ u ép có biên ng bậ c vớ i góc thay đ ổ i dẫ n tớ i áp suấ t tă ng không liên tụ c giữ a hai đ oạ n Thay hồn tồn đ oạ n côn thẳ ng hoặ c bo cung giữ a hai đ oạ n côn bằ ng cách bo cung vớ i bán kính lớ n, kế t hợ p giả m góc tớ i gầ n đ oạ n trụ thẳ ng giúp giả m áp suấ t pháp tuyế n Tuy nhiên, chiề u dài củ a đ ầ u ép ngắ n, góc q nhỏ rấ t khó đ iề u chỉnh gây khó khă n cho trình chế tạ o Nế u tă ng chiề u dài đ ầ u ép côn, nên đ iề u chỉnh tă ng chiề u dài củ a đ oạ n bo cung côn đ ể giả m áp suấ t pháp tuyế n đ ầ u vào Ngồi ra, kế t hợ p gia cơng thêm rãnh trịn đ ể giả m áp suấ t đ oạ n trấ u đ ợ c đ ịnh hình, giúp nhiệ t khói nhanh hơ n Kế t tổ ng hợ p (hình 5.27 5.28) hai trư ng hợ p thép S32205 SUJ2, phư ng án kế t hợ p biên ng bo cung góc cơn, góc giả m từ 110 đ ế n 20 áp suấ t mặ t tiế p xúc giả m rõ nhấ t, đ ó giả m đ ợ c ma sát mài mòn tố t nhấ t Càng gầ n phầ n trụ thẳ ng áp lự c gầ n bằ ng So sánh kế t hai trư ng hợ p vậ t liệ u, phư ng án có kế t nhỏ hơ n so vớ i phư ng án lạ i Bả ng áp suấ t mặ t tiế p xúc (bả ng 5.7 bả ng 5.8), so sánh hai loạ i vậ t liệ u thép S32205 thép SUJ2 tư ng ứ ng vớ i phư ng án hình ng cho thấ y, phư ng án có giá trị áp suấ t pháp tuyế n (pmax) nhỏ nhấ t Kế t luậ n: Chọ n phư ng án phư ng án có hình ng thích hợ p nhấ t giúp giả m mài mòn đ ầ u ép côn 70 Chư ng 6: KẾ T LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ 6.1 Kế t luậ n Đ ề tài “Nghiên u phát triể n đ ầ u ép côn máy ép củ i trấ u chịu mòn, nhiệ t” đ ã khả o sát, tính tốn mơ phỏ ng đ ể xác đ ịnh đ ợ c loạ i vậ t liệ u kế t cấ u hình ng phù hợ p cho đ ầ u ép côn Qua nghiên u này, xác đ ịnh vậ t liệ u đ ể tă ng tính chịu mịn, nhiệ t cho đ ầ u ép vậ t liệ u có đ ộ ng cao chịu mòn tố t hơ n vậ t liệ u có đ ộ ng thấ p, loạ i thép hợ p kim phù hợ p nhấ t, nên chọ n loạ i thép hợ p kim có lư ợ ng Crơm ≥ 18%, có nguyên tố Niken, Molypden nguyên tố giúp tă ng khả nă ng chịu mòn, nhiệ t cho chi tiế t Trong nhóm thép hợ p kim thép khơng gỉ vẫ n lự a chọ n tố i u nhấ t, cho thấ y khả nă ng vư ợ t trộ i chịu đ ợ c mài mòn đ ộ bề n nhiệ t cao Từ sở đ ó, đ ề tài đ ã khả o sát xác đ ịnh đ ợ c vậ t liệ u thích hợ p chịu mài mòn, nhiệ t cho đ ầ u ép trấ u thép duplex S32205 thép hợ p kim SUJ2 Về kế t cấ u hình ng củ a đ ầ u ép côn: Qua khả o sát nă m phư ng án hình ng, đ ề tài lự a chọ n phư ng án (Bo cung – côn) phư ng án thích hợ p cho đ ầ u ép chịu đ ợ c mịn Phầ n bo cung tạ i phía trấ u đ i vào đ ầ u ép giúp trấ u di chuyể n vào đ ầ u ép dễ dàng Nên tă ng chiề u dài đ oạ n côn đ ể góc thay đ ổ i dầ n dầ n từ lớ n nhỏ , kế t hợ p bo cung tạ i vị trí có thay đ ổ i tiế t diệ n đ ộ t ngộ t đ ể tránh tậ p trung ứ ng suấ t tránh tă ng áp suấ t tiế p xúc tạ i vị trí Dọ c theo đ oạ n trụ thẳ ng gia cơng thêm rãnh tròn giúp giả m nhẹ áp lự c đ ầ u ra, tạ o thuậ n lợ i trình đ ịnh hình củ i trấ u, đ ng thờ i giúp thoát nhiệ t khói tố