TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP THANH TRẤU NĂNG SUẤT 200 kgh.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY ÉP THANH TRẤU NĂNG SUẤT 200 kg/h Họ tên sinh viên : LÊ MINH TÂM Ngành : CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NSTP Niên khóa : 2007 – 2011 TP HỒ CHÍ MINH- 05/2011 Khóa luận tốt nghiệp TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY ÉP THANH TRẤU NĂNG SUẤT 200 kg/h Tác giả LÊ MINH TÂM Khóa luận đệ trình để đáp ứng u cầu cấp kỹ sư ngành CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NƠNG SẢN THỰC PHẨM Giáo viên hướng dẫn : TS BÙI NGỌC HÙNG Tháng 05 năm 2011 i Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM TẠ - Lời cảm ơn muốn gửi đến ông bà, cha mẹ người có cơng ơn sinh thành dưỡng dục anh chị em yêu thương đùm bọc giáo dục nên người - Chân thành biết ơn ban giám hiệu nhà trường thầy cô trường: mẫu giáo Phước Sơn, tiểu học số Phước Sơn, THCS Phước Sơn trường THPT Nguyễn Diêu truyền đạt kiến thức giúp bước chân vào cổng trường đại học Tiếp đến ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa khí CN quí thầy cô giáo trường đại học Nông Lâm TPHCM tận tình dìu dắt, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm q báu giúp tơi bước vào đời - Đặc biệt xin gửi lời ghi ân chân thành đến thầy-TS.Bùi Ngọc Hùng tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình làm khóa luận tốt nghiệp - Cuối xin chân thành cảm ơn bạn lớp sát cánh động viên giúp đỡ suốt thời gian học tập thời gian thực đề tài ii Khóa luận tốt nghiệp TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu hồn chỉnh tính tốn thiết kế máy ép trấu suất 200 kg/h tiến hành xưởng gia cơng khí trường đại học Nơng Lâm TPHCM từ 3/2011 đến 6/2011 thu kết sau: Đường kính trấu ép: đường kính ngồi 100 mm, đường kính 25mm Đã thu số liệu mặt kĩ thuật máy ép trấu suất 200 kg/h Công suất động cơ: 10 kw; tỉ số truyền: i=14,6 Kích thước máy: 950mm x 950mm x 1140 mm iii Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ ii TÓM TẮT iii DANH MỤC CÁC HÌNH vi CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU Chương 2: TỔNG QUAN .3 2.1 Đối tượng nghiên cứu: 2.1.1 Trấu nguyên liệu: 2.1.1.1 Giới thiệu trấu: 2.1.1.2 Các tính chất lí trấu: .3 2.1.2 Củi trấu: 2.1.1.1 Giới thiệu củi trấu: 2.1.1.2 Nguyên liệu sản suất công nghệ chế tạo: 2.2 Một số phương pháp tạo hình sản phẩm: 2.3 Cơ sở lí thuyết q trình nén ép vật thể: .6 2.3.1 Khái niệm nén ép: 2.3.2 Sự chuyển động nguyên liệu vít xoắn nằm ngang: 2.