Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xác định các thông số tối ưu của máy sàng dăm nguyên liệu giấy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN TRỌNG TUÂN NGUYỄN TRỌNG TUÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA MÁY SÀNG DĂM NGUYÊN LIỆU GIẤY NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA MÁY SÀNG DĂM NGUYÊN LIỆU GIẤY Chuyên ngành: Máy thiết bị giới hố nơng - lâm nghiệp Mã số: 60 52 14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu Hà Nội, 2010 Hà Nội - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP &PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN TRỌNG TUÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA MÁY SÀNG DĂM NGUYÊN LIỆU GIẤY Chuyên ngành: Kỹ thuâ ̣t máy thiết bị giới hố Nơng - lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU Hà Nội, 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong dây chuyền sản xuất dăm làm nguyên liệu giấy, sàng dăm khâu quan trọng, có nhiệm vụ chọn loại sản phẩm đạt yêu cầu loại bỏ sản phẩm không đạt tiêu chuẩn Hiện nay, thị trường nước ta có nhiều loại máy sàng dăm với nhiều nguyên lý sàng khác sàng chấn song, sàng theo nguyên lý vòng xoay, sàng lắc, sàng quán tính, sàng chấn động định tâm, sàng chấn động lệch tâm Đặc biệt sở băm dăm gỗ Phú Thọ, Hịa Bình, Quảng Ninh, Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Bình…thường dùng loại má y sàng theo nguyên lý chấn động lệch tâm, có hai lớp sàng Loại má y sàng có ưu điểm vượt trội như: Kết cấu gọn, dễ sử dụng, thay sửa chữa dễ dàng sàng hiệu đạt yêu cầu sản phẩm nguyên liệu Loại máy sàng theo nguyên lý chấn động lệch tâm thiết kế, chế tạo dựa kinh nghiệm thực tế, chưa có tài liệu đề cập tới việc tối ưu thông số kết cấu máy sàng dăm Để đạt suất cao, giảm chi phí lượng riêng, nâng cao chất lượng dăm cần phải nghiên cứu xác định thông số kết cấu tối ưu máy sàng dăm nguyên liệu giấy theo nguyên lý chấn động lệch tâm Để giải vấn đề tiến hành đề tài: “Nghiên cứu xác định thông số tối ưu máy sàng dăm nguyên liệu giấy” Ý nghĩa khoa học đề tài là xác định số thông số kết cấu tối ưu máy sàng dăm làm nguyên liệu giấy, theo nguyên lý sàng chấn động lệch tâm cách có khoa học, nhằm nâng cao suất, chất lượng dăm, giảm chi phí lượng Kết nghiên cứu đề tài có ý nghiã thực tiễn cho việc hoàn thiện thiết kế, chế tạo máy sàng dăm nguyên liệu giấy phù hơ ̣p với điề u kiê ̣n sản xuấ t ta ̣i Viê ̣t Nam Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan công nghệ thiết bị sản xuất dăm nguyên liệu giấy 1.1.1 Công nghệ thiết bị sản xuất dăm nguyên liệu giấy thế giới Hiê ̣n thế giới nguyên liê ̣u gỗ cung cấ p cho ngành giấ y ngày càng nhiề u Vì vâ ̣y, mà viê ̣c tâ ̣n du ̣ng gỗ càng triê ̣t để , liề n với là phát triể n của công nghê ̣ và thiế t bi ̣sản xuấ t dăm gỗ ngày càng hiêṇ đa ̣i Tại Châu Âu nhà máy sản xuất dăm gỗ xây dựng quy mô lớn tập trung ở cửa rừng Công nghệ sản xuất tiên tiến, gỗ khai thác từ rừng đưa nhà máy để bóc vỏ, cắt khúc với kích thước hợp lý đưa máy băm tạo thành dăm gỗ Tại nhà máy thiết bị tạo dăm đại nhiều chủng loại máy băm dăm kiểu đĩa, kiểu trống với công suất lên tới 20 - 30 tấn/giờ Tại số nước Phần lan, Thụy Điển, Đức , có địa hình rừng tương đối phẳng cơng nghệ sản xuất dăm gỗ bố trí động rừng Máy băm dăm đặt