Nghiên cứu cải tiến máy bóc vỏ thóc

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN QUỐC NHIỆM NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN MÁY BĨC VỎ THĨC Chun ngành: Cơng nghệ chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM NGỌC TUẤN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 1: …………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: …………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ mơn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp.HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: TRẦN QUỐC NHIỆM Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh: 17/04/1978 Nơi sinh : Nghệ An Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy MSHV : 00408243 I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu cải tiến máy bóc vỏ thóc II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng máy bóc vỏ giới Việt Nam - Nghiên cứu xác định thơng số ảnh hưởng đến tỉ lệ bóc vỏ tỉ lệ gãy vỡ - Phân tích trạng máy bóc vỏ Lamico đưa hướng cải tiến cho máy - Thiết kế cấu hình giải thuật điều khiển cho máy bóc vỏ - Thiết kế kế hoạch quy hoạch thực nghiệm III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 25 tháng 01 năm 2010 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 30 tháng 11 năm 2010 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS PHẠM NGỌC TUẤN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS.TS PHẠM NGỌC TUẤN LỜI CÁM ƠN Tôi chân thành cảm ơn CBHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để tơi hồn thành tốt luận văn cao học Tôi chân thành cảm ơn Thầy Cơ Phịng đào tạo sau đại học, Thầy Khoa Cơ Khí Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, bạn nhóm nghiên cứu cơng ty CENINTEC, gia đình đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành tốt luận văn Trong q trình làm luận văn chắn khó tránh khỏi sai sót Mong nhận góp ý Thầy bạn đọc để tơi có điều kiện sửa chữa hoàn thiện Tp.HCM, ngày 30 tháng 11 năm 2010 Học viên Trần Quốc Nhiệm TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Trên 75% lượng dùng cho họat động sống người gia súc lương thực cung cấp Sự tăng sản lượng lương thực đòi hỏi phải tăng số lượng tăng suất đồng thời không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm Hiện vấn đề nhà nước ngày quan tâm, ưu tiên cho nghiên cứu thiết bị dây chuyền chế biến lúa gạo Vì đóng vai trị quan trọng việc giảm thất thoát sau thu hoạch, nâng chất lượng giá trị sản phẩm để hịa nhập vào thị trường quốc tế Máy bóc vỏ thiết bị quan trọng dây chuyền chế biến lúa gạo Nhiệm vụ máy dùng để bóc lớp trấu khỏi thóc mà đảm bảo giữ gạo nguyên Hiện máy bóc vỏ mức độ tự động hóa chưa cao, suất thấp không ổn định, tỉ lệ thu hồi thấp thao tác điều chỉnh kiểm soát chất lượng đầu phụ thuộc lớn vào kinh nghiệm vận hành công nhân, tỉ lệ bóc vỏ cịn thấp, tỉ lệ gãy vỡ cao Vì việc nghiên cứu cải tiến máy bóc vỏ để khắc phục vấn đề cần thiết Nội dung luận văn trình bày kết nghiên cứu tổng quan máy bóc vỏ Việt Nam Thế Giới, đặc biệt tìm hiểu phân tích trạng máy bóc vỏ cơng ty chế tạo máy Long An, từ xác định mục tiêu, nội dung phương pháp cải tiến nhằm nâng cao suất chất lượng bóc vỏ giảm thiểu tỷ lệ gãy vỡ thấp Kết luận văn đưa máy bóc vỏ hồn thiện từ khâu cấp liệu khâu bán thành phẩm đầu máy đưa vào