THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY ÉP RƠM

Mục tiêu của đề tài là thiết kế và chế tạo thành công mô hình máy ép rơm bằng piston thủy lực và các thông số tối ưu cho việc ép rơm thành củi. Kết quả là chúng em đã thiết kế và chế tạo thành công mô hình máy ép rơm với các thông số sau: Khuôn ép có đường kính 21mm. Áp lực ép:120: 240kgcm2. Lực kéo phá hủy:27N.

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 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 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 MỤC LỤC Tran 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 Đặt vấn đề 1.2.Mục đích Chương TỔNG QUAN 2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.1.1 Sơ lược rơm 2.1.2 Máy ép rơm 2.1.3 Các tính chất lí sản phẩm 2.1.4 yếu tố ảnh hưởng tới trình ép chất lương sản phẩm 2.2 Bơm dầu động điện 2.2.1 Khái niệm phân loại 2.2.2 Công thức tính tốn động điện 2.3 Bể dầu 2.3.1 Nhiệm vụ bể dầu 2.3.2 Chọn kích thước bể dầu 2.4 Xylanh truyền động 2.4.1.Chức 2.4.2 Cấu tạo xylanh 2.4.3 Phân loại .9 2.4.4 Một số xilanh thông dụng .9 2.4.5 Tính tốn xylanh truyền động .11 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 tốn 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 toán đường ống thủy lực .33 4.3 Sơ đồ điều khiển 36 4.4 Nguyên lí hoạt động sơ đồ thủy lực 36 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 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 DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Hình ảnh rơm rạ đốt đồng rơm bị bỏ khắp nơi ngồi đường Hình 2.2: Máy ép rơm .3 Hình 2.3: Cấu tạo máy ép rơm Hình 2.4: Rơm sau ép Hình 2.5: Lưu lượng, số vòng quay, thể tích Hình 2.6: Áp suất, thể tích, mơmen xoắn Hình 2.7: Cấu tạo xylanh 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 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 T1: timer hẹn T2: Rơle nhiệt S1, S2 : cơng tắc hành trình Y1, Y2: hai cuộn dây van 4/3 4.5 Kêt khảo nghiệm sơ 4.5.1 Sơ đồ nguyên lí đo lực phá hủy Hình 4.11 Đo lực phá hủy 1: Đồ kẹp, 2: Rơm sau ép, 4: Lực kế Nguyên lí đo : rơm sau ép kẹp giũa hai đầu kẹp , đầu kẹp có gắn lực kế, kéo lực kế từ từ rơm bị phá hủy ta xác định lực kéo phá hủy 4.5.2 Kết khảo nghiệm Hình 4.12: Rơm sau ép 39 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 Toàn, 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 Name State Source Geometry Fully Defined Definition C:\Documents and Settings\Administrator.SPCMA01\Local 43 Type Length Unit Element Control Display Settings\Temp\WB_DAVID02_3936_2\unsaved_project_files\dp0\SYS\DM\SYS.agdb DesignModeler Millimeters Program Controlled Part Color Style Length X Length Y Length Z Volume Mass Scale Bounding Box 250 mm 1103 mm 460 mm Properties 8.5373e+006 mm³ 67.018 kg Factor Value Statistics Bodies Active Bodies Nodes Elements Mesh Metric 2 12100 5946 None Preferences Import Solid Yes Bodies Import Surface Yes Bodies Import Line No Bodies Parameter Yes Processing Personal Parameter DS Key CAD Attribute No Transfer Named Selection No Processing 44 Material Properties No Transfer CAD Yes Associativity Import Coordinate No Systems Reader Save Part No File Import Using Yes Instances Do Smart No Update Attach File Via Temp File Temporary Directory Analysis Yes C:\Documents and Settings\Administrator.SPCMA01\Local Settings\Temp 3-D Type Mixed Import None Resolution Enclosure and Yes Symmetry Processing TABLE Model (A4) > Geometry > Parts Object Name 1_SOLID_1 1_SOLID_2 State Meshed Graphics Properties Visible Yes Transparency Definition Suppressed No Stiffness Behavior Flexible Coordinate System Default Coordinate System 45 Reference Temperature By Environment Material Assignment Nonlinear Effects Thermal Strain Effects Length X Length Y Length Z Volume Mass Centroid X Centroid Y Centroid Z Moment of Inertia Ip1 Moment of Inertia Ip2 Moment of Inertia Ip3 Nodes Elements Mesh Metric Structural Steel Yes Yes Bounding Box 250 mm 137 mm 1080 mm 23 mm 460 mm 150 mm Properties 8.1869e+006 mm³ 3.5036e+005 mm³ 64.267 kg 2.7503 kg 2.3617e-015 mm -5.4193e-002 mm 518.72 mm 1091.5 mm 1.717e-014 mm 1.4035e-002 mm 9.1209e+006 5355.4 kg·mm² kg·mm² 1.0383e+006 7638.1 kg·mm² kg·mm² 8.4474e+006 2522.2 kg·mm² kg·mm² Statistics 11251 849 5553 393 None Coordinate Systems TABLE Model (A4) > Coordinate Systems > Coordinate System Global Coordinate Object Name 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 ] 46 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 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 47 View Advanced Options No Advanced Shape Checking Standard Mechanical Element Midside Nodes Program Controlled Straight Sided Elements No Number of Retries 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) Solved State 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 Solver Type Weak Springs Large 1 s Program Controlled Solver Controls Program Controlled Program Controlled Off 48 Deflection Inertia Relief Force Convergence Moment Convergence Displacement Convergence Rotation Convergence Line Search Off Nonlinear Controls Program Controlled Program Controlled Program Controlled Program Controlled Program Controlled Output Controls Calculate Yes Stress Calculate Strain Calculate Results At Solver Files Directory Future Yes All Time Points Analysis Data Management C:\Documents and Settings\Administrator.SPCMA01\Local Settings\Temp\WB_DAVID02_3936_2\unsaved_project_files\dp0\SYS\MECH\ None Analysis Scratch Solver Files Directory Save ANSYS No db Delete Unneeded Yes Files Nonlinear Solution Solver Units Solver Unit No Active System nmm System TABLE Model (A4) > Static Structural (A5) > Loads Object Name Force Force State Fully Defined Scope Scoping Method Geometry Selection 49 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 Solver Output Newton-Raphson Residuals Update Interval 2.5 s Display Points All TABLE 12 Model (A4) > Static Structural (A5) > Solution (A6) > Results Object Name State Scoping Method Geometry Type By Display Time Calculate Time History Use Average Identifier Minimum Equivalent Stress Equivalent Elastic Strain Solved Scope Geometry Selection All Bodies Definition Equivalent (von-Mises) Stress Equivalent (von-Mises) Elastic Strain Time Last Yes Yes Results MPa 50 mm/mm Maximum Minimum Occurs On Maximum Occurs On Time Load Step Substep Iteration Number 392.19 MPa 1.9609e-003 mm/mm 1_SOLID_2 1_SOLID_1 Information s 1 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 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 0.63745 Minimum Occurs On 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 51 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 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 3999 2827 1896 1413 1069 441 262 Cycle s 10 20 50 100 200 2000 10000 Phụ luc 2: bảng chọn bơm 52 Mean Stress MPa 0 0 0 53 ... 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