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến trình ép: 2.3.4 Lý thuyết tính máy ép trục vít đẩy: 2.3.5 Giới thiệu số loại máy ép: .17 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1 Phương pháp nghiêng cứu lí thuyết: 20 3.2 Phương pháp thiết kế lựa chọn phương án: 20 3.3 Phương pháp chế tạo: 21 3.4 Phương pháp lắp ghép: .22 3.5 Phương pháp khảo nghiệm: 22 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .23 4.1.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến trình nén ép: 23 4.1.2 Các thông số thiết kế ban đầu: .24 iv Khóa luận tốt nghiệp 4.1.3 Lựa chọn mơ hình máy sơ đồ truyền động: 24 4.1.4 Nguyên lí làm việc máy: 24 4.2 Tính tốn kích thước máy: 25 4.2.1 Các kích thước hình học vít xoắn: 25 4.2.2 Tính toán thiết kế bunke cấp liệu: 26 4.2.3 Chọn trục then: 27 4.2.4 Chọn gối đỡ: 28 4.3 Tính tốn nhiệt cho buồng ép: 28 4.4 Tính tốn bền cho số chi tiết: 30 4.5 Tính tốn truyền động: 32 4.6 Qui trình cơng nghệ chế tạo: .35 4.7 Khảo nghiệm: 52 4.7.1 Mục đích khảo nghiệm: 52 4.7.2 Nội dung khảo nghiệm: 52 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .53 5.1 Kết luận: 53 5.2 Đề nghị: .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 v Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1:Thanh củi trấu .4 Hình 2:Máy ép gạch ngói .17 Hình 3:Máy ép thủy lực 18 Hình Máy ép viên 18 Hình 5:Máy ép phun .18 Hình 6: Máy ép nhựa 18 Hình 7:Máy dập 19 Hình Máy ép bùn băng tải 19 Hình :Máy ép dầu 19 Hình 10:Máy ép trục khuỷu 20 Hình 11:Máy ép trục vít xoắn 21 Hình 12:Mơ hình máy sơ đồ truyền động 24 Hình 13:Vít xoắn 25 Hình 14:Bunke cấp liệu 26 Hình 15:Phân tích lực tác dụng lên vít xoắn 30 Hình 16:Lực tác dụng lên vòng xoắn vít ép 31 Hình 17:Bunke hoàn chỉnh 36 Hình 18:Vỏ máy hồn chỉnh .37 Hình 19:Hàn bun ke vào vỏ máy 38 Hình 20: Phoi thép (CT5) sau tiện 38 Hình 21: Phoi thép (CT5) sau tiện phay 39 Hình 22:Vít ép hồn chỉnh 39 Hình 23:Khung máy .40 Hình 24:Tấm đỡ động 41 Hình 25:Ống thép 35X sau gia công 42 Hình 26:Tấm thép CT3 sau gia cơng 42 Hình 27:Khn ép hồn chỉnh 43 Hình 28 :Vật đúc moayơ 43 Hình 29:Vật đúc xilanh ép .44 vi Khóa luận tốt nghiệp Hình 30:Mẫu moayơ 44 Hình 31:Mẫu xilanh ép 45 Hình 32:Hộp lõi moayơ 45 Hình 33:Hộp lõi xilanh ép 45 Hình 34:Khn có gắn lõi moayơ 46 Hình 35:Khn có gắn lõi xilanh ép 47 Hình 36:Lõi moayơ 47 Hình 37:Lõi xilanh ép 47 Hình 38: Vị trí lỗ Ø15 sau khoan moayơ 48 Hình 39:Mặt cắt dọc moayơ sau tiện 48 Hình 40:Vị trí lỗ Ø15 sau khoan xilanh ép .49 Hình 41:Xilanh ép hồn chỉnh 49 Hình 42:Trục sau gia cơng hồn chỉnh 50 vii Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU A/Tính cấp thiết đề tài Cơng nghệ định hình sinh khối để sản xuất nhiên liệu có chất lượng cao từ trấu giải pháp khả thi, mở triển vọng giải tình trạng khan chất đốt vùng nơng thơn, Mới có