Nghiên cứu thiết kế hoàn thiện máy ép viên phân

Luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, khóa luận, cao học, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------------- NGUYỄN QUANG QUỲNH NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HOÀN THIỆN MÁY ÉP VIÊN PHÂN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy va thiết bị cơ giới nông lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ðỖ HỮU QUYẾT HÀ NỘI – 2010 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut . i LI CAM OAN Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong bản luận văn này là trung thực và cha đợc công bố trong bất kỳ công tình khoa học nào trớc đó. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong bản luận văn của tôi đều đợc chỉ rõ nguồn gốc. Tỏc gi lun vn Nguyn Quang Qunh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . ii LỜI CẢM ƠN Qua hai năm học 2008 -2010, học tập nghiên cứu tại Trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội, tôi ñã tiếp thu ñược rất nhiều những kiến thức về khoa học qua sự truyền ñạt, hướng dẫn, giúp ñỡ của quý thầy, cô giáo. ðến thời ñiểm này tôi ñã gần kết thúc khóa học, ñã thực hiện hoàn thành ñề tài tốt nghiệp. ðể có kết quả này, tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy, cô giáo cùng toàn thể cán bộ, công nhân viên Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giảng dạy, quản lý và quan tâm giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường: Xin trân trọng cảm ơn thầy giáo: PGS.TS. ðỗ Hữu Quyết; người ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin trân trọng cảm ơn tập thể thầy, cô giáo khoa Cơ ñiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã ñóng góp ý kiến và giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn này. Xin trân trọng cảm ơn những người thân trong gia ñình; tập thể cán bộ, công nhân viên Trường Cao ñẳng nghề Việt Nam - Hàn Quốc, nơi tôi ñang công tác cùng toàn thể bạn bè, ñồng nghiệp ñã tạo ñiều kiện thuận lợi ñể tôi hoàn thành nhiệm vụ của toàn khoá học. Mặc dù ñã rất cố gắng , nhưng do khó khăn về tài liệu, thời gian nghiên cứu và khả năng hạn chế của bản thân cho nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận ñược các ñóng góp ý kiến từ các Thầy giáo, Cô giáo và các bạn ñồng nghiệp ñể vấn ñề tôi nghiên cứu trong luận văn này ñược sáng tỏ và hoàn thiện hơn. Tác giả Nguyễn Quang Quỳnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . iii Môc lôc Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vi 1 MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài. 1 1.2 Mục tiêu 3 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 3 1.4 Bố cục của luận văn 4 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 5 2.1 Tình hình sử dụng phân bón trong sản suất nông nghiệp ở Việt Nam 5 2.2 Tình hình nghiên cứu cơ giới hóa khâu bón phân viên nén 9 2.3 Tình hình nghiên cứu máy ép viên 16 3 ðỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 3.1 ðối tượng 26 3.2 Nội dung 26 3.3 Phương pháp nghiên cứu 27 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HOÀN THIỆN MÁY ÉP VIÊN PHÂN 34 4.1 Một số thông số cơ bản của viên phân nén. 34 4.1.1 Các thông số nguyên liệu của phân. 34 4.1.2 Hình dạng hợp lý và các thông số cơ bản của viên phân 35 4.1.3 Quan hệ giữa hệ số nén của viên phân và lực nén 36 4.2 Các giải pháp khắc phục cho máy ép viên phân 37 4.2.1 Hạn chế ăn mòn hoá học 37 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . iv 4.2.2 Hạn chế mài mòn cơ học 38 4.2.3 Tăng năng suất của máy 41 4.3 Tính toán xác ñịnh một thông số của bộ phận chính theo phương