rơmooc máy kéo chuyên dùng có cơng suất lớn, vào rừng trực tiếp lấy gỗ băm thành dăm đưa thẳng lên xe chuyên chở về nhà máy Ta ̣i dăm gỗ sẽ đươ ̣c phân loa ̣i bằ ng máy sàng Điển liên hơ ̣p máy băm dăm của hãng Woodsman Đức sản xuất, thiết bị làm viê ̣c hiệu quả, suất đạt tới 35 tấn/giờ (hình 1.1) Hình 1.1: Liên hợp máy băm dăm Woodsman 337-FC băm dăm gỗ lưu động Trung Quốc, Nhật Bản nước có ngành cơng nghiệp sản xuất giấy phát triển Sản xuất dăm quan tâm hàng đầu dây chuyề n sản xuấ t Tại phổ biển sử dụng công nghệ sản xuất dăm theo cách lưu động Thiế t bi ̣ cho sản xuấ t chủ yế u sử du ̣ng liên hợp máy băm dăm Bandit Beast đặt máy kéo xích có trang bị bơ ̣ phâ ̣n ngoạm gỗ dẫn đô ̣ng thủy lực bốc gỗ cho vào máng nạp để băm thành dăm gỗ (hình 1.2) Liên hợp máy làm việc địa hình dốc lớn rừng, sau đưa lên xe chuyên chở nhà máy sàng lọc máy sàng nhằ m loa ̣i bỏ những dăm khơng phù hơ ̣p Hình 1.2 Liên hợp máy băm dăm gõ Bandit Beast máy kéo xích Tại Mỹ Canada cơng nghiệp sản xuất dăm đại Gỗ sau khai thác tập trung bãi gỗ nơi trang bị tồn ̣ thớ ng thiết bị sản xuất dăm như: má y băm dăm, sàng dăm và ̣ thố ng băng tải vận chuyển gỗ , dăm Thiế t bi ̣băm dăm đươ ̣c sử du ̣ng dây chuyề n là loa ̣i máy băm dăm lưu động Morbark 2348 (hình 1.3) có cơng suất lớn dẫn động thủy lực Tại gỗ ngoạm máy băm đưa vào máng nạp để băm thành dăm Máng nạp nguyên liệu của máy lớn, na ̣p đồ ng thời từ - 10 gỗ có đường kính nhỏ 20 cm dài tới 4m Máy làm viê ̣c đạt suất tới 60 tấn/giờ Mơ hình sản xuất sử dụng phổ biến cho nước có vùng nguyên liệu tập trung, quy mô sản xuất lớn Hình 1.3: Liên hợp máy băm dăm Morbark 2348 băm gỗ dài Tóm lại mơ ̣t sớ nước giới có cơng nghiệp phát triển với cơng nghệ thiết bị đại, khâu sản xuất trang bị giới hóa, tự động hóa phù hợp, hiệu quả, suất cao Một số nước phát triển nước Đông Nam Á, Nam Mỹ thiết bị sản xuất chủ yếu nhập ngoại, chưa đầu tư đồng dẫn đến suất không cao, không tận dụng nhiề u sản phẩm từ rừng 1.1.2 Công nghệ thiết bị sản xuất dăm nguyên liệu giấy Việt Nam Hiện nước ta đà phát triển kinh tế mặt, nhu cầu lâm sản lớn Những năm qua khai thác rừng có vai trò quan trọng việc cung cấp gỗ nguyên liệu cho sản xuấ t giấy, chế tạo ván dăm, công nghiệp ván lạng, công nghiệp khai mỏ xuất Trong tương lai để đáp ứng nhu cầu cơng nghiệp hố, đại hóa đất nước, dự án khai thác nguyên liệu ngày thực nhiều Cụ thể tiến tới năm 2010 đẩy mạnh lượng khai thác lên 24,5 triệu m3 gỗ [12] Vì vậy, ngành cơng nghiệp khai thác lâm sản chiếm vị trí tương đối quan trọng sản xuất lâm nghiệp Công nghệ khai thác rừng với sản phẩm dăm gỗ đươ ̣c áp dụng khu rừng chặt tỉa thưa, gỗ nhỏ Gỗ sau chă ̣t hạ cho vào băm thành dăm ta ̣i hiêṇ trường khai thác và đươ ̣c đưa bãi Ưu điể m của công nghê ̣ này nâng cao khả tận dụng gỗ, giảm chi phí vâ ̣n chuyể n Ở nước ta các dây chuyề n sản xuấ t dăm gỡ làm ngun liêụ giấ y có rấ t ít và không đầ y đủ Các dây chuyề n này đươ ̣c thiế t kế lắ p đă ̣t theo yêu cầ u của các nhà máy theo mô ̣t số sơ đồ phổ biế n sau: - Dây chuyề n băm dăm gỗ ta ̣i các nhà máy sản xuấ t giấ y Đố ng gỗ Máy Volvo Máng na ̣p gỗ Baĩ chứa Băng tải Băng tải Máy bóc vỏ Băng tải Dăm gỗ Máy băm dăm vỏ Máy sàng dăm Hình 1.4: Sơ đồ dây chuyề n băm dăm gỗ sản xuấ t giấ y - Dây chuyề n băm dăm gỗ của các