khoảng 1/3 phụ phẩm nơng nghiệp sử dụng đồng thời góp phần tích cực vào việc bảo vệ mơi trường Ước tính hàng năm có khoảng gần triệu trấu thải từ sở xay xát Nhiều nhà máy, xí nghiệp mà chủ yếu phía Nam phải đối mặt với việc xử lý lượng phế thải khổng lồ (không đủ mặt kho chứa thiếu đầu ) Chẳng hạn, nhà máy xay xát có cơng suất trung bình 100 tấn/ca, thải 2,5 trấu, ngày 60 tháng 1.800 Với khối lượng riêng trấu 110 kg/m3 phải cần thể tích kho chứa 11.000 m3 Mặt khác, khối lượng riêng nhỏ phí vận chuyển đến vùng nông thôn, nơi thiếu chất đốt phải chặt phá rừng để lấy củi, tốn Kết phân tích cho thấy nhiên liệu có ưu điểm hẳn nhiên liệu thô ban đầu số đặc tính - lý - hóa cải thiện như: tăng khối lượng riêng lên đến 10 lần, dễ dàng cho vận chuyển xa với chi phí thấp; nhiệt lượng tăng theo đơn vị khối; dễ dàng cải tiến công nghệ đốt để có hiệu suất sử dụng cao, giảm nhiễm mơi trường Hiện máy Viện Năng lượng chế tạo ứng dụng thử nghiệm thị trấn Trôi (Hà Tây) cho kết khả quan, mở triển vọng cho phát triển công nghệ Việt Nam Sau cơng nghệ hồn thiện, ước tính phát triển gần 10.000 máy khắp vùng nước Nó giúp giải tình trạng khan chất đốt vùng nông thôn thay cho gỗ củi, giảm chặt phá rừng Hiện nay, giá kg sản phẩm tương đương với giá củi thị trường (từ 400 đến 450 đ/kg) Tóm lại máy ép trấu đời giải nhu cầu thực tiễn sản xuất lợi ích kinh tế Khóa luận tốt nghiệp B/Mục đích đề tài Tính tốn thiết kế máy ép trấu NS 200 kg/h Nội dung cụ thể sau: + Tìm hiểu tính chất lý trấu + Tìm hiểu số nguyên lý ép + Tính tốn, thiết kế số phận máy ép trấu + Viết quy trình cơng nghệ chế tạo phận máy Khóa luận tốt nghiệp C/ Chế tạo khung máy Chuẩn bị vật liệu:  Các cọt nhe có kích thước 30x30x3 cắt với chiều dài phù hợp với yêu cầu chế tạo  thép có kích thước 450x400x10 Phương pháp tiến hành:  Từ cọt nhe cắt với kích thước theo yêu cầu chế tạo ta dùng máy hàn điện hàn chúng lại thành khung máy có dạng hình vẽ: Hình 23:Khung máy  Đối với thép ta khoan lỗ Ø14 để bắt bulơng 40 Khóa luận tốt nghiệp Hình 24:Tấm đỡ động  Tấm thép ghép với khung máy mối ghép bulơng vừa có tác dụng để bắt động vừa để đai D/Chế tạo khuôn ép Chuẩn bị vật liệu:  ống thép 35X với đường kính lần lược Ø ng=110 ,Ø tr =100 với chiều dài l=160  thép CT3 có kích thước 110x100x10  Bulơng M20 để ghép mặt bích  Lưỡi khoan Ø20 Phương pháp tiến hành:  Đối với ống thép 35X ta dung máy bào tạo rãnh có dạng tam giác cân xung quanh mặt ống thép với chiều dài cạnh đáy 5, chiều cao cạnh tương ứng 2, đầu góc 50 41 Khóa luận tốt nghiệp Hình 25: Ống thép 35X sau gia công  Đối với thép CT3 ta dùng mũi khoan M10 khoan lỗ sau dùng gió đá cắt rãnh cắt lỗ Ø90 