NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG TÁCH THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN HỒNG LN NGHIÊN CỨU CÁC THƠNG SỐ TỐI ƯU HỐ MÁY SÀNG TÁCH THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN HỒNG LN NGHIÊN CỨU CÁC THƠNG SỐ TỐI ƯU HỐ MÁY SÀNG TÁCH THĨC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã số : 60 52 14 LUÂN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN NHƯ NAM Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2011 NGHIÊN CỨU CÁC THƠNG SỐ TỐI ƯU HỐ MÁY SÀNG TÁCH THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM TRẦN HOÀNG LUÂN Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Thư ký: TS NGUYỄN HUY BÍCH Đại học Nơng Lâm TP HCM Phản biện 1: PGS TS TRẦN THIÊN PHÚC Đại học Bách Khoa TP HCM Phản biện 2: TS BÙI NGỌC HÙNG Đại học Nông Lâm TP HCM Uỷ viên: TS NGUYỄN NHƯ NAM Đại học Nơng Lâm TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH HIỆU TRƯỞNG i LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tơi tên Trần Hồng Ln, sinh ngày 06 tháng 08 năm 1968, thành phố Pleiku, tỉnh Gia Lai Con Ông Trần Thái Bà Hoàng Thị Kim Qui Tốt nghiệp tú tài trường Trung học phổ thông Thạnh Mỹ Tây, thành phố Hồ Chí Minh Tốt nghiệp CNKT 1989, ngành máy tàu sơng, hệ quy, trường CNKT Đường Thủy, thành phố Hồ Chí Minh Tốt nghiệp Đại học năm 1996, ngành Kinh tế ngoại thương, hệ chức, trường Đại Học Kinh tế Thành phố Hồ Chí Minh Tốt nghiệp Đại học năm 2006, ngành Cơ khí chế tạo máy, hệ khơng qui, trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Tháng 03 năm 1989 đến làm việc trường CNKT Đường thủy Năm 2008 nâng cấp thành trường Cao Đẳng Giao Thơng Vận Tải Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 09 năm 2008 theo học Cao học ngành Kỹ thuật Cơ khí trường Đại học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh Tình trạng gia đình: Vợ Nguyễn Thị Thùy Linh kết hôn năm 2004 Địa liên lạc:  Nhà riêng: 59/11 Đường Hiệp Bình – P Hiệp Bình phước – Q Thủ Đức – Thành phố Hồ Chí Minh  Cơ quan: Trường Cao Đẳng GTVT – Thành phố Hồ Chí Minh, số 252 Lý Chính Thắng – Phường – Quận – Thành phố Hồ Chí Minh  Điện thoại DĐ: 098 8890295  Email: tranhoangluan68@gmail.com ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Trần Hoàng Luân iii CẢM TẠ Để hồn thành luận văn thạc sĩ tơi xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến: Thầy TS Nguyễn Như Nam, trưởng môn Máy sau thu hoạch – Chế biến, Khoa Cơ khí – Cơng nghệ, trường Đại Học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh – Giáo viên hướng dẫn khoa học Thầy tận tình bảo, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình làm luận văn Ban Giám hiệu, Phòng sau đại học tập thể Giảng viên Khoa Cơ khí Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện tốt trình học Cao học thực luận văn Ban lãnh đạo trường Cao Đẳng GTVT – Tp HCM bạn đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ nhiều trình học tập thực đề tài Xin cảm ơn quý thầy, cô phản biện đề tài cho lời nhận xét quý báu Qua phản hồi tơi để hồn thiện q trình nghiên cứu Các anh chị học viên lớp Cao học khóa 2007 2008 hỗ trợ, giúp đỡ, động viên chia sẻ kinh nghiệm làm việc Cảm ơn cha mẹ, anh em, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện tốt suốt trình học tập làm đề tài Vợ chia sẻ, gánh vác trách nhiệm gia đình động viên tơi suốt q trình học Cao học iv TĨM TẮT Đề tài “Nghiên cứu thông số tối ưu máy sàng tách thóc – gạo lức (Paddy separator) phương pháp qui hoạch thực nghiệm” thực xưởng môn máy sau thu hoạch chế biến, khoa Cơ khí – Cơng nghệ, trường Đại học Nơng lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 03 năm 2010 đến tháng 08 năm 2011 với kết tóm tắt sau: Mục đích đề tài nghiên cứu thông số tối ưu máy sàng tách thóc – gạo lức phương pháp qui hoạch thực nghiệm