ứng dụng thực tế Cơng ty Cơ khí Long An MASTER ESSAY SUMMARY Over 75% energy used for human and animal activities is provided by food The encreament of food yield required the encreament of quantity and productivity as well as quality of the products Nowadays the government more and more attaches give a priority for study and develop rice processing machinery systems because it contributes a very important role in minimize the after harvesting waste, level up the quantity and can integrates the international market Husker is one of very important part in the rice processing chain Its function is to peal the husk out of the rice and still ensure that the rice is not broken The currently used huskers with low automatic level, low productivity and the quality is not stable, low take back rate, the operation to control output quality still depends on operation skill of the workers, low husky rate and broken rate is high Therefore, the studying and innovating the husker to solve the above problems is very necessary The content of this essay is presenting general study results about huskers in Vietnam and in over the world, especially study and analysis the currently situation of huskers are using at Long An Machinery Manufacturing company Through the study, the author will define the objective, content and method to innovate the huskers in order to increase productivity and quality, minimize the broken rate The essay outcome will propose a completed husker from supplying stage to semifinished product It can be applied at Long An Machinery Manufacturing Company         MỤC LỤC Trang Lời mở đầu Chương 1: Tổng quan nghiên cứu ứng dụng máy bóc vỏ 1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo Việt Nam .4 1.2 Công nghệ dây chuyền thiết bị chế biến lúa gạo 1.3 Vai trị máy bóc vỏ dây chuyền chế biến lúa gạo 1.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng máy bóc vỏ giới 1.5 Tình hình nghiên cứu ứng dụng máy bóc vỏ Việt Nam .15 1.6 Tính cấp thiết đề tài .21 1.7 Mục tiêu đề tài 21 1.8 Nội dung nghiên cứu 21 1.9 Phạm vi nghiên cứu đề tài .22 1.10 Các phương pháp nghiên cứu 22 Chương 2: Phân tích trạng máy bóc vỏ 23 2.1 Nguyên lý hoạt động máy bóc vỏ Lamico 23 2.2 Phân tích trạng máy bóc vỏ Lamico 24 2.3 Những vấn đề cần cải tiến 25 Chương 3: Cơ sở lý thuyết máy bóc vỏ 27 3.1 Các ngun lý học q trình bóc vỏ 27 3.1.1 Nguyên lý nén ma sát 27 3.1.2 Nguyên lý ma sát 28 3.1.3 Nguyên lý va đập nhiều lần 28 3.1.4 Nguyên lý dịch trượt .28 3.2 Các loại thiết bị bóc vỏ hạt 29 3.2.1 Máy bóc vỏ hai rulô cao su .29 3.2.2 Máy bóc vỏ hai thớt cối 30           3.2.3 Các loại máy khác 31 3.3 Lý thuyết máy bóc vỏ hai rulơ cao su 31 3.3.1 Sơ đồ cấu tạo 31 3.3.2 Lý thuyết tính tốn q trình bóc vỏ .32 Chương 4: Xác định phương án cải tiến phân tích lựa chọn phương án hợp lý .40 4.1 Những vấn đề cần cải tiến 40 4.2 Các giải pháp cải tiến 40 4.3 Phân tích lựa chọn phương án cải tiến 40 Chương 5: Cấu hình nguyên lý làm việc máy bóc vỏ sau cải tiến 52 5.1 Sơ đồ nguyên lý máy bóc vỏ sau cải tiến 52 5.2 Cấu hình giải thuật điều khiển hệ thống cấp liệu tự động .55 5.2.1 Cấu hình hệ thống cấp liệu tự động 55 5.2.2 Cấu Giải thuật điều khiển hệ thống cấp liệu tự động .55 5.3 Cấu hình giải thuật điều khiển máng rải