dùng máy tiện để tiện lỗ Ø90 thành rãnh Ø100 cuối dùng máy mài để sửa lại cho đạt kích thước hình: Hình 26: Tấm thép CT3 sau gia công  Sau gia công xong ống thép thép nói ta dùng máy hàn điện để hàn chúng lại với để trở thành khn ép hồn chỉnh hình: 42 Khóa luận tốt nghiệp Hình 27:Khn ép hồn chỉnh E/ Chế tạo moayơ xilanh ép Đối với moayơ xilanh ép ta chế tạo phương pháp đúc khn cát Hình 28 : Vật đúc moayơ 43 Khóa luận tốt nghiệp Hình 29:Vật đúc xilanh ép Chế tạo mẫu hộp lõi: Mẫu vật thể có hình dạng bên ngồi giống hình dạng bên ngồi vật đúc có thêm phần tai gối Tai gối tạo nên chỗ tựa cho lõi lắp khn Mẫu để tạo lòng khn hộp lõi để chế tạo lõi - Chọn vật liệu để chế tạo mẫu hộp lõi Dựa vào yêu cầu mẫu hộp lõi như: tạo bề mặt khn có độ nhẵn bóng, độ xác, độ bền, độ cứng, độ nhẹ, kích thước khơng thay đổi thay đổi ít, hơng biến dạng, chịu tác dụng hóa hỗn hợp làm khn, bị mòn, khơng bị rỉ, dễ gia cơng, giá thành thấp, ta chọn gỗ làm vật liệu để chế tạo mẫu hộp lõi - Bản vẽ mẫu hộp lõi + Bản vẽ mẫu: Hình 30: Mẫu moayơ 44 Khóa luận tốt nghiệp Hình 31: Mẫu xilanh ép + Bản vẽ hộp lõi: Hình 32: Hộp lõi moayơ Hình 33: Hộp lõi xilanh ép - Chế tạo mẫu hộp lõi bặng gỗ: chọn gỗ để làm mẫu phải cẩn thận cho hút ẩm, cong vênh, nứt nẻ, ộ bền cao, bị sứt mẻ,dễ gia cơng Thường sử dụng gỗ mỡ để chế tạo 45 Khóa luận tốt nghiệp Chế tạo khuôn lõi: Khuôn lõi tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng suốt trình kết tinh, đồng thời chúng cần di chuyển khuôn lõi phải bảo đảm yêu cầu mặt công nghệ, giá thành, suất mà u cầu mặt lí hóa việc tiếp xúc trực tiếp với kim loại lỏng tạo - Hỗn hợp làm khuôn,làm lõi + Hỗn hợp làm khn có hai loại Cát áo: thường làm hỗn hợp phối chế, chiếm từ 10-15% trọng lượng cát khuôn dùng phủ sát mẫu làm khn, phải đạt độ bền, dẻo, tính chịu nhiệt cao, độ hạt nhỏ mịn để bề mặt vật đúc nhẵn bóng Cát đệm để đệm đầy cho phần khn lại, phẩm chất u cầu tính thơng khí tốt + Hỗn hợp làm lõi: Lõi làm việc trạng thái bất lợi khn đúc lõi xẽ bị kim loại bao bọc xung quanh vật liệu làm lõi cần có u cầu cao vật liệu làm khn mà cần phải có biện pháp để tăng chất lượng lõi - Bản vẽ khuôn lõi + Bản vẽ khn: Hình 34:Khn có gắn lõi moayơ 46 Khóa luận tốt nghiệp Hình 35:Khn có gắn lõi xilanh ép +Bản vẽ lõi: Hình 36:Lõi moayơ Hình 37:Lõi xilanh ép -Chế tạo khuôn lõi: +Khuôn làm tay hòm khn gỗ tiến hành theo trình tự sau:đặt mẫu,điền đầy hỗn hợp làm khn,đầm chặt,đặt đậu rót,tạo hệ thống hơi,lấy mẫu khỏi khuôn,sửa khuôn,lắp ráp khuôn +Lõi chế tạo hộp hai nửa : Khuôn lõi sau chế tạo ta tiến hành sấy để nâng ao độ bền,tính thơng khí khn,giảm khả tạo khí rót kim loại.Ta chọn phương pháp sấy