THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY ÉP RƠM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY ÉP RƠM Họ tên sinh viên: TRƯƠNG MINH TOÀN HỒ TẤN NGHĨA Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2009-2013 Tháng 6/ 2013 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY ÉP RƠM Tác giả TRƯƠNG MINH TỒN HỒ TẤN NGHĨA Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn KS ĐÀO DUY VINH PGS.TS NGUYỄN VĂN HÙNG Tháng năm 2013 i TĨM TẮT Diện tích trồng lúa nước ta khoảng triệu ha, sau thu hoạch rơm rạ nhiều Rơm rạ thường đốt đi, việc vừa lãng phí, gây nhiễm mơi trường, có nguy cháy nổ ảnh hưởng xấu tới sức khỏe Để có hướng cho rơm rạ tránh việc lãng phí, hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Hùng KS Đào Duy Vinh nhóm em có ý tưởng ép rơm thành củi đốt thực luận văn:” Thiết kế chế tạo mơ hình máy ép rơm” Mục tiêu đề tài thiết kế chế tạo thành công mơ hình máy ép rơm piston thủy lực thông số tối ưu cho việc ép rơm thành củi Kết chúng em thiết kế chế tạo thành cơng mơ hình máy ép rơm với thơng số sau: Khn ép có đường kính 21mm Áp lực ép:120: 240kg/cm2 Lực kéo phá hủy:27N ii LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp bước cuối đánh dấu trưởng thành sinh viên giảng đường Đại học Để trở thành kỹ sư đóng góp học cho phát triển đất nước Trong q trình thực khóa luận tốt nghiệp, chúng em giúp đỡ, hướng dẫn, hỗ trợ động viên từ gia đình, q thầy bạn.Nhờ mà chúng em hoàn thành luận văn mong muốn, cho phép chúng em gửi lời cảm ơn sâu sắc chân thành đến: Ba mẹ người dạy dỗ nuôi chúng em khôn lớn bước chân vào giảng đường đại học, người bên cạnh chia sẻ lúc chúng em gặp khó khăn Các thầy khoa Cơ Khí - Cơng Nghệ, môn Cơ Điện Tử truyền đạt kiến thức quý báu để từ chúng em phát triển thêm vốn hiểu biết vận dụng cơng việc sau Chúng em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, KS Đào Duy Vinh người trực tiếp hướng dẫn đề tài Trong trình làm luận văn, thầy hướng dẫn thực đề tài, giúp chúng em giải vấn đề nảy sinh q trình làm luận văn hồn thành luận văn theo định hướng ban đầu Xin chân thành cảm ơn thầy cô hội đồng chấm luận văn cho em đóng góp quý báu để luận văn thêm hoàn chỉnh Cuối xin gửi lời cảm ơn tới tất bạn bè người chia sẻ chuyện buồn vui sống giúp đỡ chúng em lúc khó khăn Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn Chúc người sức khỏe thành đạt Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm TRƯƠNG MINH TỒN HỒ TẤN NGHĨA iii MỤC LỤC Trang TRANG TỰA i TÓM TẮT ii LỜI CẢM ƠN iii  MỤC LỤC iv  DANH SÁCH CÁC BẢNG vii  DANH SÁCH CÁC HÌNH .viii  Chương MỞ ĐẦU 1  1.1 Đặt vấn đề 1  1.2.Mục đích 1  Chương TỔNG QUAN 2  2.1 Đối tượng nghiên cứu 2  2.1.1 Sơ lược rơm 2  2.1.2 Máy ép rơm 3  2.1.3 Các tính chất lí sản phẩm 4  2.1.4 yếu tố ảnh hưởng tới trình ép chất lương sản phẩm 5  2.2 Bơm dầu động điện 5  2.2.1 Khái niệm phân loại 5  2.2.2 Công thức tính tốn động điện 6  2.3 Bể dầu 8  2.3.1 Nhiệm vụ bể dầu 8  2.3.2 Chọn kích thước bể dầu 8  2.4 Xylanh truyền động 8  2.4.1.Chức 8  2.4.2 Cấu tạo xylanh 8  2.4.3 Phân loại 9  2.4.4 Một số xilanh thông dụng 9  2.4.5 Tính tốn xylanh truyền động 11  iv 2.5 Van áp suất 13  2.5.1 Nhiệm vụ 13  2.5.2 Phân loại 13  