nhà máy sản xuấ t ván MDF Đố ng gỗ đã bóc vỏ Xe cải tiế n, người vác gỗ Băng tải Máy băm Máy sàng dăm Hình 1.5: Sơ đồ dây chuyề n băm dăm gỗ sản xuấ t ván MDF - Dây chuyề n băm dăm gỗ xuấ t khẩ u có sơ đồ Sơ đồ 1: Đố ng gỗ đã bóc vỏ Băng tải Máy băm dăm Ớng dẫn lên xi lơ Máy sàng dăm Băng tải Baĩ chứa Sơ đồ 2: Gỗ ô tô Máy băm dăm Băng tải Máy sàng dăm Băng tải Baĩ chứa Hình 1.6: Sơ đồ dây chuyề n băm dăm gỗ xuất - Dây chuyề n băm dăm gỗ của các công ty vê ̣ tinh cho nhà máy giấ y, ván MDF, công ty băm dăm xuấ t khẩ u Sơ đồ 1: cho máy băm dăm cố đinh ̣ Đố ng gỗ đã bóc vỏ Xe cải tiế n Máy băm dăm Băng tải Máy sàng dăm Băng tải Baĩ chứa Sơ đồ 2: cho máy băm dăm di đô ̣ng Đố ng gỗ đã bóc vỏ Xe cải tiế n Máy băm dăm Ống dẫn lên xi lô Xe ô tô vâ ̣n chuyể n đế n các nhà máy Hình 1.7: Sơ đồ dây chuyề n băm dăm gỗ quy mô nhỏ Trong dây chuyền băm dăm gỗ làm nguyên liê ̣u giấ y gồm có máy sau: Máy mài dao băm, băng tải đưa gỗ vào máy băm, mày băm dăm gỗ, máy sàng dăm, băng tải đưa dăm nên ô tô hay bãi dăm theo quy trình sau: Chuẩn bị gỗ → Băng tải nạp liệu → Máy băm dăm → máy Sàng dăm → Băng tải dăm → Ơ tơ, bãi dăm Sau gỗ bóc vỏ có kích thước phù hợp đưa vào máy băm, máy băm băm gỗ thành dăm phun lên sàng dăm (hình 1.8), dăm sàng loại bỏ dăm không phù hơ ̣p, sau dăm theo băng tải lên tơ hay bãi dăm (hình 1.9) Hình 1.8: Gỗ băm thành dăm theo ống lên máy sàng Hình 1.9: Dăm gỗ từ máy sàng bãi dăm qua hệ thống băng tải 1.2.Tổng quan máy sàng dăm sử dụng sản xuất Sàng dăm công đoạn quan trọng trình sản xuất dăm NLG từ loại gỗ bạch đàn, keo, bồ đề…Gỗ NLG băm nhỏ thành dăm, sau đưa vào máy sàng để tạo dăm NLG 58 Bảng 3.7 Tở ng hợp các giá tri xư ̣ ̉ lý được của hàm chi phí lượng riêng STT Y1 Y2 Y3 Ytb Sj2 0.164 0.191 0.173 0.176 0.00009 0.182 0.251 0.186 0.206 0.00032 0.236 0.241 0.265 0.248 0.00022 0.223 0.241 0.255 0.240 0.00041 0.231 0.201 0.241 0.224 0.00027 0.192 0.244 0.222 0.219 0.00034 0.240 0.231 0.256 0.242 0.00025 0.225 0.221 0.220 0.222 0.00020 0.217 0.237 0.228 0.227 0.00008 10 0.223 0.235 0.245 0.234 0.00012 11 0.224 0.196 0.238 0.220 0.00014 12 0.197 0.248 0.196 0.214 0.00011 13 0.229 0.247 0.237 0.238 0.00012 14 0.247 0.223 0.247 0.239 0.00005 15 0.222 0.237 0.216 0.225 0.00004 16 0.224 0.273 0.245 0.247 0.00021 17 0.259 0.273 0.289 0.274 0.00030 Trong chương trình máy tính các ̣ số : a, b, c, d, e, p đã đươ ̣c tính sẵn nhờ đó xác đinh ̣ đươ ̣c b0, bi, bii, bij và mô hình toán ho ̣c đươ ̣c xác đinh: ̣ Các ̣ số tương quan: b0,0 = 0,233; b1,0 = - 0.004; b2,2 = -0,012; b3,0 = 0,012; b1,1 = 0,001; b2,0 = 0,018; b2,1 = -0,005 b3,1 = 0,006; b3,2 = -0,015; b3,3 = -0,02 Thay các ̣ số tương quan vào phương trình (3.31) Ta có phương triǹ h tương quan hàm chi phí lươ ̣ng riêng là: 59 Y1 = 0,233 – 0,004 x1 + 0,001 x21 + 0,018 x2 – 0,005 x2 x1 – 0,012 x22 + 0,012x3 – 0,006 x3 x1 – 0,015 x3 x2 – 0,02 x23 (3.36) Từ kế t quả thí nghiêm ̣ (phu ̣ biể u 12) sử du ̣ng phầ n mề m Excel, chương trình xử lý số liê ̣u đa yế u tố OPT ta có các giá tri ̣mô hình toán của hàm suấ t máy sàng dăm M (phu ̣ biể u 14) và đươ ̣c tổ ng hơ ̣p (bảng 3.8) Bảng 3.8 Tổ ng hơ ̣p các giá tri xư ̣ ̉ lý đươ ̣c của hàm suấ t dăm STT Y1 Y2 Y3 Ytb Sj2 9.771 9.863 9.840 9.825 0.020 9.900 9.973 9.878 9.917 0.001 9.738 10.098 9.794 9.876 