liệu .58 5.4 Cấu hình giải thuật điều khiển thiết bị đo độ mòn trục cao su 60 5.5 Cấu hình giải thuật điều khiển thiết bị đo tỷ lệ bóc vỏ tỷ lệ gãy vỡ 60 5.5.1 Công dụng 60 5.5.2 Các yêu cầu kỹ thuật 60 5.5.3 Cấu hình thiết bị đo máy bóc vỏ 61 5.5.4 Sơ đồ kết cấu hoạt động thiết bị đo cho máy bóc vỏ 62 5.5.5 Giải thuật điều khiển thiết bị đo .62 5.6 Bài tốn tối ưu hóa lợi nhuận bóc vỏ 64 5.7 Bộ điều khiển, cấu hình giải thuật điều khiển máy bóc vỏ 68           Chương Thiết kế thí nghiệm 74 6.1 Các mục tiêu thí nghiệm 74 6.2 Phân tích lựa chọn yếu tố mục tiêu .74 6.3 Phân tích lựa chọn thơng số ảnh hưởng đến yếu tố mục tiêu 78 6.3.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến yếu tố mục tiêu suất .78 6.3.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến yếu tố mục tiêu tỷ lệ bóc vỏ.…… 81 6.3.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến yếu tố mục tiêu tỷ lệ gãy vỡ .83 6.3.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến mức tiêu thụ lượng .85 6.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 86 6.5 Lựa chọn mơ hình tốn học 86 6.6 Thiết kế thí nghiệm 86 6.7 Phương tiện thực nghiệm 90 6.7.1 Vật liệu thực nghiệm .90 6.7.2 Máy bóc vỏ để thực nghiệm 90 6.7.3 Trang thiết bị dụng cụ đo 91 6.8 Dự kiến kết thực nghiệm .91 Chương Kết luận phương hướng phát triển đề tài 93 7.1 Kết luận 93 7.2 Phương hướng phát triển đề tài 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………… 95 PHỤ LỤC           CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MÁY BÓC VỎ 1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo Việt Nam: Lúa lương thực quan trọng, suất cao dễ trồng Các nước Đơng Nam Á có diện tích trồng lúa lớn khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều thích hợp cho canh tác lúa có Việt Nam Việt Nam nước có diện tích canh tác lúa đứng thứ giới tập trung nhiều đồng sông Cửu Long, đồng sông Hồng duyên hải miền trung Năng suất lúa nước ta tăng liên tục nhiều năm qua Từ năm 1992 đến năm 1997, năm nước ta xuất khoảng triệu gạo Từ năm 1997 đến năm 2002, xuất gạo nước ta đạt triệu tấn/năm đến năm 2007, 2008 lên đến 4,5 triệu tấn/năm Chỉ tiêu xuất gạo 2009 Việt Nam vào khoảng 4,5 – triệu tấn, kim ngạch khoảng hai tỷ USD Hiện Việt Nam nước xuất gạo thứ hai giới sau Thái Lan Tuy nhiên suất cao công nghệ sau thu hoạch nước ta nhiều hạn chế nhiều so với Thái Lan, nên làm tổn thất lớn giai đoạn sau thu hoạch có giá trị thấp thương mại quốc tế Việc xảy hàng loạt yếu tố từ sơ chế, tồn trữ đến chế biến chưa thích hợp, thể nhiều mặt - Do đầu tư cho công tác nghiên cứu khoa học thấp - Do chưa quan tâm nhiều việc nâng cao chất lượng gạo xuất - Do nhận thức người tham gia công tác chưa - Do thiết bị hạn chế mặt kỹ thuật - Do công nghệ áp dụng chưa tốt Nước ta xuất lúa gạo với thị phần cao giới, giá thấp so với nước khác họ có cơng nghệ sau thu hoạch tiên tiến Vì           101 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 khoảng trống trấu hạt gạo lức hai đầu hạt cho phép phép hạt gạo lức dịch chuyển phía trước lúc va chạm với vành cao su Nếp gấp cài kín vào hai mảnh trấu: Các mảnh trấu (vảy mày hoa) ghép với nếp gấp đơi dẹp Cần có lực để mở nếp gấp q trình bóc vỏ trấu, điều cịn làm khó thêm cho máy bóc vỏ với mục đích tránh vỡ hạt không cần thiết Râu