đối lưu (tạo nhiệt độ cao đồng đều) sấy lò buồng.Chọn thời gian nhiệt độ sấy thích hợp để khn lõi co giãn khơ đều,chọn nhiệt độ sấy khoảng 2500C sấy 10h 47 Khóa luận tốt nghiệp -Sau có vật đúc moayơ xilanh ép ta tiến hành gia công để moay xilanh ép hoàn chỉnh +Đối với moayơ: Dùng mũi khoan Ø15 khoan 10 lỗ hình: Hình 38: Vị trí lỗ Ø15 sau khoan moayơ Dùng máy tiện tiến hành tiện lòng moay thành bậc có kích thước hình để lắp hai ổ bi đỡ ổ bi chặn: Hình 39: Mặt cắt dọc moayơ sau tiện 48 Khóa luận tốt nghiệp + Đối với xilanh ép: Tiến hành khoan 10 lỗ Ø15 vị trí hình: Hình 40: Vị trí lỗ Ø15 sau khoan xilanh ép Dùng mũi khoan Ø20 khoan lỗ sau dùng gió đá cắt rãnh đạt kích thước hình: Hình 41: Xilanh ép hồn chỉnh 49 Khóa luận tốt nghiệp F/ Chế tạo trục truyền động Cần chuẩn bị thép tròn đặc Ø 95, l = 435 Dùng máy tiện phay gia cơng trục có kích thước hình: Hình 42:Trục sau gia cơng hồn chỉnh G/ Quy trình cơng nghệ sơn máy - Chọn kiểu sơn: + Chọn kiểu sơn: Việc chọn kiểu sơn phụ thuộc vào: Mức độ tác dụng ăn mòn mơi trường xung quanh lên sản phẩm yêu cầu sử dụng sản phẩm Yêu cầu chất lượng bề mặt sản phẩm Màu sơn dùng để phủ lên bề mặt Từ yêu cầu trên, máy ép trấu ta chọn kiểu sơn bảo vệ trang trí Đặc tính sơn lần cuối cấp trung bình Đây kiểu sơn áp dụng cho lọai máy nông nghiệp + Yêu cầu bề mặt sơn là: Sáng Bề mặt sau sơn phải nhẵn Khơng u cầu sang + Cấu trúc lớp sơn: Sơn lót Trát mattít – lớp Sơn hai lớp + Vật liệu sơn: Sơn màng + Màu sơn: Chọn màu xanh 50 Khóa luận tốt nghiệp - Chuẩn bị bề mặt trước sơn: Trước sơn phải tiến hành tẩy bỏ lớp sơn cũ lớp bảo vệ bề mặt Phương pháp tẩy bỏ lớp phủ bề mặt cũ áp dụng phương pháp học theo trình tự sau: Làm cát vụi cách phun cát hay phun đập Làm cạo tay, dùng đục gõ hay búa đập chạy khí nén Các vẩy sắt hay vết gỉ làm tay (dùng chổi thép – bàn chải thép, hay cạo) hay dùng dụng cụ chạy khí nén có lắp bàn chải sắt Ngồi dùng thiết bị phun cát để làm gỉ vảy sắt Trước phun cát, bề mặt gia công phải lau rửa vải lau tẩm spirit trắng, dầu thơng hay xăng Sau phun cát làm Việc sơn phủ phải thực sau làm không để tránh bề mặt bị bẩn hay sét gỉ trở lại - Sơn bề mặt chuẩn bị: + Sơn lót: Sơn lót để giữ cho bề mặt khỏi bị ăn mòn đảm bảo cho lớp sơn bám vào bề mặt kim lọai Sơn lót thực máy phun sơn Yêu cầu: Lớp sơn phải mỏng Khơng cho phép có vết xước Sơn dùng để sơn lót phải lọc qua lưới cỡ Mesh 100 – Mesh 110 + Trát mattit sau sơn lót bề mặt: Bề mặt sau sơn lót trát mattit để làm cho lớp sơn phủ phẳng tốt Lớp trát mattit phải làm thật mỏng, chiều dày không vượt mm Số lần trát matttit theo yêu cầu chất lượng lớp sơn trang trí đặc tính bề mặt chọn lần Mỗi