Bài tập lớn thiết kế kĩ thuật máy sấy lúa

– Nhân lực: cả nhóm – Thời gian: 1 tuần Nhiệm vụ 6: Tính toán thiết kế sản phẩm – Công việc: tính toán thiết kế chi tiết các bộ phận, thiết kế hình dáng, kết cấu của các chi tiết, xây dự

BÔ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

-oOo -BỘ MÔN CSTKM KHOA CƠ KHÍ

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KỸ THUẬT

LỜI NÓI ĐẦU

Trước tiên, nhóm chúng em xin có lời chúc sức khỏe đến thầy cô trong

bộ môn phương pháp thiết kế kỹ thuật (pptkkt) Chúng em xin được cảm

ơn nhà trường , khoa, bộ môn đã tạo điều kiện tổ chức giảng dạy môn học này và qua đó chúng em đã được làm quen từ từ và có được những khái niệm cơ bản về kỹ năng thiết kế, về các yêu cầu kỹ thuật cơ bản cần phải có của một kỹ sư tương lai

Trong quá trình học tập cũng như làm bài tập lớn pptkkt nhóm chúng em

đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy Huỳnh Công Lớn và các quý thầy cô đã giúp chúng em hoàn thành tốt môn học này tạo tiền đề cho các môn học sau cũng như trong quá trình công tác sau này.

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn quí thầy cô đã giúp em hoàn thành tốt môn học này.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

CHƯƠNG 1 Phân tích nhiệm vụ 3

CHƯƠNG 2 Lập kế hoạch thực hiện 4

CHƯƠNG 3 Xác định yêu cầu kỹ thuật 7

CHƯƠNG 4 Đề xuất phương án thiết kế 16

CHƯƠNG 5 Đánh giá ý tưởng- chọn phương án thiết kế 21

CHƯƠNG 6 Tính toán thiết kế 27

CHƯƠNG 7 Mô phỏng sản phẩm

CHƯƠNG 7 Đánh Giá Sản Phẩm 36

Phụ lục 38

1 PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:

1.1Thành lập nhóm thiết kế:

 Nhóm thiết kế chúng tôi được thành lập gồm có các thành viên

 Vũ Hồng Thủ 20502858

 Sở thích: Đọc sách , nghe nhạc, xem tin tức, chơi thể thao, xem phim hành động, nghe nhạc sến, ăn tất cả những gì ăn được

 Vai trò :Trưởng nhóm và người kết thúc

 Nguyện vọng :Làm thật tốt những gì khi còn trên ghế nhà trường

 Sở thích:Chơi game ,nghe nhạc, xem phim, đặc biệt quan tâm đên các vấn đề khoa hoc

 Vai trò :Là người đánh giá, làm việc

 Nguyện vong :Trở thành kỹ sư giỏi, thiết kế được

 Sở thích :Đọc sách ,xem phim ,đi du lịch ,chơi bóng rổ ,ăn thịt heo quay ,đặc biệt thích ăn càrem

 Vai trò: Người lập kế hoạch, người phát kiến

 Nguyện vọng: Tìm được công việc ở công ty chuyên về thiết kế để phát huy khả năng của mình

 Sở thích :Đọc sách ,xem phim ,đi du lịch ,chơi bóng rổ

 Vai trò: Người khám phá và chăm sóc nhóm

 Nguyện vọng: hiểu biết rộng

1.2Phát biểu bài toán thiết kế:

Trong sản xuất lúa, để đạt năng suất và hiệu quả cao, bà con cần ápdụng đồng bộ 3 yêu cầu cơ bản: chọn giống, kỹ thuật chăm sĩc và xử

lý sau thu hoạch Tuy nhiên, trên thực tế khâu thứ 3 chưa được bà connhiều nơi quan tâm đúng mức, làm giảm năng suất một cách đángtiếc Do đĩ sấy lúa là phương pháp hiệu quả giúp nâng cao năng suấtsau thu hoạch và đảm bảo chất lượng bảo quản

Căn cứ vào tình hình thực tế và khảo sát thực tế tại Tiền Giang, nhĩm

đã quyết định thực hiện đề tài máy sấy lúa Đây là bài tốn thiết kế lạituy nhiên máy sấy lúa vẫn cịn rất nhiều vấn đề cần cải tiến: thời giansấy lâu, khi lúa được sấy xong thì bị ám mùi khĩi và lẫn tro, cần nhiếunhân cơng khuân vác lúa nên giá thành cao Vì vậy bài tốn đưa ranhằm khắc phục những nhược điểm trên

2 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN – BIỂU ĐỒ THANH:

Phân công nhiệm vụ:

Thời gian thực hiện bài tập lớn kéo dài trong vòng 13 tuần, một nhóm lớngồm 4 người cùng thực hiện đề tài Cụ thể như sau:

Nhiệm vụ 1: Xác định nhu cầu khách hàng:

– Công việc 1: gặp gỡ khách hàng, người dân, thực hiện thăm dò nhu cầu tại Tiền Giang

– Nhân lực: cả nhóm

– Thời gian: 1 tuần

Nhiệm vụ 2: Lập kế hoạch

– Công việc: xác định các công việc đã thực hiện, nguồn nhân lực, đưa ra loch trình thiết kế

– Nhân lực: Thủ

– Thời gian: 1 tuần

Nhiệm vụ 3: Xác định yêu cầu kỷ thuật

– Công việc: Xác định chính xác yêu cầu của bài toán thiết kế Xácđịnh khách hàng, đánh giá mức độ cạnh tranh đưa ra các yêu cầu kỷ thuật Đặt ra các chỉ tiêu kỷ thuật.

– Nhân lực: Thủ + Tâm

– Thời gian: 1 tuần

Nhiệm vụ 4: Đưa ra ý tưởng thiết kế.

– Công Việc: phân tích các chức năng thành các chức năng con, cốt lõi; tham khảo các thiết kế liên quan; đưa ra ý tưởng cho từng chức năng con và tổng hợp thành các ý tưởng chung cho sản phẩmthiết kế

– Nhân lực: Nghĩa + Nam

– Thời gian: 2 tuần

Nhiệm vụ 5: đánh giá ý tưởng chọn phương án thiết kế.

– Công việc: sử dụng ma trận quyết định để lựa chọn một ý tưởng để thiết kế

– Nhân lực: cả nhóm

– Thời gian: 1 tuần

Nhiệm vụ 6: Tính toán thiết kế sản phẩm

– Công việc: tính toán thiết kế chi tiết các bộ phận, thiết kế hình dáng, kết cấu của các chi tiết, xây dựng các bản vẽ, mô hình hệ thống

– Nhân lực: cả nhóm

– Thời gian: 3 tuần

Nhiệm vụ 7: đánh giá sản phẩm

– Công việc: đánh giá khả năng làm việc, khả năng chế tạo của sảnphẩm thông qua mô hinh hệ thống và các bộ phận; đánh giá các chỉ tiêu khác

– Nhân lực: Tâm

– Thời gian: 1 tuần

Nhiệm vụ 8: viết thuyết trình, báo cáo

– Công việc: viết thuyết minh như một báo cáo kỹ thuật, thực hiện báo cáo thuyết trình cho đề tài.

– Nhân lực: cả nhóm

– Thời gian: 3 tuần

BIỂU ĐỒ CÔNG VIỆC CỦA NHÓM NHƯ SAU

Cơng Việc Người thực

3.XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA BÀI TOÁN THIẾT KẾ (QFD): 3.1 Xác định yêu cầu khách hàng

* Bước 1: Xác định các thông tin cần thiết:

 Đối tượng sẽ phải tiến hành thu thập thông tin: người nông dân, chủ sấy( người mua thiết bị về cho sấy thuê, nhà thiết kế công nghiệp

 Chủ sấy sẽ là khách hàng chính sử dụng máy sấy

 Các thông tin cần xác định: mục đích sử dụng, năng suất, mức độ an toàn, thời gian sấy, nhiên liệu sấy

* Bước 2: Xác định các phương pháp thu thập dữ liệu được dùng:

Sử dụng phương pháp thâm dò khảo sát đối tượng:

 Nhà cung cấp: hỏi 10 người

 Chủ sấy trực tiếp vận hành: hỏi 20 người

 Nhà thiết kế công nghiệp: hỏi 15 người

*Bước 3: Xác định bảng câu hỏi cá nhân:

Cần đưa ra 10 câu hỏi phạm vi tập trung vào máy sấy gồm các nội dung sau:

 Mục đích sử dụng

 Tính năng

 Mức độ an toàn, đảm bảo an toàn, giá thành

* Bước 4,5: thiết kế, sắp xếp các câu hỏi:

1) Câu hỏi dành cho khách hàng là người sử dụng và nhà cung cấp máy móc công nghiệp:

Q3.Trong những vụ thu hoạch lúa, anh ( chị ) có bao giờ sử dụng máy

sấy lúa để sấy không?

Q4 Khi sử dụng máy sấy để sấy thì anh( chị ) thường :

a Sử dụng máy sấy lúa tại nhà b Thuê sấy

Q5 Anh (Chị) có thể cho biết sấy tự nhiên( phơi lúa) và sấy nhân tạo(

sấy) thì cách nào hiệu quả hơn?

a Sấy tự nhiên( phơi lúa) b Sấy nhân tạo( sấy)

b) Tính năng:

Q6 Đã từng biết và sử dụng qua nhiều loại máy sấy Anh (Chị) cho

biết máy sấy sử dụng nhiên liệu nào là tốt nhất?

c Củi, than đá

Q7 Theo anh( chị) để đánh giá về chất lượng của máy sấy Điều nào

đóng vai trò quan trọng nhất ( theo thứ tự từ 1 tới 6 )

Giá thành

Năng suất

It hao tốn nhiên liệu

Chất lượng hạt lúa khi sấy tốt

Máy chạy ổn định

Dễ lắp ráp, sử dụng

Q8 Theo anh ( chị) mức độ quan trọng của những hạn chế của máy

sấy hiện nay là gì? ( theo thứ tự 1  4)

Hao tốn nhiên liệu Giá thành cao Nhiệt độ sấy không đều Trong lúa có nhiều tạp chất( tro, bụi than)

c) Về mức độ an toàn, môi trường, giá thành:

Q9 Anh( chị ) nhận xét về vấn đề môi trường của máy sấy lúa hiện

nay như thế nào?

a Không gây ảnh hưởng b Gây ô nhiễm

c Gây ô nhiễm trầm trọng d Ô nhiễm

e Rất ô nhiễm

Q10 Anh (Chị ) có thấy cần thiết để thiết kế biện pháp an toàn cho

máy sấy không?

2) Câu hỏi dành cho nhóm chuyên trách:

Q1: Theo bạn thì hệ thống máy sấy lúa có ưu điểm và nhược điểm gì?Q2: Bạn hãy mô tả một hệ thống máy sấy lúa như thế nào là hiệu quả nhất

Q3: Đối tượng nào quan tâm đến sản phẩm này là nhiều nhất?

* Bước 6: Thu thập dữ liệu:

Những câu trả lời của khách hàng

A5: Sấy nhân tạo(sấy) A6: Trấu

2 Về đặc tính: Hệ thống sấy lúa phải làm việc gần đến tự động, dễ bảo trì,, vận hành, vận chuyển và ổn định.

3 Về mức độ an toàn: Phải tuyệt đối an toàn cho người vận hành.Qua kết quả khảo sát trên thì ta rút ra các yêu cầu của khách hàng như sau:

 Năng suất cao, chống thất thoát nhiệt

 Thời gian sấy mau

 Dễ sử dụng vận hành

 Dễ bảo trì, sửa chữa

 An toàn, đảm bảo vệ sinh môi trường

 Tuổi thọ cao, dễ thay thế phụ kiện

* Bước 2: Xác định yêu cầu khách hàng muốn gì?

Từ những khách hàng sử dụng và thu thập thông tin từ khách hàng, ta

có thể đưa ra các yêu cầu sau:

 Năng suất cao, chống thất thoát nhiệt

 Thời gian sấy mau

 Dễ sử dụng vận hành

 Dễ bảo trì, sửa chữa

 An toàn, đảm bảo vệ sinh môi trường.

 Tuổi thọ cao, dễ thay thế phụ kiện

 Giá thành thấp

*Bước 3: Xác định tính quan trọng và mối liên quan:

 Tính an toàn: máy sấy phải tuyệt đối an toàn không gây nguyhiểm cho người vận hành, ngừng hoạt động khi có sự cố, liênquan tới hệ số an toàn

 Ít tiếng ồn: liên quan tới cấu tạo, kết cấu

 Dễ sử dụng: ít tốn công vận hành, liên quan đến độ phức tạp kếtcấu, lực cần vận hành

 Tuổi thọ cao: liên quan đến độ bền

 Giá thành tương đối: liên quan đến vật liệu, kiểu dáng của máysấy lúa

* Bước 4: Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh:

Đánh giá theo các mức:

1 Thiết kế hoàn toàn thỏa mãn nhu cầu

2 Thiết kế thỏa mãn chút ít nhu cầu

3 Thiết kế thỏa mãn nhu cầu về mặt nào đó

4 Thiết kế hầu như thỏa mãn nhu cầu

5 Thiết kế hoàn toàn thỏa mãn nhu cầu

Các yêu cầu khách hàng Mức độ yêu

cầu

Các sản phẩm trên thị trường

Chỉ tiêu thiết kếNăng suất cao, chống thất

An toàn, đảm bảo vệ sinh

* Bước 5: Biên dịch yêu cầu của khách hàng thành các yêu cầu kỹ thuật:

hệ

Năng suất cao

Nhiệt độ sấy phân bố đều Góc nghiêng con lươn tỏa nhiệt 9

Kích thước cửa tỏa nhiệt 3

Giá thành thấp

 9: quan hệ chặt chẽ

 3: quan hệ vừa phải

 1: ít quan hệ

1 1 1 3 3

3

3.3 Sử dụng ngôi nhà chất lượng để xác định yêu cầu kỹ thuật:

Sau khi xây dựng ngôi nhà chất lượng dựa trên các yêu cầu khách hàng, khả năng cạnh tranh và tầm quan trọng của từng yêu cầu khách hàng ta nhận được yêu cầu kỹ thuật của máy sấy lúa như sau:

1 Lượng lúa sấy/mẻ: 10 tấn/mẻ

2 Thời gian sấy: 12h

3 Lượng trấu đốt:

4 Công suất quạt: 18HP

5 Giá thành: 50 triệu

4 PHẦN ĐƯA RA Ý TƯỞNG

4.1 Phân tích chức năng :

4.1.1 Tìm ra chức năng chung của máy sấy lúa.

Yêu cầu chung của máy sấy lúa là làm sao để máy sấy lúa sấy khô được láu theo một số yêu cầu nào

đó, cụ thể là sấy khô 10 tấn lúa trong vòng 8 – 10 giờ Các yếu tố tác động và các bộ phận cần thiết để thực hiện chức năng chung được thể hiện như sau :

Sấy lúa ẩm ướt từ

Cánh quạt

Động cơ

Giá đỡ

Cỗng chia gió

Khoang chứa lúa

HT chia gió trong khoang C

Van xả hơi nước

Khoang chứa lúa

HT chia gió trong khoang C

Van xả hơi nước

Băng tải

4.1.2 Phân tích chức năng con

Từ chức năn chung đã đưa ra để phân tích thành những chức năng nhỏ hơn,góp phần thực hiện chức năng chung đã định :

Sấy lúa ẩm ướt từ 10 – 12 tấn trong vòng 8 – 10 giờ

lò đốt

Bộphận

lò tro

Bộphậncungcấpgiónóng

Bộphậnbuồngsấy

Bộphậnchế độsấy

Bộphậnvậnchuyểnlúa lênxuống

Chếđộsấy 1

Chếđộsấy 2

4.2 Tham khảo thiết kế liên quan

4.2.1 Mô tả thiết kế :

Quan sát những máy sấy lúa đã chế tạo sẵn ta thấy hệ thống máy sấy lúanẳm bao gồm lò đốt cung cấp hơi nóng, quạt hút hơi nóng đưa vào buồngsấy và làm khô lúa

4.2.2 Mô tả hoạt động :

thốngbaogồmbuồngđốt nhiên liệu, ống xoáy gió, ống xoáy trấu, ống dẫn khí nóng ra khỏi

lò đốt, động cơ điện – dầu – quạt gió, ống dẫn gió và chia gió thànhhai chế độ sấy, van chế độ, tháp tam giác chia gió trong buồng sấy,buồng sấy, nhiệt kế đo độ, cửa thoát hơi nước, cầu thang, băng tải vàtấm bạt che buồng sấy nếu khi thực hiện chế độ sấy từ trên xuống(chế

độ 2)

 Hệ thống hoạt động được nhờ vào sức kéo của động cơ truyền qua dâyđai, bánh đai, tới quạt được lắp ở đầu ống chia gió Động cơ chạybằng điện hoặc dầu Deizel Thường th2 động cơ chạy bằng điện

Mô hình cơ bản của hệ thống máy sấy lúa

Trong thực tế hệ thống máy sấy lúa thường thiết kế sấy lúa chỉ mộtchế độ - từ dưới lên và chủ yếu là dùng sức người để đưa lúa ra vàokhỏi buồng sấy.

4.2.3 Đánh giá ưu điểm, nhược điểm :

 Tận dụng được lượng nhiệt cung cấp ở múc tối đa

 Tiết kiệm thời gian của mẽ sấy, không tốn công đão lúa

 Hệ thống đốt nhiên liệu bán tự động sẽ giảm bớt nhân lực

 Máy được đặt trên mọi địa hình, mọi vùng, di động được, đảm bảo vệsinh môi trưởng

 Việc lắp đặt dễ dàng, bảo trì dễ nhưng cần diện tích đặt máy và khônggian xung quanh rộng thì càng tốt để đỡ ảnh hưởng nhiệt nóng

4.3.Đưa ra ý tưởng

Ý tưởng 1 :

 Hệ thống có kết cấu gồm lò đốt trấu , than hoặc củi,

 Động cơ quay quạt quay hút gió nóng đem vào buồng sấy

 Sấy một chiều từ dưới lên

 Đưa lúa vào ra khỏi buồng sấy bằng sức người

 Nhiên liệu nạp vào từ từ từng đợt bằng cách xúc trấu cho vào lò đốt

 Động cơ quay quạt quay hút gió nóng đem vào buồng sấy.

 Sấy hai chiều từ dưới lên và từ trên xuống

 Đưa lúa vào ra khỏi buồng sấy bằng sức người

 Nhiên liệu nạp vào từ từ, đều đặn nhở phểu chia nhiên liệu (trấu)

 Cánh quạt li tâm hai lớp

 Có hai nhiệt kế đo độ

 Động cơ dầu, điện

Ý tưởng 3 :

 Hệ thống có kết cấu gồm lò đốt nhiên liệu trấu hoặc than củi

 Động cơ quay quạt quay hút gió nóng đem vào buồng sấy

 Sấy hai chiều từ dưới lên và từ trên xuống

 Đưa lúa vào ra khỏi buồng sấy nhờ băng tải

 Nhiên liệu nạp vào từ từ, đều đặn nhở phểu chia nhiên liệu (trấu)

 Cánh quạt li tâm hai lớp

 Có hai nhiệt kế đo độ

 Động cơ dầu, điện

 Có cơ cấu lọc, tách tro khỏi luồng khí nóng trước khi khí nóng đóđược thổi vào buồng sấy

5.ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG, CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ:

5.1.

Sử dụng ma trận quyết định đánh giá các ý tưởng.

Tiêu chuẩn Tỷ trọng(Wt) Ý tưởng

 Ý tưởng 1, 2 không có cơ cấu lọc tro nên khoi sấy xong, lúa rất dơ,lẫn lộn tro bụi, mùi ám khói, làm buồng sấy dơ gây mất vệ sinh, giảmchất lượng sản phầm gạo sau này.

 Ý tưởng 1 thì không có chế độ

sấy từ trên xuống nên lúa khôkhông đều, phải tốn nhân côngđão lúa Suy ra tốc độ sấy chậm,kho sấy, khó vận hành và khốilượng mẻ sấy nhỏ Lúa khôkhông đều Còn ý tưởng 2 và 3thì có thêm cơ chế này nên đã khắcphục được những nhược điểm này

 Ý tưởng 1 , 2 không có băng tải đưa lúa lên, xuống khỏi buồng sấy, do

đó rất tốn thời gian, nhân công cho việc di dởi lúa

 Ý tưởng 1 , 2 có tuổi thọ cao hơn ý tưởng 3 vì ý tưởng 3 có thêmnhiều kết cấu khác làm hệ thống phức tạp thêm và bí hơi nếu sấy từtrên xuống

 Tốc độ sấy của ý tưởng 2 ,3 nhanh do nhờ cơ chế sấy hai chiều từdưới lên và từ trên xuống

 Ta thấy trong ba ý tưởng, ý tưởng 3 có điểm cao nhất, phù hợpnhất nên được chọn lảm trong quá trình thiết kế

5.2.Các bộ phận chính của hệ thống :

 Lò đốt :

o Gồm miệng phểu để chứa trấu,điều tiết trấu chảy từ từ haynhanh là phù thuộc vào sự điềuchỉnh của ngưởi điều khiển cầngạt trấu

o Miệng lò đốt là nơi sãy ra quátrình cháy trấu, trước miệng lò

ly tâm – giúp tro

có lưới thép cản trở làm cho trấu và tro không bay ngược ra ngoài

và một phần cũng nhờ vào sự hút mạnh

của quạt gió Trong lò có ống xoáy trấu

 Hệ thống lọc tro :

o Gồm ốngxoáy tro cónhiệm vụ đưagió nóng quayngược trỡ lạivào lò đốt, gió này được phun hướng xuống theo vòng xoáy ốc

hướng xuống tạo vòng xoáy li tâm cùng với tro bụi và theo lực li

tâm, tro bụi được lắng xuống đáy lò đốt

buồng đốt ra phía trước quạt gió hai tầng

o Miệng cung cấp được chia làm hai nhánh để tăng thêm lưu lượng

gió truyền tới cho quạt hút và truyền vào họng chia gió

o Phía đẩu ống xoáy gió cùa co

cấu lọc tro có nỡ rộng ra để hứng

được nhiều gió

 Hệ thống tạo sấy hai chiều :

Cơ cấu hút gió ngược lại của ống xoáy gió

Vị trí đóng van 1

Vòi xoáy trấu

Cánh quạt, ống đưa gió vào buồng sấy