tùy theo giống lúa, râu có dài, phải lắp đặt máy đặt biệt để làm gãy loại râu trước khí Vỏ lúc bị hư hỏng cho phép ôxy xâm nhập vào lớp cám, làm cho hàm lượng acid béo tự (FFA) dầu cám tăng lên Sự ơxy hóa làm cho cám trở mùi ôi cuối đưa đến kết phẩm chất nghiêm trọng hạt gạo lức Chính ngun nhân đĩa mài mịn máy bóc vỏ gây tổn hại đến vỏ Nhưng khơng tổn hại lúa bóc ra, hay gạo lức chuyển thành gạo xát, vỏ lớp cám máy xát trắng bóc Tuy nhiên, vỏ bị phá hỏng làm giảm cách nghiêm trọng khả tồn trữ gạo lức Nếu gạo lức sản xuất để tồn trữ hay chở đến nước nhập gạo hay đến nhà máy xát trắng dạng gạo lức việc dùng máy bóc vỏ có lơ cao su điều cần thiết để tránh hay làm giảm bớt việc hủy hoại mơ cám ơxy hóa enzyme Tế bào tinh bột nằm theo chiều dọc – tế bào tinh bột nội nhũ có dạng thon dài định vị cạnh dài hướng thẳng vào tâm hạt Hình dạng vị trí tế bào tinh bột cho hạt khả phản ứng lại đột biến nhiệt độ, dẫn đến vết rạn nứt cuối nứt vỡ toàn hạt Điều đặc biệt với nước nhiệt đới, lúa chín trước sau gặt đặt thời tiết có nhiều biến động với mưa to thay đổi lớn độ ẩm tương đối nhiệt độ đêm ngày           102 Góc nghỉ Lúa đổ thẳng đứng xuống mặt phẳng, làm thành hình hồn chỉnh Góc cạnh khối hạt hình đo sau dịng hạt ngừng hẳn gọi góc nghỉ Hình 1.16 Góc nghỉ lúa lớn ngơ hay gạo lức Góc nghỉ phụ thuộc trực tiếp vào lượng ẩm hạt Góc nghỉ lúa có lượng ẩm 20% lớn góc nghỉ lúa có lượng ẩm 14% Góc nghỉ quan trọng cho việc xây dựng phương tiện tồn trữ hạt rời việc tính tốn kích thước thùng chứa trung gian có dung tích cho trước Góc ma sát Góc khác với góc nghỉ Góc đo từ mặt phẳng nằm ngang, lúc mà hạt bắt đầu xuống phía mặt phẳng nhẵn gỗ, tác động trọng lực Thơng thường góc ma sát xác định cách dùng gỗ nhẵn vị trí nằm ngang có rải lớp lúa mỏng Tấm gỗ nghiêng từ từ lúc hạt lúa bắt đầu chuyển động xuống phía dưới.Góc nghiêng cố định lại lúc tất hạt dịch chuyển hết trọng lực Góc nghiêng cố định lúc góc ma sát Hình 1.17           103 Góc ma sát quan trọng việc xây dựng thùng chứa tự đổ, phương tiện tồn trữ rời ống xả hạt Góc ma sát loại hạt khác khác phụ thuộc vào độ nhẵn bề mặt hàm lượng ẩm hạt Thành phần hóa học hạt lúa Những nghiên cứu thành phần hóa học lúa tiến hành sớm, mức độ xác khác nhau, phụ thuộc vào điều kiện phương pháp nghiên cứu đưa giới hạn dao động chất phân bố chúng hạt lúa Thành phần hóa học hạt lúa Hàm lượng chất % Các chất Cực tiểu Cực Trung đại bình Protein 6,66 10,43 8,47 Tinh bột 47,70 68 56,20 Xenluloza 08,74 12,22 9,41 Tro 4.0 6,90 5,80 Đường 0,10 4,50 3,20 Chất béo 1,80 2,50 1,20 Đextrin 0,80 3,20 1,30 Những nghiên cứu Smirôv (1953), Côzmina (1957), Kils(1955), Maccoll (1953), Hats (1959)… cho thấy thành phần hoá học thóc phụ thuộc vào giống, loại điều kiện gieo trồng lúa Đồng thời Smirôv (1953) khẳng định phụ thuộc vào cỡ hạt thành phần hố học Hạt lớn hàm lượng tinh bột cao,hàm lượng xenluloza thấp ngược lại Theo Hintơn (1945), Kils (185), Hoistơn (1964), chất protein, chất béo, chất khoáng vitamin phân bố hạt không Phần lớn chất phân bố lớp vỏ ngồi, lớp alơrơng phơi           104 Prơtêin thóc gồm albumin, globulin, prơlamin glutenin glutenin thành phần chủ yếu Thành phần protein lúa Tác giả Albumin Zuzuki cộng tác viên 5,84 Prôtêin Glutenin Globulin 9,17 14,7 70,90 7,25 – 8,97 5,60 – 8,66 82,06 – 84,16 – 10 – 12 58 – 69 2,31 – 7,80 6,72 – 11,57 73,44 – 81,65 (Nhật ), 1938 Anbert cộng tác viên 0,589 – 3,36 (Hungaria) 1953 Larros (Liên Xô) 1961 12 – 16 Xukhơnov (Liên Xô) 3,18 – 4,96 1965 So với protein hạt hòa thảo khác, protein lúa coi hồn thiện Nó chứa đủ axit amin không thay Theo Prokhovov Renhichenco, ozizenin chứa 17 axit amin: xistin, lizin, arginin, treonin, alnin, histidin, glixin, serin, axit asparagin, axit glutamine, alamin, prolin, tirozin, valin, metionnin, phenilalanin, leizin triptophan Gluxit lúa gồm tinh bột, xenluloza, hemixenluloza đường glucoza, sacaroza, mantoza, fructoza raphinoza Trong tinh bột thành phần chủ yếu Thành phần tinh bột lúa tẻ chủ yếu gồm amilopectin khoảng 17% amiloza, tinh bột lúa nếp khơng có amiloza Chất béo lúa chủ yếu gồm axit béo oleic (41 – 45%), linolic (27 – 36.7%) va panmitic (12.3 – 17.3%) chủ yếu tập trung phôi lớp alơrông           105 Kích thước hạt Nhóm Thuật ngữ theo tiếng Anh, Pháp Nga Chiều dài hạt (mm) Anh Pháp Nga Việt Nam I >7 Extralong Tres long Rất dài II 6-7 Long Long Dài III 5-5,99 Midding Demi-long Trung bình IV 7 Very large Tres grand Rất lớn II 6-7 Lage Grand Lớn III 5-5,99 Small Petit Nhỏ Theo tỷ số giửa chiều dài chiêu rộng hạt thóc chia thành nhóm sau: Nhóm Thuật ngữ theo tiếng Anh, Pháp Nga L/B Anh Pháp Nga Việt Nam I >3 Slender Tres long Hẹp II 2,4-3 Medium Long Trung bình III 2,0-2,3 Bold Demi-long Rộng IV tránh đuọc hít dính hai rulo - Độ bóc vỏ lúa đuợc ấn định áp suất luồng khí nén 1.10 Máy bóc vỏ lúa – Sinco-Việt Nam - Khi rulơ cao su mịn, hệ thống điều khiển khí nén tự động hiệu chình khe hở cho phù hợp, đảm bảo tỷ lệ bóc vỏ - Hiệu suất bóc vỏ cao - Năng suất - 2.5 tấn/giờ -Nâng cao tuổi thọ rulơ cao su 1.11 Máy bóc vỏ lúa – Hưng Thịnh-Việt Nam - Tự động điều chỉnh khe hở rulo cao su khí nén - Năng suất 3-4 tấn/h - Tỷ lệ bóc vỏ từ 85 -95% - Tỷ lệ gãy vỡ thấp           115 TĨM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: TRẦN QUỐC NHIỆM Ngày, tháng, năm sinh: 17/04/1978 Địa liên lạc: Nơi sinh: Nghệ An 3B/18A1 – Liên Áp 6-2 - Ấp – Vĩnh Lộc A – Bình Chánh - Thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại : 0904.17.04.78 Email: nhiem_tran2001@yahoo.com QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: - Từ 1998 đến 2003: Sinh viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Từ 2008 đến nay: Học viên cao học ngành Công nghệ chế tạo máy Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh Q TRÌNH CƠNG TÁC: - Từ 2003 đến 2007: Nhân viên Cơng ty Cơ Khí Cao Su 381 – Bến Chương Dương - Q1 – TP.HCM -   Từ 2007 đến Giảng Viên trường Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM ... Trong kiểu máy bóc vỏ, dùng nhiều hai loại máy bóc vỏ hai rulơ cao su máy bóc vỏ hai thớt cối Sau nghiên cứu loại máy bóc vỏ mục sau 3.2 Các loại thiết bị bóc vỏ hạt [6] 3.2.1 Máy bóc vỏ hai rulơ... bóc vỏ loại hạt khác [6] Hiện giới tồn năm kiểu máy bóc vỏ sau: a Máy bóc vỏ trục quay b Máy bóc vỏ đơi rulơ cao su c Máy bóc vỏ có trục đá nhám đía đá nhám d Máy bóc vỏ có hai thớt cối e Máy bóc. .. tạo máy MSHV : 00408243 I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu cải tiến máy bóc vỏ thóc II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng máy bóc vỏ giới Việt Nam - Nghiên cứu