2.5.2.1 Van tràn van an toàn 13  2.5.2.2 Van giảm áp 15  2.5.2.3 Van tiết lưu 16  2.5.2.4 Van solenoid 16  2.6 Cơng tắc hành trình 17  2.7 Bơm bánh 18  2.7.1 Ưu điểm 18  2.7.2 Phân loại nguyên lý hoạt động 19  2.7.2.1 Phân loại 19  2.7.2.2 Nguyên lý hoạt động 19  Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21  3.1 Nội dung đề tài 21  3.2 Phương pháp nghiên cứu 21  3.3 Trang thiết bị dụng cụ đo phục vụ khảo nghiệm đo lực kéo phá hủy 23  Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25  4.1 Tính tốn thiết kế máy ép rơm 25  4.1.1 Yêu cầu thiết kế 25  4.1.2 Nguyên lí hoạt động 27  4.1.3 Thiết kế khuôn ép 28  4.1.4 Tính toán ứng suất chuyển vị khung 29  4.2 Tính tốn thiết kế hệ thống thủy lực máy 31  4.2.1 Tính chọn xylanh 31  4.2.2 Chon bơm động điện 32  4.2.3 Tính tốn đường ống thủy lực 33  4.3 Sơ đồ điều khiển 36  4.4 Nguyên lí hoạt động sơ đồ thủy lực 36  v 4.4.1 Nguyên lí hoạt động 36  4.4.2 Sơ đồ mạch thủy lực 37  4.4.3 Sơ đồ mạch điện điều khiển 38  4.5 Kêt khảo nghiệm sơ 39  4.5.1 Sơ đồ nguyên lí đo lực phá hủy 39  4.5.2 Kết khảo nghiệm 39  Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 41  5.1 Kết luận 41  5.2 Hướng phát triển đề tài 41  TÀI LIỆU THAM KHẢO 42  PHỤ LỤC 43  vi DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bàng 2.1 Hiệu suất áp lực ép 12  Bảng 4.1: Khảo nghiệm lực kéo phá hủy với áp suất bơm 40  vii DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Hình ảnh rơm rạ đốt đồng rơm bị bỏ khắp nơi ngồi đường 2  Hình 2.2: Máy ép rơm 3  Hình 2.3: Cấu tạo máy ép rơm 3  Hình 2.4: Rơm sau ép 4  Hình 2.5: Lưu lượng, số vòng quay, thể tích 6  Hình 2.6: Áp suất, thể tích, mơmen xoắn 7  Hình 2.7: Cấu tạo xylanh 9  Hình 2.8: Xylanh tác dụng đơn 10  Hình 2.9:Xylanh tác dụng kép 10  Hình 2.10: Giảm chấn cuối hành trình 11  Hình 2.11: Áp suất P, lực F xylanh 11  Hình 2.12: Liên hệ lưu lượng, vận tốc diện tích xylanh 13  Hình2.13: Kết cấu kiểu van bi 14  Hình 2.14:Kết cấu kiểu van trượt 14  Hình 2.15: Kết cấu van điều chỉnh hai áp suất 15  Hình 2.16: Kết cấu van giảm áp 16  Hình 2.17: Kết cấu kí hiệu van solenoid 17  Hình 2.18: Cơng tắc hành trình 18  Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý bơm bánh ăn khớp 19  Hình 2.20: Nguyên lý hoạt động bơm bánh ăn khớp 20  Hình 3.1: Phương pháp đo độ cứng 22  Hình 3.2: Phương pháp đo khố lượng thể tích 23  Hình 3.3: Lực kế 23  Hình 4.1: Mối liên hệ áp lực ép khối lượng thể tích 25  Hình 4.2: Mơ hình máy ép rơm 27  Hình 4.3: Khn ép 28  Hình 4.4 Đầu xiết 28  viii Hình 4.5: Ứng suất phân bố khung 29  Hình 4.6: Sự chuyển vị khung 30  Hình 4.7 Mơ hình sau chế tạo với khung máy có sẵn 31  Hình 4.8 Sơ đồ mạch thủy lực 37  Hình 4.9 Biểu đồ trạng thái xylanh 37  Hình 4.10: Sơ đồ mạch điện điều khiển 38  Hình 4.11 Đo lực phá hủy 39  Hình 4.12: Rơm sau ép 39  Hình 4.13: Biểu đồ thể mối quan hệ áp suất lực kéo phá hủy 40  ix Nhóm khảo nghiệm lực kéo phá hủy mức áp suất bơm sau: 120kg/cm2, 130kg/cm2, 140kg/cm2, 150kg/cm2 Được thể qua bảng 4.1 Bảng 4.1: Khảo nghiệm lực kéo phá hủy với áp suất bơm Áp suất(kg/cm2) Lực kéo phá hủy(N) 120 21 130 22 140 25 150 27 Hình 4.13: Biểu đồ thể mối quan hệ áp suất lực kéo phá hủy Nhận xét: Khi áp suất