t hơ n 6.2 Hư ng nghiên u phát triể n Nghiên u hiệ n tư ợ ng mòn mộ t trình phứ c tạ p, tổ ng hợ p củ a nhiề u yế u tố ả nh hư ng, đ ó tư ng lai có nhiề u nghiên u mịn đ ầ u ép trấ u đ ể đ ánh giá xác hơ n Trong đ iề u kiệ n thờ i gian kinh nghiệ m giớ i hạ n, luậ n vă n đ ã nghiên u hiệ n tư ợ ng mòn dư i tác đ ộ ng củ a áp suấ t pháp tuyế n đ ể xác đ ịnh vậ t liệ u kế t cấ u hình ng phù hợ p cho đ ầ u ép Vì vậ y tác giả đ ề xuấ t đ ề tài phát triể n theo hư ng sau: a Chế tạ o đ ầ u ép trấ u bằ ng vậ t liệ u hình ng mớ i xác đ ịnh; 71 b Chạ y thử kiể m nghiệ m đ ộ mài mòn củ a đ ầ u ép trấ u bằ ng vậ t liệ u hình ng mớ i xác đ ịnh; c Nghiên u mòn đ ầ u ép trấ u dư i ả nh hư ng củ a nhiề u yế u tố hơ n: vậ n tố c trư ợ t, tầ n số thờ i gian tiế p xúc, đ ộ nhám bề mặ t, vv; d Nghiên u chế đ ộ nhiệ t luyệ n ả nh hư ng tớ i chấ t lư ợ ng đ ầ u ép trấ u; e Nghiên u thay vậ t liệ u mớ i, tính cao, chịu đ ợ c đ iề u kiệ n làm việ c khắ c nghiệ t áp suấ t nhiệ t đ ộ cao vậ t liệ u gố m sứ ; f Nghiên u xác đ ịnh phư ng án kinh tế kỹ thuậ t tố i u nhằ m cân đ ố i giữ a yế u tố kỹ thuậ t chi phí chế tạ o-lắ p ráp thay ; g Nghiên u biệ n pháp tă ng chấ t lư ợ ng bề mặ t làm việ c (mặ t tiế p xúc vớ i trấ u ép) 72 TÀI LIỆ U THAM KHẢ O Krishna R.Shrestha* Mridaney S Poudel, Ramesh M Singh, Screw Extruder Biomass Briquetting, Rentech Symposium Compendium, No 1, 2012 2.Dr Taylan Altan, Selection of die materials and surface treatments for increasing die life in hot and warm forging, FIA Tech, 2011 Tuvshin Dugarjav*, Takeshi Yamaguchi, Kei Shibata, Kazuo Hokkirigawa, Friction and wear properties of rice husk ceramics under dry condition, Journal of Mechanical Science and Technology 24, 2010 4.F R Biglari, M Zamani, Die Wear Profile Investigation in Hot Forging, Proceedings of the World Congress on Engineering, Vol II, London, UK, 2008 5.Đ Trọ ng Thắ ng, Trầ n Nhậ t Quang, Nguyễ n Lê Vă n, Phùng Vă n Đ ợ c, Tính tốn biế n ng củ a ố ng lót xylanh đ ộ ng 6ч 12/14 bằ ng phư ng pháp phầ n tử hữ u hạ n, Họ c việ n Kỹ thuậ t Quân , 2012 Võ Vă n Cư ng, Nghiên u ả nh hư ng củ a chế đ ộ nhiệ t luyệ n đ ế n kích thư c, hình dáng chấ t lư ợ ng khuôn ép nhự a, 2012 TS Nguyễ n Hoài Sơ n; ThS Lê Thanh Phong; ThS Mai Đ ứ c Đ ãi, Ứ ng dụ ng phư ng pháp phầ n tử hữ u hạ n tính tốn kỹ thuậ t, NXB Đ i họ c quố c gia TP HCM, 2008 S K Chan I S Tuba, A finite element method for contact problems of solid bodies - Part I, Westinghouse Research Laboratories, Pittsburgh, Pa, Britain, 1971 TS Trầ n Thanh Hả i Tùng, Nguyễ n Lê Châu Thành, Chẩ n đ oán trạ ng thái kỹ thuậ t ô tô 10 TS Phan Quang Thế , Ma sát mòn,Trư ng Đ i họ c Kỹ thuậ t Công nghiệ p, Đ i họ c Thái Nguyên 11 Nickel Development Institute, High - Temperature characteristics of Stainless steels, Americal Iron and Steel Institute 12 Bùi Tuyên, Sả n xuấ t viên nhiên liệ u sinh khố i, Việ n Chuyể n