Luận văn kế thừa kết nghiên cứu gồm: Cấu tạo, nguyên lý làm việc máy sàng tách thóc kiểu Pakis - 08 tấn/h dây chuyền sản xuất lúa gạo cơng ty cổ phần khí Long An máy sàng Pakis ứng dụng nhà máy chế biến lúa gạo Từ đó, nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy sàng tách thóc – gạo lức SAPA – 1.000 suất 1.000 kg/h làm mô hình để phục vụ nghiên cứu thực nghiệm Thực nghiệm máy SAPA – 1.000 theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm với hai thông số hiệu suất phân loại lúa – gạo lức chi phí lượng riêng tối ưu Các thông số vào gồm góc nghiêng sàng a (độ), số vòng quay trục sàng n (vg/ph) lượng cung cấp nguyên liệu q (kg/s) Phương án thực nghiệm thiết kế, xử lý, phân tích phần mềm Statgraphics Vers 7.0 theo trình tự từ bậc I phát triển lên bậc II Mơ hình thống kê thực nghiệm mơ tả hiệu suất phân loại chí phí lượng riêng máy sàng SAPA – 1.000 dạng thực sau: Hs = – 15,5631 + 4,5488*a + 1,4724*n + 228,303*q + 0,0384*a*n – 5,6250*a*q – 0,5175*n*q – 0,8368*a2 – 6,9503E-3*n2 – 384,3060*q2 Ar = – 13,1033 – 0,4552*a + 0,2023*n + 46,5652*q + 0,0122*a*n – 1,8075*a*q – 0,2503*n*q – 0,0607* a2 – 8,8903E-4*n2 – 28,9004*q2 v Kết tính toán tối ưu đa mục tiêu cho thấy hiệu suất phân loại tối ưu đạt 98,725 %, với chi phí điện riêng để phân loại thóc – gạo lức từ 2,213  2,214 kWh/t Các thông số tối ưu gồm: - Góc nghiêng tối ưu sàng atư = 4,650; - Số vòng quay tối ưu trục sàng ntư = 111,7 vg/ph; - Lượng cung cấp riêng tối ưu qtư = 0,188 kg/s vi ABSTRACT The thesis: "Study the optimal parameters of the Paddy-Separator by using the experimental planning method" has been conducted in the Lab of the Department of Post - Harvesting and Processing, Faculty of Engineering and Technology, Ho Chi Minh city Nong Lam University, from May 2010 to August 2011 with its summarized results are as follows: The purpose of this thesis is to study the optimal parameters for the PaddySeparator by using the experimental planning method Some previous studies like the components and operation principle of the Pakis paddy separator in the rice processing assembly line of the Long An Mechanical Joint Stock Company and the various Pakis paddy separators which have been used in rice processing plants were referenced The studying, designing, and manufacturing of a Paddy-Separator model with its capacity is 1000 kg/hour has been performed for study Experiment on SAPA - 1000 by the method of experimental planning with two parameters to efficiency of paddy-separator and the specific energy consumption are the best Three input parameters such as the paddy supplying, the rotation, and the tilt angle of the screen The experimental data are computer processed by using the Statgraphics software Vers 7.0 The results indicate that the efficiency of paddy-separator and the specific energy consumption are the second order polynomial functions of the paddy supplying, the rotation, and the tilt angle of the screen The mathematical equations in real form are shown as: Hs = – 15,5631 + 4,5488*a + 1,4724*n + 228,303*q + 0,0384*a*n – 5,6250*a*q – 0,5175*n*q – 0,8368*a2 – 6,9503E-3*n2 – 384,3060*q2 Ar = – 13,1033 – 0,4552*a + 0,2023*n + 46,5652*q + 0,0122*a*n – 1,8075*a*q – 0,2503*n*q – 0,0607* a2 – 8,8903E-4*n2 – 28,9004*q2 vii The multi-objective optimization calculating show that the optimal efficiency of paddy-separator is 98.725%, with the specific energy consumption ranges from 2.213 to 2.214 kWh/t The optimal input parameters are: - The tilt angle of the screen has optimal value in the real form as atư = 4,650 - The rotation of the screen-axis has optimal value in the real form as ntư = 111,7  111,8 rpm - The paddy supplying has optimal value in the real form as qtư = 0,188 kg/s viii 7.2.2 Kết phân tích phương