bơm tăng rơm nén chặt nên chịu lực phá hủy lớn lực kéo phá hủy 27N 40 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Đã thiết kế chế tạo mơ hình máy ép rơm với áp lực ép từ 120: 240 kg/cm2, điều khiển tự động chu kì ép T=5.5s với khung máy có sãn Kết khảo nghiệm sơ nhận thấy: Rơm ép có đường kính 21mm, chiều dài trung bình 17m Lực kéo phá hủy: 27N 5.2 Hướng phát triển đề tài Khảo nghiệm với đường kính khn 60mm để đánh giá khả ứng dụng hệ thống vào thực tế 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Hữu Tồn, 2000 Sức Bền Vật Liệu Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, 137 trang Trần Xuân Tùy, Trần Minh Chính, Trần Ngoc Hải, 2005 Hệ thống truyền động thủy khí Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, 121 trang Trần Hữu Quế(chủ biên), Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí, 2009 Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 239 trang Effect of Process Variables on The Quality Attributes of Briquettes from Wheat, Oat, Canola and Barley, 2011 www.intechopen.com/download/pdf/17492 Shaw, MD, Tabil, LG (2007) Improving thermal conversion properties of rice straw by briquetting, S Munder, S Karaj,M Gummert S.M Haefele, J Muller, Hohenhim University, Hohenhim, Germany 42 PHỤ LỤC phụ lục 1: phần mền ansys Contents  Units  Model (A4) o Geometry  Parts o Coordinate Systems o Connections o Mesh o Static Structural (A5)  Analysis Settings  Loads  Solution (A6)  Solution Information  Results  Stress Tool   Safety Factor Material Data o Structural Steel Units TABLE Unit System Metric (mm, kg, N, s, mV, mA) Degrees RPM Celsius Angle Degrees Rotational Velocity RPM Temperature Celsius Model (A4) Geometry  TABLE Model (A4) > Geometry Object Geometry Name State Fully Defined Definition 43 Source Type Length Unit Element Control C:\Documents and Settings\Administrator.SPCMA01\Local Settings\Temp\WB_DAVID02_3936_2\unsaved_project_files\dp0\SYS\DM\SYS.agdb DesignModeler Millimeters Program Controlled Display Part Color Style Bounding Box Length X 250 mm Length Y 1103 mm Length Z 460 mm Properties Volume 8.5373e+006 mm³ Mass 67.018 kg Scale Factor Value Statistics Bodies Active Bodies Nodes 12100 Elements 5946 Mesh Metric None Preferences Import Solid Yes Bodies Import Yes Surface Bodies Import Line No Bodies Parameter Yes Processing 44 Personal Parameter DS Key CAD No Attribute Transfer Named Selection No Processing Material No Properties Transfer CAD Yes Associativity Import No Coordinate Systems Reader Save Part No File Import Yes Using Instances Do Smart No Update Attach File Yes Via Temp File Temporary Directory C:\Documents and Settings\Administrator.SPCMA01\Local Settings\Temp Analysis 3-D Type Mixed Import None Resolution Enclosure Yes 45 and Symmetry Processing TABLE Model (A4) > Geometry > Parts Object Name 1_SOLID_1 State 1_SOLID_2 Meshed Graphics Properties Visible Yes Transparency Definition Suppressed No Stiffness Behavior Flexible Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperature By Environment Material Assignment Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 250 mm 137 mm Length Y 1080 mm 23 mm Length Z 460 mm 150 mm Properties Volume 