án ñã chọn 42 4.3.1 Xây dựng biểu ñồ chu kỳ của máy 42 4.3.2 Xác ñịnh ñường kính bánh ép 56 4.3.3 Xác ñịnh ñường kính trống số chày ép và năng suất máy 60 4.3.4 Bề rộng bánh ép 63 4.3.5 Hành trình chính xác của chày ép 64 4.3.6 Xác ñịnh công suất cần thiết của máy 65 4.4 Thử nghiệm máy 66 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 5.1 Kết luận 67 5.2 Kiến nghị 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 69 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . v Danh môc b¶ng STT Tªn b¶ng Trang 2.1 Tình hình sử dụng phân bón hoá học ở Việt Nam từ 1990 – 2003 5 4.1 Một số thông số của các nguyên liệu ñưa vào máy ép 34 4.2 Một số thông số của viên phân mới (ép bằng dụng cụ thủ công) 35 4.3 Kết quả theo dõi hiện tượng ăn mòn hoá học với các vật liệu 38 4-4 Quan hệ giữa ñường kính trống, chiều dài cung nạp liệu với vận tốc quay của trống. 50 4-5 Góc nâng giới hạn của các mặt cam 52 4-6 Kết quả khảo sát quan hệ giữa ñộ dài cung l, ñường kính bánh ép D b.ép với ñộ dương cung h khi α nhận các giá trị khác nhau. 54 4.7 Giá trị các cung thao tác khi chọn ñường kính bánh ép 220mm 65 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . vi Danh môc h×nh STT Tªn h×nh Trang 2-1 Máy dúi phân kiểu ñĩa có trục nằm ngang: 10 2-2 Máy dúi phân viên kiểu dúi trực tiếp. 11 2-3 Sơ ñồ máy bón phân dúi sâu kiểu thìa múc 13 2-4 Sơ ñồ nguyên lý ép kiểu vít 16 2-5 Sơ ñồ nguyên lý ép lô trong 17 2-6 Sơ ñồ nguyên lý và cấu tạo của máy ép lô ép ngoài 18 2-7 Viên phân ‘quả bàng’ ñược ép trên các máy ép dạng quả lô 20 2-8 Máy ép viên phân chạy bằng ñộng cơ ñiện 21 2.-9 Máy ép viên phân do Việt Nam chế tạo theo mẫu nước ngoài 21 2-10 Một số mẫu máy ép viên thuốc của Trung Quốc 22 2-11 Máy ép viên do Viện Phát triển Công nghệ Cơ ðiện thiết kế 23 2-12 Sơ ñồ nguyên lý (a) và sơ ñồ cấu tạo (b) của máy ép viên kiểu chày cối, ép bằng cam: 24 3-1 Dụng cụ ño ma sát nguyên liệu trên nhựa và trên thép 27 3-2 Xác ñịnh thời gian nạp liệu 28 3-3 Dụng cụ xác ñịnh thời gian nạp liệu 29 3-4 Sơ ñồ ño góc tự chảy của nguyên liệu 30 3-5 Dụng cụ ép viên phân mới 31 4-1 Hình dáng viên phân gần cầu 35 4-2 ðồ thị quan hệ giữa lực nén và hệ số nén khi ép viên 36 4-3 Vị trí mòn của cam cũ tại cung ép 39 4-4 Lắp con lăn ñầu chày ép 40 4-5 Sử dụng bánh ép tại cung ép 40 4-6 Hành trình khai triển của các chày ép (máy cũ) 42 4-7 Hành trình khai triển sơ bộ của các chày ép trên máy mới. 43 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . vii 4-8 Kích thước chiều cao trống ép của máy cũ (a) và máy thiết kế lại (b). 45 4-9 Sơ ñồ bố trí ống dẫn phân 46 4-10 Sơ ñồ xác ñịnh hành trình lý thuyết của các chày theo phương thẳng ñứng 46 4-11 Hành trình thiết kế của các chày 47 4-12 Hành trình theo chiều cao của các chày ép 48 4-13 Sơ ñồ xác ñịnh góc nâng giới hạn của cam 51 4-14 Sơ ñồ xác ñịnh bán kính nhỏ nhất của bánh ép. 53 4-15 Xác ñịnh các kích thước trên phần mềm Inventor. 54 4-16 Sơ ñồ xác ñịnh lực tác dụng lên chày ép 57 4-17 ðồ thị biến thiên của P t theo góc α 58 4-18 Xác ñịnh góc áp lực và chiều dài cung khi chiều cao nâng hạ 16mm 60 4-19 Sơ ñồ xác ñịnh số cối trên vành trống. 63 4-20 Sơ ñồ xác ñịnh bề rộng bánh ép. 64 4-21 Biểu ñồ hành trình chính xác của các chày. 65 4-22 Thử nghiệm máy ép bằng bánh ép 66 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . 1 1. MỞ ðẦU 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài. Công nghiệp hoá, hiện ñại hoá nông nghiệp - nông thôn là một chủ trương lớn của ðảng và Nhà nước ta trong thời ñiểm hiện nay. Thực tế trong những năm qua năng suất và sản lượng lương thực của nước ta ngày càng tăng, ñã trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo ñứng thứ 2 trên thế giới. Có ñược ñiều này nhờ áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật trong nông nghiệp. Bón phân là một trong những biện pháp kỹ thuật ñược thực hiện phổ biến mang lại hiệu quả cao, ñảm bảo năng suất - chất lượng cho cây trồng, nhưng cũng chiếm phần khá cao trong chi phí sản xuất nông nghiệp. Qua các kết quả nghiên cứu thì những biện pháp sử dụng phân bón và cách bón phân truyền thống ñem lại hiệu quả không cao, hiệu suất sử dụng phân thấp là do việc mất ñạm qua các con ñường: bốc hơi, rửa trôi theo dòng nước, sự tranh chấp dinh dưỡng của cỏ dại mọc trên lớp ñất mặt ðể hạn chế việc mất ñạm, nâng cao hiệu quả bón phân cho cây trồng, rất cần thiết phải bón phân một cách hợp lý: bón ñúng loại phân, bón ñúng lượng phân, bón ñúng lúc, ñúng ñối tượng, ñúng cách và cân ñối mới nhằm khắc phục sự lãng phí như hiện nay ñồng thời ñảm bảo tăng năng suất, chất lượng cây trồng với hiệu quả kinh tế cao, hạn chế tối ña các hậu quả tiêu cực cho nông sản và môi trường sinh thái. Bón phân sâu theo ñiểm ở dạng viên là một phương pháp bón phân mới, có thể ñáp ứng các yêu cầu trên. Với lúa, khi bón phân viên nén năng suất tăng 10% - 20%, tiết kiệm từ 30% - 35%, giảm khoảng 30% lượng giống gieo so với cách bón vãi thông thường [ ] 2 . Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . 2 ðến năm 2008 ñã ñược áp dụng trên 17 tỉnh trong nước bao gồm Lào Cai, Hà Tây, Hà Giang, Thanh Hoá, Nghệ An, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế, Quảng Nam, v.v …, với diện tích khoảng 6000 ÷ 7000ha mỗi vụ tiết kiệm khoảng 10 tỷ ñồng. Chính vì có nhiều ưu ñiểm nổi bật so với phương pháp bón phân vãi truyền thống nên biện pháp bón phân viên nén dúi sâu ñã ñược Bộ NN và PTNT công nhận là tiến bộ kỹ thuật và khuyến khích áp dụng rộng rãi trong sản suất [ ] 1 . ðể sản xuất viên phân nén, ñến nay thường sử dụng máy ép viên dạng quả lô, trục nằm ngang, tạo ra viên phân có dạng hai ñới cầu úp ngược vào nhau như hình quả bàng. Các máy ép viên phân nén của Tổ chức phát triển phân bón quốc tế (IFDC), Viện khoa học Nông nghiệp Fujian (Trung Quốc), Trung tâm phát triển Công nghiệp kim loại (MIDC- Indonexia), Công ty IFFCO của Ấn ðộ ñều hoạt ñộng theo nguyên lý trên với nhiều mức năng suất máy và kích cỡ phân viên khác nhau [ ] 2 . Tại Việt Nam ñã có một số cơ sở sản xuất máy ép phân viên theo nguyên lý trên (Xưởng Cơ khí Thuận Phát Thừa Thiên Huế, Xưởng cơ khí Thành Hưng Thành phố Thanh Hóa). Các máy nói trên ñã góp phần nhất ñịnh trong việc ñẩy mạnh mức ñộ ứng dụng phương pháp bón phân viên nén trong sản xuất. Tuy nhiên các viên phân dạng quả bàng này chỉ có thể dùng trong bón phân thủ công mà khó cơ giới hoá ñược khâu bón vì dạng viên này không ñược tròn khi sử dụng máy hay bị kẹt tại lỗ thoát của lô máy bón phân. Viện Phát triển Công nghệ Cơ ðiện - ðHNN Hà Nội ñã ñề xuất giải pháp cho khâu cơ giới hóa bón phân viên nén dúi sâu là thiết kế chế tạo máy ép viên phân thế hệ mới và cải tiến máy bón phân ñể khai thác tối ña các lợi thế của viên phân mới hình dạng là hình gần cầu. Kết quả thử nghiệm các máy ép viên phân nén và các mẫu máy bón phân viên nén do Viện chế tạo ñã khắng ñịnh giải pháp ñã ñề xuất là hợp lý. . máy ép lô ép ngoài 18 2-7 Viên phân ‘quả bàng’ ñược ép trên các máy ép dạng quả lô 20 2-8 Máy ép viên phân chạy bằng ñộng cơ ñiện 21 2.-9 Máy ép viên phân. thực hiện ñề tài: Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy ép viên phân . 1.2. Mục tiêu - Phát hiện các nhược ñiểm của máy ñã thiết kế. - Phân tích, lựa chọn