lớp trát matttit xong phải để khô tự nhiên Để bề mặt lớp matttit phẳng, lúc đầu trát chỗ lõm, sau trát phẳng bề mặt Dụng cụ trát matttit chế tạo cao su lưu hóa, polymer hay kim loại 51 Khóa luận tốt nghiệp + Làm nhẵn lớp mattit Làm nhẵn bề mặt trát mattit nhằm đạt yêu cầu hoàn thiện chất lượng lớp sơn bề mặt cao Vì lớp matttit sau khơ thường khơng nhẵn, bề mặt xù xì, trước trát lớp hay sơn lớp sơn phải làm nhẵn lớp mattit cũ Thường làm nhẵn lớp mattit giấy nhám mã hiệu từ N080 – N0100 đánh nhẵn lần cuối giấy nhám đá bọt hay chịu nước + Sơn bề mặt Sơn dầu sơn phải Bề mặt sơn cần phải chuẩn bị tốt Lớp sơn phải mỏng thực cách phun Sau sơn lần phải chờ thật khô sơn tiếp lần 4.7 Khảo nghiệm 4.7.1 Mục đích khảo nghiệm Trên sở đánh giá lại q trình tính tốn thiết kế,chất lượng chế tạo, khả làm việc máy, cách sử dụng vận hành,đồng thời rút nhược điểm cần khắc phục để góp phần hồn chỉnh cho máy ép trấu NS 200 kg/h khảo sát 4.7.2 Nội dung khảo nghiệm Vì thời gian thực đề tài có hạn dù cố gắng chuẩn bị tranh thủ nhiên có đủ thời gian để chạy khảo nghiệm máy để đạt mục đích 52 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận - Nghiên cứu thiết kế thành công máy ép trấu suất 200 kg/h với nguồn động lực nguồn nhiệt sử dụng cho máy động điện pha điện - Thanh trấu có đường kính ngồi 100 mm,đường kính 25mm - Máy có cấu tạo chắn,đơn giản làm việc thuận tiện - Tuy chưa cho chạy khảo nghiệm qua tìm hiểu trình làm việc máy tồn nhược điểm sau: + Vít ép chóng mòn vật liệu chưa đảm bảo đặc điểm trình làm việc + Phải thời gian khởi động ban đầu để làm nóng buồng ép + Kết thúc ca làm việc không xả sản phẩm buồng ép vật liệu ép đóng cứng lại gây khó khăn cho ca làm việc sau 5.2 Đề nghị Các khóa sau tiếp tục nghiên cứu hoàn chỉnh cần phải cho chạy khảo nghiệm để xác định rõ nguyên nhân dẫn đến tồn máy tìm cách khắc phục 53 Khóa luận tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO LÊ TIẾN HỐN-Giáo trình cơng nghệ chế tạo-Tủ sách đại học Nơng Lâm1994 PHAN HIẾU HIỀN-Giáo trình phương pháp xử lí số liệu- Đại học Nơng Lâm NGUYỄN TRỌNG HIỆP-Thiết kế chi tiết máy BÙI TRỌNG LỰU-Sức bền vật liệu-Tập 1&2 –NXB ĐH & THCN Hà Nội 1997 TRẦN HỮU QUẾ-Vẽ kĩ thuật - 1&2 –NXB ĐH & THCN Hà Nội 1991 LÃ ĐÌNH TRẠO-Các q trính máy gia cơng học rong cơng nghiệp hóa chất Cơ sở truyền nhiệt-Tập 2-NXB KHKT Hà Nội 1976 Giáo trình sấy-NXB ĐH&THCN-1976 Hướng dẫn tính tốn thiết kế thiết bị hóa chất-Trường ĐHBK Hà Nội1983 10 Máy khuấy trộn cán ép - Bộ mơn hóa- Trường ĐHBK Tp.HCM 11 Tạp chí khoa học cơng nghệ & quản lí kinh tế - tháng 10/1996 12 A.IA.XOLOKOW-Cơ sở sản suất máy sản suất thực phẩm - NXB KHKT Hà Nội-1976 54