8.1869e+006 mm³ 3.5036e+005 mm³ 64.267 kg 2.7503 kg Centroid X 2.3617e-015 mm -5.4193e-002 mm Centroid Y 518.72 mm 1091.5 mm Centroid Z 1.717e-014 mm 1.4035e-002 mm Mass Moment of Inertia Ip1 9.1209e+006 kg·mm² 5355.4 kg·mm² Moment of Inertia Ip2 1.0383e+006 kg·mm² 7638.1 kg·mm² Moment of Inertia Ip3 8.4474e+006 kg·mm² 2522.2 kg·mm² Statistics Nodes 11251 46 849 Elements 5553 393 Mesh Metric None Coordinate Systems  TABLE Model (A4) > Coordinate Systems > Coordinate System Object Name Global Coordinate System State Fully Defined Definition Type Cartesian Ansys System Number Origin Origin X mm Origin Y mm Origin Z mm Directional Vectors X Axis Data [ 0 ] Y Axis Data [ ] Z Axis Data [ 0 ] Connections  TABLE Model (A4) > Connections Object Name Connections State Fully Defined Auto Detection Generate Contact On Update Yes Tolerance Type Slider Tolerance Slider Tolerance Value 3.0524 mm Face/Face Yes Face/Edge No Edge/Edge No Priority Include All Group By Bodies Search Across Bodies 47 Revolute Joints Yes Fixed Joints Yes Transparency Enabled Yes Mesh  TABLE Model (A4) > Mesh Object Name Mesh State Solved Defaults Physics Preference Mechanical Relevance Sizing Use Advanced Size Function Off Relevance Center Coarse Element Size Default Initial Size Seed Active Assembly Smoothing Medium Transition Fast Span Angle Center Coarse Minimum Edge Length 5.0 mm Inflation Use Automatic Tet Inflation None Inflation Option Smooth Transition Transition Ratio 0.272 Maximum Layers Growth Rate 1.2 Inflation Algorithm Pre View Advanced Options No Advanced Shape Checking Standard Mechanical Element Midside Nodes Program Controlled Straight Sided Elements No Number of Retries 48 Default (4) Rigid Body Behavior Dimensionally Reduced Mesh Morphing Disabled Pinch Pinch Tolerance Please Define Generate on Refresh No Statistics Nodes 12100 Elements 5946 Mesh Metric None Static Structural (A5) TABLE Model (A4) > Analysis Object Name Static Structural (A5) State Solved Definition Physics Type Structural Analysis Type Static Structural Solver Target ANSYS Mechanical Options Environment Temperature 22 °C Generate Input Only No TABLE Model (A4) > Static Structural (A5) > Analysis Settings Object Name State Analysis Settings Fully Defined Step Controls Number Of Steps Current Step Number Step End Time Auto Time Stepping s Program Controlled Solver Controls 49 Solver Type Program Controlled Weak Springs Program Controlled Large Off Deflection Inertia Relief Off Nonlinear Controls Force Convergence Moment Convergence Displacement Convergence Rotation Convergence Line Search Program Controlled Program Controlled Program Controlled Program Controlled Program Controlled Output Controls Calculate Yes Stress Calculate Yes Strain Calculate Results At All Time Points Analysis Data Management Solver Files Directory C:\Documents and Settings\Administrator.SPCMA01\Local Settings\Temp\WB_DAVID02_3936_2\unsaved_project_files\dp0\SYS\MECH\ Future None Analysis Scratch Solver Files Directory Save ANSYS No db Delete Unneeded Yes Files Nonlinear No 50 Solution Solver Units Active System Solver Unit nmm System TABLE Model (A4) > Static Structural (A5) > Loads Object Name Force State Force Fully Defined Scope Scoping Method Geometry Selection Geometry Face Definition Type Force Define By Vector Magnitude 16624 N (ramped) Direction Defined Suppressed No Solution (A6)  TABLE 10 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution Object Name Solution (A6) State Solved Adaptive Mesh Refinement Max Refinement Loops Refinement Depth TABLE 11 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Solution Information Object Name Solution Information State Solved Solution Information Solution Output Newton-Raphson Residuals Update Interval 51 Solver Output 2.5 s Display Points All TABLE 12 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Results Object Name Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain State Solved Scope Scoping Method Geometry Selection Geometry All Bodies Definition Type Equivalent (von-Mises) Stress Equivalent (von-Mises) Elastic Strain By Time Display Time Last Calculate Time History Yes Use Average Yes Identifier Results Minimum MPa mm/mm Maximum 392.19 MPa 1.9609e-003 mm/mm Minimum Occurs On 1_SOLID_2 Maximum Occurs On 1_SOLID_1 Information Time s Load Step Substep Iteration Number TABLE 13 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Stress Safety Tools Object Name Stress Tool State Solved Definition Theory Max Equivalent Stress Stress Limit Type Tensile Yield Per Material TABLE 14 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Stress Tool > Results 52 Object Name Safety Factor State Solved Scope Scoping Method Geometry Selection Geometry All Bodies Definition Type Safety Factor By Time Display Time Last Calculate Time History Yes Use Average Yes Identifier Results Minimum Minimum Occurs On 0.63745 1_SOLID_1 Information Time s Load Step Substep Iteration Number Material Data Structural Steel  TABLE 15 Structural Steel > Constants Density Coefficient of Thermal Expansion 7.85e-006 kg mm^-3 1.2e-005 C^-1 Specific Heat 4.34e+005 mJ kg^-1 C^-1 Thermal Conductivity 6.05e-002 W mm^-1 C^-1 Resistivity 1.7e-004 ohm mm TABLE 16 Structural Steel > Compressive Ultimate Strength Compressive Ultimate Strength MPa 53 TABLE 17 Structural Steel > Compressive Yield Strength Compressive Yield Strength MPa 250 TABLE 18 Structural Steel > Tensile Yield Strength Tensile Yield Strength MPa 250 TABLE 19 Structural Steel > Tensile Ultimate Strength Tensile Ultimate Strength MPa 460 TABLE 20 Structural Steel > Alternating Stress Alternating Stress MPa Cycles Mean Stress MPa 3999 10 2827 20 1896 50 1413 100 1069 200 441 2000 262 10000 Phụ luc 2: bảng chọn bơm 54 ... tưởng ép rơm thành củi đốt thực luận văn:” Thiết kế chế tạo mơ hình máy ép rơm Mục tiêu đề tài thiết kế chế tạo thành công mô hình máy ép rơm piston thủy lực thông số tối ưu cho việc ép rơm thành... em thực đề tài: “ Thiết kế, chế tạo mơ hình máy ép rơm “ 1.2.Mục đích Thiết kế, chế tạo máy ép rơm sử dụng xylanh thủy lực ép rơm thành củi Điều tra số liệu tối ưu cho việc ép rơm thành củi Chương... phát triển 2.1.2 Máy ép rơm Máy ép rơm cuả trường UNIVERSITY OF HOHENHEIM Hình 2.2: Máy ép rơm Hình 2.3: Cấu tạo máy ép rơm Máy gồm có phận chính: Khoang chứa rơm, đầu xiết khn ép, trục vít  Phểu