0.002 10.080 10.174 10.286 10.180 0.002 9.757 10.060 9.750 9.856 0.020 9.874 9.792 9.923 9.863 0.030 9.990 10.059 9.953 10.001 0.001 10.240 10.191 10.227 10.219 0.001 10.141 10.100 10.080 10.107 0.002 10 10.000 10.317 9.785 10.034 0.150 11 10.080 10.080 10.286 10.149 0.120 12 9.969 10.110 10.080 10.053 0.012 13 10.029 10.071 10.141 10.080 0.003 14 10.125 10.317 10.125 10.189 0.012 15 9.900 10.080 10.200 10.060 0.021 16 10.286 10.110 9.984 10.126 0.019 17 10.222 10.071 10.047 10.113 0.009 Từ kế t quả tổ ng hơ ̣p (phu ̣ biể u 14) và áp du ̣ng công thức (3.32; 3.33; 3.34; 3.35) ta xác đinh ̣ đươ ̣c các ̣ số tương quan của mô hiǹ h toán: 60 b0,0 = 10,118 ; b1,0 = 0,1 ; b1,1 = - 0,154 ; b2,2 = – 0,019 ; b3,0 = 0,015 ; b3,1 = 0,014 ; b2,0 = 0,087 ; b2,1 = 0,033 b3,2 = 0,029 ; b3,3 = 0,11 Thay các ̣ số tương quan vào phương trình (3.31) Ta có phương triǹ h tương quan của hàm suấ t máy sàng dăm: Y2 = 10,118 + 0,1 x1 - 0,154 x21 + 0,087 x2 + 0,033 x2 x1 – 0,019 x22 + 0,015 x3 – 0,014 x3 x1 + 0,029 x3 x2 + 0,11 x23 (3.37) 3.1.2.4 Kiể m tra tính đồ ng nhấ t của phương sai Kiể m tra tính đồ ng nhấ t của phương sai theo tiêu chuẩ n Kohren áp du ̣ng công thức (3.1) Nế u Gtt< Gb thì giả thiế t H0 không mâu thuẫn với số liê ̣u thí nghiê ̣m Phương sai ở các thí nghiê ̣m đươ ̣c coi là đồ ng nhấ t Điề u này cho phép coi cường đô ̣ nhiễu là ổ n đinh ̣ thay đổ i các thông số thí nghiê ̣m Từ (bảng 3.7) và (phu ̣ biể u 13) ta xác đinh ̣ đươ ̣c các giá tri ̣ tiêu chuẩn Kohren của hàm chi phí lươ ̣ng riêng Nr: Tiêu chuẩ n Kohren Gtt = 0,353 Tiêu chuẩ n Kohren tra bảng Gb = 0,3760 Theo tiêu chuẩ n Kohren Gtt < Gb thì đa ̣t tiêu chuẩ n về tính đồ ng nhấ t củ a phương sai Từ (bảng 3.8) và (phu ̣ biể u 14) ta xác đinh ̣ đươ ̣c các giá tri ̣ tiêu chuẩ n Kohren của hàm suấ t dăm M Tiêu chuẩ n Kohren Gtt = 0,1495 Tiêu chuẩ n tra bảng (5%), Gb = 0,3760 Theo tiêu chuẩ n Kohren Gtt < Gb tiń h đồ ng nhấ t của phương sai đa ̣t tiêu chuẩn 3.1.2.5 Kiể m tra tính tương thích của mô hình hồ i quy Từ các kế t quả đo thu đươc̣ (phu ̣ biể u 12) và kế t quả xử lý (phu ̣ biể u 13, 14) ta thay các giá tri ̣vào công thứ c (3.11; 3.12; 3,13; 3.14) ta đươ ̣c: Đố i với hàm chi phí lươ ̣ng riêng Nr có: Kế t quả xử lý (phu ̣ biể u 13) thay vào công thức (3.11; 3.12) 61 Ta có tiêu chuẩ n Fisher tiń h toán Ftt = 0,8019 Tiêu chuẩ n Fisher Tra bảng chuẩ n [7] Fb = 3,07 Vâ ̣y theo tiêu chuẩ n Fisher thỏ a ma ̃n Ftt < Fb nên mô hì nh là tương thí ch Đố i với hàm suấ t máy sàng dăm M có: Kế t quả xử lý (phu ̣ biể u 14) thay vào công thức (3.11; 3.12) Ta có tiêu chuẩ n Fisher tính toán Ftt = 1,1638 Tiêu chuẩ n Fisher Tra bảng chuẩ n Fisher[7] Fb = 3,07 Vâ ̣y theo tiêu chuẩ n Fisher thỏ a ma ̃n Ftt < Fb nên mô hình là tương thí ch 3.1.2.6 Kiể m tra khả làm viê ̣c của mô hình hồ i quy Mô hình hồ i quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m đươ ̣c xây dựng nhằ m mu ̣c đích dự báo giá tri ̣ hàm Y ta ̣i các to ̣a đô ̣ đươ ̣c quan tâm, giải bài toán tố i ưu Ý nghiã của phép kiể m tra cho phép khẳ ng đinh ̣ mô hình có thực sự phản ánh ảnh hưởng của các yế u tố đế n hàm chỉ tiêu hay không Nế u mô hình có khả làm viê ̣c thì giá tri ̣dự báo Y ở to ̣a đô ̣ nào đó là chính xác, có sai số nhỏ it́ nhấ t hai lầ n so với viê ̣c gán cho to ̣a đô ̣ đó giá