sai với mơ hình thống kê bậc I khơng có số hạng chéo 7.2.2.1 Kết phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc I khơng có số hạng chéo Bảng 7.2 Kết phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc I khơng có số hạng chéo ANOVA for Y1 - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:x1 4.219512 4.2195125 445.10 0000 B:x2 904512 9045125 95.41 0002 C:x3 2.279112 2.2791125 240.41 0000 24.887412 4.9774825 525.05 0000 047400 0094800 Lack-of-fit Pure error -Total (corr.) 32.3379500 R-squared = 0.22893 13 R-squared (adj for d.f.) = 7.2.2.2 Kết phân tích phương sai hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc I khơng có số hạng chéo Bảng 7.3 Kết phân tích phương sai hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc I khơng có số hạng chéo ANOVA for Y2 - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:x1 0491411 0491411 1311.60 0000 B:x2 2617261 2617261 6985.57 0000 C:x3 0463601 0463601 1237.37 0000 Lack-of-fit 4831856 0966371 2579.28 0000 Pure error 0001873 0000375 -Total (corr.) R-squared = 0.424967 84060036 13 R-squared (adj for d.f.) = 0.252457 91 7.2.3 Kết phân tích phương sai với mơ hình thống kê bậc I có số hạng chéo 7.2.3.1 Kết phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc I có số hạng chéo Bảng 7.4 Kết phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc I có số hạng chéo ANOVA for Y1 - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:x1 4.219512 4.219512 445.10 0000 B:x2 904512 904512 95.41 0002 C:x3 2.279112 2.279112 240.41 0000 AB 1.178112 1.178112 124.27 0001 AC 632812 632812 66.75 0004 BC 535612 535612 56.50 0007 Lack-of-fit 22.540875 11.270437 1188.86 0000 Pure error 047400 009480 -Total (corr.) 32.3379500 13 R-squared = 0.301493 R-squared (adj for d.f.) = 7.2.3.2 Kết phân tích phương sai hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc I khơng có số hạng chéo Bảng 7.5 Kết phân tích phương sai hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc I khơng có số hạng chéo ANOVA for Y2 - factor study -Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value -A:x1 0491411 0491411 1311.60 0000 B:x2 2617261 2617261 6985.57 0000 C:x3 0463601 0463601 1237.37 0000 AB 1193161 1193161 3184.59 0000 AC 0653411 0653411 1743.98 0000 BC 1252501 1252501 3342.97 0000 Lack-of-fit 1732783 0866391 2312.43 0000 Pure error 0001873 0000375 -Total (corr.) 84060036 13 R-squared = 0.793641 R-squared (adj for d.f.) = 0.616762 92 7.3 Kết thực nghiệm xử lý số liệu với mô hình thống kê bậc II 7.3.1 Ma trận thí nghiệm kết thực nghiệm theo phương án bậc II dạng thực Bảng 7.6 Ma trận thí nghiệm kết thực nghiệm theo phương án bậc II dạng thực Mức thí nghiệm thơng số vào TT Kết thí nghiệm a n q Hs (Y1) Ar (Y2) (0 ) (vg/ph) (kg/s) (%) kWh/t 100 0,25 96,69 2,092 110 0,20 98,48 2,153 110 0,20 93,38 2,158 110 0,20 98,65 2,167 120 0,15 97,03 2,453 6 100 0,25 93,96 1,514 120 0,25 96,13 1,963 120 0,25 94,83 1,866 110 0,20 98,56 2,166 10 110 0,20 98,42 2,153 11 100 0,15 96,73 1,817 12 110 0,20 98,51 2,161 13 120 0,15 97,10 2,181 14 100 0,15 95,02 1,593 15 3,32 110 0,20 97,46 2,134 93 Mức thí nghiệm thơng số vào TT Kết thí nghiệm a n q Hs (Y1) Ar (Y2) (0 ) (vg/ph) (kg/s) (%) kWh/t 16 6,68 110 0,20 95,05 1,852 17 93,2 0,20 96,17 1,624 18 126,8 0,20 97,14 2,203 19 110 0,116 96,76 2,096 20 110 0,284 95,05 1,825 7.3.2 Kết xử lý số liệu hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc II 7.3.2.1 Kết phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc II Bảng 7.7 Kết phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc II ANOVA for Y1 - factor study Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value A:x1 7.123295 7.123295 751.40 0000 B:x2 1.367477 1.367477 144.25 0001 C:x3 3.739123 3.739123 394.42 0000 AB 1.178112 1.178112 124.27 0001 AC 632812 632812 66.75 0004 BC 535612 535612 56.50 0007 AA 10.058134 10.058134 1060.98 0000 BB 6.939534 6.939534 732.02 0000 CC 13.260291 13.260291 1398.76 0000 Lack-of-fit 136665 027333 2.88 1350 Pure error 047400 009480 Total (corr.) 40.1850800 19 R-squared = 0.99542 R-squared (adj for d.f.) = 0.991297 94 7.3.2.2 Kết xác định hàm hiệu Y1 với mơ hình thống kê bậc II a) Kết xác định hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc II dạng mã hóa Bảng 7.8 Kết xác định hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc II dạng mã hóa Regression coeffs for Y1 - factor study constant = 98.5065 A:x1 = -0.722532 B:x2 = 0.316575 C:x3 = -0.523481 AB = 0.38375 AC = -0.28125 BC = -0.25875 AA = -0.836757 BB = -0.695033 CC = -0.960765 b) Kết xác định hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình thống kê bậc II dạng thực Bảng 7.9 Kết xác định hàm hiệu suất phân loại Y1 với mơ hình thống kê bậc II dạng thực Regression coeffs for Hs - factor study constant = -15.5631 A:a = 4.54878 B:n = 1.47236 C:q = AB = AC = -5.625 BC = -0.5175 AA = -0.836757 BB = -6.95033E-3 CC = 228.303 0.038375 -384.306 95 7.3.3 Kết xử lý số liệu hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc II 7.3.3.1 Kết phân tích phương sai hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc II Bảng 7.10 Kết phân tích phương sai hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc II ANOVA for Y2 - factor study Effect Sum of Squares DF Mean Sq F-Ratio P-value A:x1 0888011 0888011 2370.13 0000 B:x2 4291045 4291045 11452.97 0000 C:x3 0830127 0830127 2215.64 0000 AB 1193161 1193161 3184.59 0000 AC 0653411 0653411 1743.98 0000 BC 1252501 1252501 3342.97 0000 AA 0529920 0529920 1414.38 0000 BB 1135419 1135419 3030.48 0000 CC 0749904 0749904 2001.52 0000 Lack-of-fit 0006418 0001284 3.43 1014 Pure error 0001873 0000375 Total (corr.) 1.11506495 R-squared = 0.999256 19 R-squared (adj for d.f.) = 0.998587 7.3.3.2 Kết xác định hàm hiệu hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc II a) Kết xác định hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc II dạng mã hóa Bảng 7.11 Kết xác định hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc II dạng mã hóa 96 Regression coeffs for Y2 - factor study constant = 2.15993 A:x1 = -0.0806725 B:x2 = 0.177336 C:x3 = -0.0779989 AB = 0.122125 AC = -0.090375 BC = -0.125125 AA = -0.0607359 BB = -0.0889034 CC = -0.0722509 - b) Kết xác định hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc II dạng thực Bảng 7.12 Kết xác định hàm chi phí điện riêng để phân loại Y2 với mơ hình thống kê bậc II dạng thực Regression coeffs for Ar - factor study constant = -13.1033 A:a = -0.455189 B:n = 0.202309 C:q = AB = AC = -1.8075 BC = -0.25025 AA = -0.0607359 BB = -8.89034E-4 CC = 46.5652 0.0122125 -28.9004 97 7.4 Kết tính tốn tối ưu hóa 7.4.1 Kết tính tốn tối ưu hóa hiệu suất phân loại 7.4.2 Kết tính tốn tối ưu hóa chi phí điện riêng để sàng phân loại 98 7.4.3 Kết tính tốn tối ưu hóa chi phí điện riêng để sàng đơn vị sản phẩm đạt yêu cầu 99 100 101 102 7.5 Hình ảnh khảo nghiệm Hình 7.10 Kiểm tra số vòng quay trục sàng 103 Hình 7.11 Lấy mẫu thí nghiệm Hình 7.12 Cân mẫu thí nghiệm 104 Hình 7.13 Mẫu thí nghiệm 105 ... Lý Chính Thắng – Phường – Quận – Thành phố Hồ Chí Minh  Điện thoại DĐ: 098 8890295  Email: tranhoangluan68@gmail.com ii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu kết luận văn... paddy supplying has optimal value in the real form as qtư = 0,188 kg/s viii MỤC LỤC CHƯƠNG Trang Trang tựa Trang chuẩn y i Lý lịch cá nhân ii Lởi cam đoan ... chiều dọc ném đến vành cao su Nhờ có va chạm, hạt gạo lức dịch chuyển phía trước khoang kín vỏ trấu, bắt buộc khoang kín phải mở hạt gạo lức ngồi Việc bóc vỏ thực chủ yếu nhờ có khoảng trống trấu