Giao Công Nghệ Trư ng Đ i Họ c Sư Phạ m Kỹ Thuậ t TP HCM 73 13.Outokumpu, Steel Grades, Properties and Global Standard,Centrumtryck AB Avesta, 2013 14 GS TS Trầ n Vă n Đ ịch; PGS TS Ngơ Trí Phúc, Sổ Tay Thép Thế Giớ i, Nhà Xuấ t Bả n Khoa Họ c Kỹ Thuậ t, 2006 15 Tuvshin Dugarjav*, Takeshi Yamaguchi, Kei Shibata, Kazuo Hokkirigawa, Friction and wear properties of rice husk ceramics under dry condition, Journal of Mechanical Science and Technology 24, 2010 16 Álvaro Ramírez Gómez Carlos González Montellano, José M Fuentes, Eutiquio Gallego, Francisco Ayuga, Determination of the mechanical properties of biomass briquettes for use in DEM simulations, Universidad Poli técnica de Marid, Marid, Spain, 2009 17 S C Bhattacharya, S Kumar, Screw-press briquetting machines and briquettefired stoves, Asian Institute of Technology, Regional Energy Resources Information Center (RERIC), 2010 18 http://www.khoahoc.com.vn 74 PHỤ LỤ C Code Ansys Matlab dùng luậ n vă n Code ANSYS ********************* !Set thu muc, ten, tua de /CWD,’E:\MO PHONG\TONGHOP /FILNAME,Test /TITLE,3D !Tua de KEYW,PR_STRUC,1 /PREP7 /PNUM,VOLU,1 CONE,70,60,0,200,180,270, CYLIND,60, ,200,226,180,270, CONE,55,45,0,200,0,360, CYLIND,45, ,200,226,0,360, VSBV, 1, VSBV, 2, VADD, 1, CONE,55,45,0,200,180,270, CYLIND,45, ,200,226,180,270, VADD, 1, !modun dan hoi thep MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2.08e5 MPDATA,PRXY,1,,0.3 !modun dan hoi trau MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,2,,23 MPDATA,PRXY,2,,0.33 ET,1,SOLID185 ET,2,SOLID185 /GO DA,P51X,ALL,0 FLST,2,1,5,ORDE,1 FITEM,2,1 /GO SFA,P51X,1,PRES,0.5 /STATUS,SOLU SOLVE Code MATLAB *********************** clc; clear all; a2=importdata(’node2.txt’); b2=importdata(’pres2.txt’); c2=importdata(’Co2.txt’); %Phan xu ly ma tran pressure d2=size(a2); e2=size(b2); f2=size(c2); % reaction force va oz l2(:,1)=sort(k2(:,3)); m2=size(l2); for i=1:m2(1,1) for j=1:m2(1,1) if l2(i,1)==k2(j,3) kk2(i,:)=k2(j,:); end end end n=0; for i=1:m2(1,1) if mod(i,2)==1 l2=kk2(i,:); n=n+1; end ll2(n,:)=l2; end %Drawing flowchart x2=ll2(:,3); y2=ll2(:,2); h2=plot(x2,y2); set(h2,’linestyle’,’’,’linewidth’,3,’color’,’m’); grid on; hold on; xlabel(’Toa Z (mm)’); ylabel(’Ap Luc Phap tuyen (N/mm2)’); title(’Quan he ap luc va toa z’); 75 76 ... ng đ ầ u ép chịu mịn Nộ i dung nghiên u Nhiệ m vụ củ a đ ề tài ? ?Nghiên u phát triể n đ ầ u ép máy ép củ i trấ u chịu mịn, nhiệ t” tậ p trung vào vấ n đ ề sau: - Tổ ng quan trấ u, máy ép củ i trấ... ế n ng hỏ ng củ a đ ầ u ép côn máy ép củ i trấ u Chư ng 2: Tổ ng quan Nêu tổ ng quan trấ u, máy ép trấ u cấ u trụ c vít đ ầ u ép trấ u Nghiên u hình ng khn ép củ a máy ép trụ c vít hiệ n nay,... ng máy rấ t khó làm vệ sinh máy 2.3 Đ ầ u ép côn 2.3.1 Hình ng đ ầ u ép Hình 2.5 thể hiệ n khuôn ép củ a máy ép củ i trấ u cấ u trụ c vít Trong đ ó đ ầ u ép côn nằ m đ oạ n thứ hình Đ ầ u ép