tri ̣ trung bình Y tính theo toàn bô ̣ số thí nghiê ̣m N m N Y yu Yui  N  Nm u 1 u 1 u 1 (3.38) Nế u mô hình đươ ̣c coi là có khả làm viê ̣c có hữu ích sử du ̣ng để dự báo ̣ số đơn đinh ̣ R2  0,75 R2   m( N  K * )S  N (m  1)Se2 N m (Yu  Y )2  N (m  1)Se2 (3.39) u 1 Từ kế t quả xử lý (bảng 3.7) và (phu ̣ biể u 13) ta có các giá trị hàm chi phí lươ ̣ng riêng Nr là: 62 N = 17, K = 10, S2e = 0,0001, Y1 = 0,2291 Thay các giá tri vào công thức (3.39) ta đươ ̣c R2 = 0,91 ̣  R2 > 0,75 mô hin ̀ h đươ ̣c coi là hữu ích sử du ̣ng Từ kế t quả xử lý (bảng 3.8) và (phu ̣ biể u 14) ta có các giá trị của hàm suấ t máy sàng dăm M là: N = 17, K = 10 S2e = 0,00954, Y2 = 10,3081 Thay các giá tri ̣trên vào công thức (3.39) ta đươ ̣c R2 = 0,88  R2 > 0,75 mô hin ̀ h đươ ̣c coi là hữu ích sử du ̣ng 3.1.2.7 Chuyể n phương trình hồ i quy về dạng thực Để mô tả sự ảnh hưởng của các thông số nghiên cứu đế n các chỉ tiêu quan tâm cầ n đưa phương trình hồ i quy thực nghiê ̣m về da ̣ng thực với các biến là các thông số tự nhiên có thứ nguyên Thay công thức (3.22) vào phương trình hồ i quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m da ̣ng mã ta đươ ̣c: n n n Y  a0   X i   aij X j X J i 1 (3.40) i 1 i 1 Các ̣ số a0, ai, aij có thể xác đinh ̣ theo các ̣ số hồ i qui da ̣ng mã: n a0  b0   i 1 aj  bi i aij  n  j 1 2bij  i j bi x0i 1 bij  i j n n    i j (3.41) xoi i  j (3.42) i 1 j 1  2bij  i2 bij xoi xoj (3.43) 63 aii  bii  i2 (3.44) Xi - giá tri tự ̣ nhiên của các thông số Trên sở thay các giá tri ̣mã hóa: xi  X i  X 0i vào phương trình hồ i quy (3.36); (3.37) ei Như vâ ̣y ta có: x1  X1  15  0,2 X1  x2  X  700  0,006X  4,66 150 x3  X  12  0,5 X  Thay các ký hiê ̣u X1 bằ ng , X2 bằ ng n, X3 bằ ng m Sau giản ước ta đươ ̣c: Hàm chi phí lươ ̣ng riêng theo phương triǹ h (3.36); Y1 = - 1,379 + 0,00067  + 0,0004 2 + 0,00626 n – 0,0059 n – 0,0000072 n2 + 0,0619 m – 0,0006 m – 0,00045 nm – 0,0005 m2 (3.45) Hàm suấ t dăm theo phương triǹ h (3.37) Y2 = 13,093 + 0,358 - 0,00616 2 + 0,084654n + 0,0000396 n – 0,00000684 n2 - 0,741 m + 0,0014 m – 0,000087 nm + 0,00027 m2 (3.46) 3.3 Xác đinh ̣ giá tri tố ̣ i ưu của các thông số tố i ưu của hàm mu ̣c tiêu Mu ̣c đích giải bài toán tố i ưu là xác đinh ̣ chế đô ̣ làm viê ̣c tố i ưu cho máy Sau đã có hai hàm mu ̣c tiêu y1 chi phí lươ ̣ng riêng và y2 suấ t dăm ở da ̣ng phương triǹ h hồ i quy (3.31) Hai hàm mu ̣c tiêu này có các thứ nguyên khác (kwh/tấ n và tấ n/giờ) có tính chấ t cực tri ̣ khác y1 càng nhỏ càng tố t, y2 càng lớn càng tố t Mă ̣c dù, chúng có sự chi phố i chung 64 của các yế u tố ảnh hưởng x1, x2, x3 chúng ràng buô ̣c lẫn theo mô ̣t quy luâ ̣t nào đó không cho phép hàm no ̣ thay thế cho hàm tìm cực tri ̣ mà là phải lâ ̣p đươ ̣c hàm tố i ưu tổ ng quát là hàm không số đo đă ̣c trưng cho y1, y2 Chúng sử du ̣ng phương pháp tìm lời giải tố i ưu tổ ng quát có mă ̣t nhiề u hàm mu ̣c tiêu [10] theo các bước sau: - Xác đinh ̣ cực tri ̣ của từng hàm mu ̣c tiêu - Tính giá tri ̣cực tri ̣của các hàm mu ̣c tiêu ta đươ ̣c Y1min, Y2max - Lâ ̣p giá tri ̣cực tri ̣của các hàm ngươ ̣c - Tính giá tri ̣cực tri ̣của các hàm ngươ ̣c Y 2 Y 2 = A - Y2 ta đươ ̣c (3.47) Y2m in - Lâ ̣p các hàm tỷ lê ̣ tố i ưu 1  2  y1 (3.48) y1min y2, (3.49) y2, m in Lâ ̣p hàm tố i ưu tổ ng quát   1   (3.50) Xác đinh ̣ giá tri tố ̣ i ưu của hàm  ta tìm được các giá tri x̣ 1, x2, x3  min Thay các giá tri ̣ x1, x2, x3, vào 1, 2 .Nế u 1    m in thì lời giải là đúng; Thay x1, x2, x3 vào Y1 và Y2 rồ i so sánh với kế t quả thu đươ ̣c của thí nghiê ̣m ta đươ ̣c các giá tri ̣ tố i ưu của chúng Nế u 1    m in thì cầ n kiể m tra la ̣i các phép tiń h Từ các kế t quả đa ̣t đươ ̣c ta áp du ̣ng cá c bước của phương pháp tìm tố i ưu để xác nh ̣ các thông số tố i ưu của hà m mu ̣c tiêu: 65 Bước 1: Tìm giá tri ̣ cưc̣ tri ̣ của hà m chi phí lươ ̣ng riêng Y1 theo phương trình (3.36) Y1 = 0,233 – 0,004 x1 + 0,001 x21 + 0,018 x2 – 0,005 x2 x1 – 0,012 x22 + 0,012x3 – 0,006 x3 x1 – 0,015 x3 x2 – 0,02 x23  Y1  0,004  0,002x1  0,005x2  0,006x3  0 x1   Y1  0,018  0,005x1  0,024x2  0,015x3   x2   Y1  0,012  0,006x1  0,015x2  0,04x3   x3  (3.60) Giải ̣ phương trình (3.60) ta có các nghiêm ̣ sau: x1 = 0,05423; x2 = - 0,74281; x3 = - 0,02958 Thay giá tri ̣x1, x2, x3 vào Y1 ta có Y1min = 0,2122 Bước 2: Tìm giá tri ̣cực tri ̣của hàm đố i của hàm suấ t dăm Y`2 : Áp du ̣ng công thức (3.47) ta có Y`2 = A – Y2 = 100 – Y2 Trong đó: Y2 = 10,118 + 0,1 x1 - 0,154 x21 + 0,087 x2 + 0,033 x2 x1 – 0,019 x22 + 0,015 x3 – 0,014 x3 x1 + 0,029 x3 x2 + 0,11 x23 Hàm đố i của Y2 Y`2 = 89.882 + 0,1 x1 - 0,154 x21 + 0,087 x2 + 0,033 x2 x1 – 0,019 x22 + 0,015 x3 – 0,014 x3 x1 + 0,029 x3 x2 + 0,11 x23  Y2  0,1  0,308x1  0,033x2  0,014x3   x1   Y2  0,087  0,033x1  0,038x2  0,029x3  0 x2   Y2  0,015  0,014x1  0,029x2  0,22x3   x3  (3.61) (3.62) 66 Giải ̣ phương trình (3.62) ta có các nghiêm ̣ sau: x1 = 0,57755; x2 = 2,51413; x3 = - 0,36283 Thay giá tri ̣x1, x2, x3 vào Y2 ta có Y`2min = 90,01458 Bước 3: Lâ ̣p các hàm tỷ lê ̣ cực tri ̣tố i ưu áp du ̣ng công thức (3.48) có: 1  Y1 Y1  Ymin 0,2122 1 = 1,098 – 0,0188 x1 + 0,0047 x21 + 0,0848 x2 – 0,0023 x2 x1 – 0,0565 x22 + 0,0056x3 + 0,0283 x3 x1 – 0,071 x3 x2 – 0,094 x23 Áp du ̣ng công thức (3.49) có: 2  (3.63) Y 2 Y2  Y2min 90,01458 2 = 0.00258 – 0,00004x1 + 0,00001x21 + 0,00019x2 – 0,00005x2 x1 – 0,00013 x22 + 0,00013x3 + 0,00007 x3 x1 – 0,0002 x3 x2 – 0,00022 x23 (3.64) Áp du ̣ng công thức (3.50) có hàm tổ ng quát:  = 1,1006 – 0,01889 x1 + 0,0047x21 + 0,085 x2 – 0,0236 x2 x1 – 0,0566 x22 + 0,0566 x3 + 0,0283 x3 x1 – 0,071 x3 x2 – 0,0944 x23 (3.65)    0,01889  0,0094x1  0,0236x2  0,0283x3  0 x1     0,085  0,0236x1  0,1132x2  0,071x3   x2     0,0566  0,0283x1  0,071x2  0,1888x3   x3  Giải ̣ phương trình (3.66) ta đươ ̣c các nghiê ̣m sau: (3.66) x1 = 0,317642; x2 = 0,218732; x3 = 0,413617 Thay giá tri ̣x1, x2, x3 vào  ta có `min = 1,109311 Thay giá tri ̣x1, x2, x3 vào 1 ta có 1min = 1,106702 Thay giá tri ̣x1, x2, x3 vào 2 ta có 2`min = 0,002609 1min + 2min = 1,106702 + 0,002609 = 1,109311 67 Bước 4: Xác đinh của các thông số ảnh hưởng ̣ các giá tri thực ̣ Từ các giá tri x̣ 1, x2, x3 nhâ ̣n đươ ̣c ta tìm đươ ̣c giá tri ̣thực của x x1  X1 15  0,2 X1   0,317  X1  16 đô ̣ x2  X  700  0,006X  4,66  0,218732  X  732 vòng/phút 150 x3  X 12  0,5 X   0,413617 X  12,82 tấ n/giờ Thay các giá tri ̣ X1, X2, X3, vào phương trình (3.36); (3.37) hoă ̣c X1, X2, X3 vào phương trình da ̣ng thực (3.45); (3.46) ta đươ ̣c: Y1min = 0,23 kwh/tấ n ; Y2max = 10,04 tấ n/giờ 3.4 Thí nghiêm ̣ kiể m chứng các thông số tố i ưu từ mô hin ̀ h lý thuyế t Trên sở số liêụ đã tính toán đươ ̣c ở mu ̣c (3.2.) ta có các giá tố i ưu: Góc nghiêng của sàng X1 = 16 đô ̣; Tố c đô ̣ quay của tru ̣c máy sàng X2 = 732 vòng/phút; Lươ ̣ng cấ p dăm X3 = 12,82 tấ n/giờ Sau chuẩ n bi ̣ máy, dăm gỗ chúng tiế n hành kiể m tra tố c đô ̣ quay với puli chủ đô ̣ng có đường kiń h d1 =180 (mm) và puli bi ̣đô ̣ng đường kiń h d2= 360 (mm) đươ ̣c tố c đô ̣ quay 730 vòng/phút, cho máy làm viê ̣c để lấ y số liê ̣u: Theo tài liêụ [1] số lươ ̣ng quan trắ c cầ n thiế t để kế t quả tin tưởng đươ ̣c xác đinh ̣ bằ ng công thức t b2 S nct   (3.67) Trong đó: tb - chỉ tiêu Student tra bảng phu ̣ thuô ̣c vào đô ̣ tin câ ̣y P và số lươ ̣ng quan trắ c n, P = 0,95;  = 0,05; S: phương sai thí nghiê ̣m; : sai số tương đố i,  = 0,01 0,05; 68 : sai số tuyê ̣t đố i,  = .Y Với kế t quả thu đươ ̣c ở phu ̣ biể u 15 Số lươ ̣ng quan trắ c cầ n thiế t để kế t quả có đô ̣ tin câ ̣y 95% với sai số tương đố i 3% Hàm chi phí lươ ̣ng riêng Y1 : N Y1   yi N i1 Giá tri ̣hàm Y1: S2  Phương sai thí nghiêm ̣ s: (3.68) N ( y  y)  N  i 1 (3.69) Dựa vào kế t quả ở (phu ̣ biể u 15) ta đươ ̣c; 15 y i 1 i  3,52 15 ;  ( y  y)  0,0027 i 1 Thay các giá tri va ̣ ̀ o công thức (3.68; 3.69) ta có: Y1  3,52  0,234 15 S2  0,0027  0,00019 15 1 Số lươ ̣ng quan trắ c cầ n thiế t với tb= 2,01 Sai số tuyê ̣t đố i:  = 0,03 x 0,234 = 0,007 Thay các giá tri va ̣ ̀ o công thức (3.67) có: nct  2,012  0,00019  13,66 0,0072 Ta lấ y số thí nghiê ̣m cầ n thiế t nct = 14 thí nghiê ̣m Vâ ̣y số thí nghiê ̣m đã thực hiêṇ n =15 > nct Với số liêụ thu thâ ̣p đủ đảm bảo với đô ̣ tin câ ̣y 95% + Hàm suấ t sàng dăm Y2 Giá tri ̣hàm Y2: N Y2   yi N i1 (3.70) 69 S2  Phương sai thí nghiêm ̣ s: N ( y  y)  N  i 1 (3.71) Dựa vào kế t quả (ở phu ̣ biể u 15) ta đươ ̣c: 15  ( y  y) i 1 15 y  0,61; i 1 i  152,67 Sthay vào công thức (3.70; 3.71) ta có: Y2  152,67  10,17 15 S2  0,61  0,0435 15  Số lươ ̣ng quan trắ c cầ n thiế t với tb= 2,01 Sai số tuyê ̣t đố i  = 0,03 x 10,17 = 0,305 2,012  0,0435  12,89 Thay các giá tri va ̣ ̀ o công thức (3.67) có: nct  0,3052 Ta lấ y số thí nghiê ̣m cầ n thiế t nct = 13 thí nghiê ̣m Vâ ̣y số thí nghiê ̣m đã thực hiêṇ n =15 > nct Với số liêụ thu thâ ̣p đủ đảm bảo với đô ̣ tin câ ̣y 95% + So sánh kế t quả đã tin ́ h toán đươ ̣c (3.62), (3.66) - Kế t quả tính toán: Y1min = 0,23 kwh/tấ n, Y2max = 10,04 tấ n/giờ - Kế t quả thí nghiê ̣m: Y1min = 0,234 kwh/tấ n, Y2max = 10,17 tấ n/giờ Nhâ ̣n xét: Sự sai lê ̣ch không đáng kể , giá tri ̣ tố i ưu tính toán và thực nghiê ̣m có thể chấ p nhâ ̣n đươ ̣c Kế t luâ ̣n chương Nô ̣i dung chương đã mô tả đươ ̣c toàn bô ̣ quá triǹ h xác đinh ̣ các thông số tố i ưu máy sàng dăm nguyên liê ̣u giấ y từ sở lý thuyế t đế n thực nghiê ̣m 70 Nô ̣i dung đã thể hiêṇ rõ công viê ̣c thí nghiê ̣m từ khâu chuẩ n bi ̣ hiêṇ trường, chuẩ n bi thiế ̣ t bi đo ̣ đế n khâu xác đinh ̣ các thông số cầ n đo Kế t quả của thực nghiê ̣m đơn yế u tố là xây dựng đươ ̣c đồ thi ̣mối quan ̣ của từng yế u tố đế n hàm chi phí lươ ̣ng riêng và suấ t dăm theo quy luâ ̣t hàm bâ ̣c Từ đó làm sở cho thực nghiê ̣m đa yế u tố ; Kế t quả của thực nghiê ̣m đa yế u tố thu đươ ̣c là xây dựng đươ ̣c phương trình hồ i quy biể u diễn phu ̣ thuô ̣c giữa chi phí lươ ̣ng riêng, suấ t dăm và các yế u tố góc nghiêng mă ̣t sàng, tố c đô ̣ quay của tru ̣c sàng, lươ ̣ng cấ p dăm Phương trình hàm chi phí lươ ̣ng riêng (3.36), phương trình hàm suất dăm (3.37) và đưa hai hàm mu ̣c tiêu về da ̣ng thực (3.45); (3.46); Xác đinh ̣ được các thông số tố i ưu của máy sàng dăm nguyên liê ̣u giấ y là; Góc nghiêng của mă ̣t sàng  =16 đô ̣; Tố c đô ̣ quay của tru ̣c sàng n = 732 vòng/phút; Lươ ̣ng cấ p dăm m = 12,82 tấ n/ giờ Với giá tri ̣ tố i ưu tính toán mức chi phí lươ ̣ng riêng Y1min = 0,23 kwh/tấ n, suấ t dăm Y2max = 10,04 tấ n/giờ; Kiể m chứng đươ ̣c các thông số tố i ưu của mô hình lý thuyế t với thực nghiê ̣m với sai lê ̣ch không đáng kể mô hình chấ p nhâ ̣n đươ ̣c 71 Chương KẾT LUẬN KHUYẾN NGHI ̣ 4.1 Kế t luâ ̣n: Bằ ng nghiên cứu thực nghiê ̣m đơn yế u tố đã xác đinh ̣ được ảnh hưởng góc nghiêng mă ̣t sàng , tố c đô ̣ quay của tru ̣c sàng n, lượng cấ p dăm m đến chỉ tiêu quan tro ̣ng là chi phí lượng riêng và suấ t của máy sàng dăm Mô hình xác đinh ̣ quan ̣ giữa các yế u tố là mô hình theo quy luâ ̣t hàm bậc từ đó làm sở cho viê ̣c nghiên cứu thực nghiê ̣m đa yế u tố ; Bằ ng nghiên cứu quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m đa yế u tố xác đinh ̣ được phương trình hồ i quy biể u diễn sự phu ̣ thuô ̣c giữa các yế u tố góc nghiêng mă ̣t sàng , tố c đô ̣ quay của tru ̣c sàng n, lươ ̣ng cấ p dăm m và chi phí lươ ̣ng riêng Nr, suấ t dăm M, phương trình da ̣ng thực hàm chi phí lươ ̣ng (3.45), phương trin ̀ h da ̣ng thực hàm suấ t dăm (3.46); Xác đinh ̣ được giá tri ̣ tố i ưu của các yế u tố góc nghiêng mă ̣t sàng  = 16 đô ̣, tố c đô ̣ quay của tru ̣c sàng n = 732 vòng/phút, lươ ̣ng cấ p dăm m = 12,82 tấ n/giờ và các giá tri ̣ tương ứng của các chỉ tiêu chi phí lươ ̣ng riêng Y1min =0,23 kwh/tấ n, suấ t máy sàng dăm Y2max = 10,04 tấ n/giờ; Sau xác đinh ̣ các thông số tố i ưu của máy sàng dăm, chúng hoàn thiêṇ mẫu máy sàng dăm theo các thông số tố i ưu đã xác đinh ̣ ở và thử nghiê ̣m sản xuấ t Kế t quả thử nghiê ̣m khẳ ng đinh ̣ sự đúng đắn các mô hình hồ i quy thực nghiê ̣m 4.2 Khuyế n nghi:̣ Để đa ̣t đươ ̣c chi phí lươ ̣ng riêng thấ p nhấ t và suấ t sàng cao nhấ t cầ n hoàn thiê ̣n mẫu máy sàng dăm theo nguyên lý sàng chấ n đô ̣ng lê ̣ch 72 tâm ta ̣i Trung tâm nghiên cứu và Chuyể n giao Công nghê ̣ Công nghiê ̣p rừng theo các thông số tố i ưu đã xác đinh: ̣ Góc nghiêng mă ̣t sàng  = 16 đô ̣, tố c đô ̣ quay của tru ̣c sàng n = 732 vòng/phút và máy sàng làm viêc̣ thì lươ ̣ng cấ p dăm cho máy sàng m =12,8 tấ n/giờ là đa ̣t hiê ̣u quả sàng cao Cầ n nghiên cứu thêm sự ảnh hưởng của những nhân tố đô ̣ ẩ m của dăm, đô ̣ lê ̣ch tâm cổ khủy tru ̣c sàng đế n các chỉ tiêu chi phí lươ ̣ng riêng và suấ t sàng dăm ... lượng dăm cần phải nghiên cứu xác định thông số kết cấu tối ưu máy sàng dăm nguyên liệu giấy theo nguyên lý chấn động lệch tâm Để giải vấn đề tiến hành đề tài: ? ?Nghiên cứu xác định thông số tối ưu. .. thông số tối ưu máy sàng dăm nguyên liệu giấy? ?? Ý nghĩa khoa học đề tài là xác định số thông số kết cấu tối ưu máy sàng dăm làm nguyên liệu giấy, theo nguyên lý sàng chấn động lệch tâm cách có khoa... NGUYỄN TRỌNG TUÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA MÁY SÀNG DĂM NGUYÊN LIỆU GIẤY Chuyên ngành: Kỹ thuâ ̣t máy thiết bị giới hố Nơng - lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT