Nghiên cứu, xác định các thông số làm việc hợp lý cho quá trình ép gạch lót sàn từ vật liệu composite gỗ nhựa​

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VƯƠNG HỒNG CHÍNH NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC HỢP LÝ CHO Q TRÌNH ÉP GẠCH LĨT SÀN TỪ VẬT LIỆU COMPOSITE GỖ NHỰA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2014 BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VƯƠNG HỒNG CHÍNH NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ LÀM VIỆC HỢP LÝ CHO Q TRÌNH ÉP GẠCH LĨT SÀN TỪ VẬT LIỆU COMPOSITE GỖ NHỰA CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN Đồng Nai, 2014 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngành gỗ Việt Nam đạt năm qua có tốc độ phát triển cao, 10 ngành xuất chủ lực nước Chỉ 12 năm trở lại đây, kim ngạch xuất ngành gỗ tăng 20 lần, từ 219 triệu USD năm 2000, tăng lên khoảng 4,5 tỷ USD năm 2012 Với kim ngạch xuất đồ gỗ năm qua; Việt Nam khẳng định vị trí số khu vực Đông Nam Á sản xuất xuất đồ gỗ Khi chế biến gỗ có tạo lượng phế liệu gỗ lớn mùn cưa, dăm bào, gỗ vụn… Để tận dụng triệt để nguồn phế liệu nghiền tạo thành dạng bột kết hợp với chất kết dính để tạo loại vật liệu có nhiều tính chất tốt; vật liệu phức hợp gỗ nhựa đáp ứng giải vấn đề Vật liệu phức hợp gỗ nhựa (Wood –Plastic Composites, viết tắt WPC) loại vật liệu kết hợp sợi gỗ vật liệu nhựa, kết hợp vật liệu sợi gỗ vật liệu nhựa mang lại tính ưu việt cho sản phẩm phức hợp gỗ nhựa như: Bền sử dụng, tuổi thọ sản phẩm cao, có bề ngồi mang chất liệu gỗ, có độ cứng cao so với vật liệu nhựa, khơng có Formaldehyde Có nhiều tính chất tốt ví dụ so với vật liệu gỗ có kích thước ổn định hơn, không bị xuất vết rạn nứt, không bị cong vênh, dễ dàng tạo màu sắc cho sản phẩm, gia cơng lần thứ giống vật liệu gỗ, dễ dàng cắt gọt, dùng keo để kết dính, dùng đinh ốc vít để liên kết, cố định, quy cách hình dạng vào yêu cầu người dùng để điều chỉnh, tính linh hoạt cao Có tính nhiệt dẻo vật liệu nhựa từ dễ dàng gia cơng, tạo hình, thơng thường gia cơng theo mẫu đặt sẵn gia cơng theo u cầu cụ thể, có khả ứng dụng rộng Tính hóa học tốt, chịu độ PH, chịu hóa chất, chịu nước mặn, sử dụng nhiệt độ thấp, không bị biến đổi hình dạng hút ẩm Có thể sử dụng nhiều lần thu hồi tái sử dụng, có lợi ích bảo vệ môi trường Hiện nhu cầu sử dụng vật composite gỗ nhựa nước lớn, nhiên việc đáp ứng nhu cầu chủ yếu dựa vào nhập Cịn tình hình sản xuất nước chưa phát triển, nguyên nhân việc xuất phát từ lý chưa có nhiều nghiên cứu máy móc thiết bị cơng nghệ, việc nhập cơng nghệ máy móc thiết bị Việt Nam có chi phí lớn Để sản xuất nước phát triển việc nghiên cứu cơng nghệ, máy móc thiết bị, ngun vật liệu phù hợp với đặc điểm phát triển nước cần thiết quan trọng Để tạo sản phẩm vật liệu composite gỗ nhựa hoàn chỉnh phải trải qua hai cơng đoạn chính, cơng đoạn trộn tạo hạt công đoạn ép vật liệu thành phẩm cơng đoạn trộn tạo hạt cơng đoạn quan trọng, có ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm sản phẩm sản xuất từ nhựa WPC chưa phổ biến Việt Nam nên cơng trình nghiên cứu máy trộn hạt nhựa gỗ chưa quan tâm Xuất phát từ vấn đề chọn đề tài nghiên cứu là: “Nghiên cứu, xác định thông số làm việc hợp lý cho q trình ép gạch lót sàn từ vật liệu composite gỗ nhựa” Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát chung vật liệu gỗ nhựa 1.1.1 Giới thiệu chung Nhựa Gỗ (WPC – Wood Plastic Composite) loại nguyên liệu tổng hợp, tạo thành từ bột gỗ nhựa Ngoài nhựa bột gỗ, WPC cịn chứa số chất phụ gia làm đầy có gốc cellulose vơ Do đó, WPC cịn gọi vật liệu composite nhựa sợi tự nhiên hay sợi tự nhiên gia cường nhựa Hình 1.1: Nguyên liệu hình thành nên WPC Trong năm gần đây, WPC nghiên cứu thành công Mỹ phát triển mạnh nhiều nước giới Nhật, Mỹ, Phần Lan, Đức, Thụy điển, Nga, Trung Quốc WPC có nhiều ứng dụng thị trường, đặc biệt sử dụng làm vật liệu thô Nhựa gỗ sử dụng rộng rãi cơng trình ngồi trời lãnh vực ván sàn ngồi trời, ngồi cịn ứng dụng làm lan can, hàng rào ngồi trời, gỗ trang trí, chắn, ghế công viên, khung bao cửa cửa sổ, làm đồ gỗ nội ngoại thất Các nhà sản xuất khẳng định nhựa gỗ thân thiện môi trường hơn, tốn chi phí bảo trì loại gỗ rắn xử lý khác Ngoài bị nứt nẻ, bị rạn, loại gỗ rẵn xử lý cịn bị mối mọt, mục rữa nhanh mơi trường ẩm ướt bên ngồi Những lợi WPC so với vật liệu khác ván dăm, ván sợi tạo hình dạng phức tạp khác hồn tồn tái chế sử dụng Hình 1.2: Ứng dụng WPC trang trí ngồi trời Hình 1.3: Ứng dụng WPC lót Hình 1.4: Ứng dụng WPC hàng rào lang can Hình 1.5: Ứng dụng WPC làm ghế Hình 1.6: Ứng dụng WPC trang trí nội thất Nhựa gỗ loại vật liệu so với lịch sử phát triển lâu dài gỗ tự nhiên ứng dụng làm vật liệu xây dựng, thay gỗ hầu hết trường hợp không chịu lực (non-structural) Nhựa gỗ hình thành từ gỗ, (như mùn cưa, sợi bột giấy, vỏ đậu phộng, tre nứa, trấu, ) nhựa (có thể sử dụng nhựa HDPE, PVC, PP, ABS, PS, ) Bột nhựa gỗ trồn đều, đồng nhất, sau đùn ép thành hình dạng theo yêu cầu Các phụ gia chất tạo màu, chất tạo nối, chất ổn định, chất gia cường, chất tạo nổi, giúp cho sản phẩm cuối phù hợp cho nhiều hướng ứng dụng Hình 1.7: Hỗn hợp nhựa WPC Một lợi lớn gỗ - nhựa so với gỗ khả tạo hình thành hầu hết hình dạng khơng gian theo u cầu Nó dễ dàng uốn, cố định để tạo thành đường cong lớn Do kết hợp trình sản xuất, nhựa gỗ vừa có tính chất gỗ: Có thể gia công công cụ mộc truyền thống Đồng thời, nhựa gỗ vừa có tính chất nhựa: Khả chống ẩm chống mục nát, độ cứng khơng gỗ thường, biến dạng mơi trường thời tiết cực nóng Sản xuất vật liệu thành phần bao gồm bột gỗ nhựa bước đầu trình hình thành sản phẩm WPC Trong bước tiếp theo, bột gỗ sợi gỗ kết hợp với nhiệt dẻo nóng chảy để tạo nên hỗn hợp đồng Hai phương pháp phổ biến để sản xuất WPC đùn đúc áp lực 1.1.2 Ưu – nhược điểm composite gỗ - nhựa 1.1.2.1 Ưu điểm + Dễ bảo quản - sơn nhuộm màu (nếu cần thiết) + Khả chống ẩm tốt + Bền (nghĩa bẻ cong tách) + Thân thiện với môi trường - sử dụng vật liệu tái chế thân chúng tái chế + Có thể gia cơng lắp ghép giống gỗ + Khơng cần bảo trì thường xun 1.1.2.2 Nhược điểm + Giá thành cao sản phẩm tương tự sản xuất từ vật liệu khác + Nặng gỗ lần (Tỷ trọng WPC 0,95-1,46 gỗ 0,35-0,5949) + WPC dễ phân hủy, mức độ phụ thuộc vào tỉ lệ gỗ (ví dụ bị nấm móc khơng sử dụng chất bảo quản) + Bị lão hóa tia cực tím ứng dụng ngồi trời 1.2 Tình hình sản xuất phát triển ngành công nghiệp gỗ nhựa 1.2.1 Trên giới Composite gỗ nhựa sử dụng Mỹ từ lâu Mặc dù, phát triển mạnh năm gần Trong đó, panel trước xe WPC ứng dụng loại vật liệu Trong tình hình biến đổi khí hậu việc bảo vệ rừng việc làm chung giới Muốn bảo vệ rừng hiệu cần phải tìm vật liệu thay cho gỗ tự nhiên WPC thay tốt Vào trước năm 90, thị trường WPC Mỹ phát triển cách ấn tượng với tốc độ tăng trưởng gấp đơi hàng năm đặc tính chi phí bảo dưỡng thấp, chống lại tác động mơi trường, chi phí sản xuất thấp hơn, … Hiện nay, WPC chiếm phần nhỏ ngành cơng nghiệp gỗ phát triển với tốc độ nhanh Do giá thành sản xuất giảm đặc tính WPC khơng ngừng nâng cao ngày thay gần hồn tồn gỗ tự nhiên Hiện nay, WPC sử dụng nhiều quốc gia như: Nhật, Mỹ, Phần Lan, Đức, Trung Quốc, … Mà điển hình thị trường Mỹ 70 Ứng suất uốn (N/mm2) 40 38 36 34 32 30 30 35 40 45 50 Thời gian ép (s) Hình 4.5: Ảnh hưởng thời gian t đến ứng suất uốn 4.5.2.2 Ảnh hưởng thời gian t đến ứng suất kéo - Mơ hình hồi qui: σk2 = 41.622 - 1.166 t + 0.014 t2 (4.14) Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Kokhren: Gtt = 0.3931, Giá trị tính toán theo tiêu chuẩn Fisher: Ftt = 0.9177 - Thực biện pháp kiểm tra: giá trị Kokhren Fisher tra bảng xác định thoả mãn Gtt =0.3931< Gb = 0.7885; Ftt =0.9177< Fb = 3,11, phương sai thí nghiệm đồng nhất, mơ hình ( 4.14) coi tương thích Từ kết hàm hồi qui (4.14) xây dựng đồ thị phụ thuộc hàm ứng suất kéo với thời gian (hình 4.6) 71 Ứng suất kéo (N/mm2) 20 18 16 14 12 10 30 35 40 45 50 Thời gian ép (s) Hình 4.6: Ảnh hưởng thời gian t đến ứng suất kéo 4.5.3 Ảnh hưởng áp suất phun đến hàm mục tiêu 4.5.3.1 Ảnh hưởng áp suất phun P đến ứng suất uốn Kết thí nghiệm xử lý số liệu ghi phần phụ lục 1, sử dụng phần mềm chương trình xử lý số liệu qui hoạch thực nghiệm nhận kết sau: - Mơ hình hồi qui: σu3 = 138,256 – 24,119 P + 1,426 P2 (4.15) Giá trị tính tốn tiêu chuẩn Kokhren theo (4.6): Gtt = 0.3312, Giá trị tính tốn tiêu chuẩn Fisher theo (4.9): Ftt = 3.5253 -Tương tự phần kiểm tra tính đồng phương sai Gtt = 0.3312< Gb = 0.7885 Phương sai thí nghiệm coi đồng Kiểm tra tính tương thích mơ hình Ftt = 3.5253 < Fb =4,11 mơ hình (4.15) coi tương thích - Từ kết thu ta vẽ đồ thị tương quan áp suất phun đến ứng suất uốn hình 4.7 72 Ứng suất uốn ( N/mm2) 40 38 36 34 32 30 7.5 8.5 9.5 Áp suất phun (MPa) Hình 4.7: Ảnh hưởng áp suất phun P đến ứng suất uốn 4.5.3.2 Ảnh hưởng áp suất phun P đến ứng suất kéo - Mô hình hồi qui: σk3 = - 34.577 + 12.031P - 0.684P2 (4.16) Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Kokhren: Gtt = 0.3079, Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Fisher: Ftt = 1.3749 - Thực biện pháp kiểm tra: giá trị Kokhren Fisher tra bảng xác định thoả mãn Gtt = 0.3079 < Gb = 0.7885 ; Ftt =1.3749< Fb = 3,11, phương sai thí nghiệm đồng nhất, mơ hình ( 4.16) coi tương thích Từ kết hàm hồi qui (4.16) xây dựng đồ thị phụ thuộc hàm ứng suất kéo với áp suất phun (hình 4.8) Ứng suất kéo ( N/mm2) 73 19 17 15 7.5 8.5 9.5 Áp suất phun (MPa) Hình 4.8: Ảnh hưởng áp suất phun đến ứng suất kéo Kết luận: Từ kết thực nghiệm đơn yếu tố nhận có số kết luận sau: - Ảnh hưởng tham số T; t; P đến hàm tiêu rõ nét - Từ hàm hồi qui đồ thị nhận cho thấy tương quan hàm số tham số ảnh hưởng với hàm tiêu dạng phi tuyến - Từ kết thu để chọn miền biến thiên tham số ảnh hưởng thí nghiệm đa yếu tố 4.6 Kết thực nghiệm đa yếu tố Kết thực nghiệm đơn yếu tố cho thấy ảnh hưởng tham số: T, t P vào hàm mục tiêu (σu) (σk) chủ yếu phi tuyến, theo 13 không tiến hành qui hoạch thực nghiệm bậc mà thực qui hoạch thực nghiệm bậc hai, bước thực nghiệm đa yếu tố tiến hành sau: 4.6.1 Chọn vùng nghiên cứu giá trị biến thiên thông số đầu vào Từ kết thực nghiệm đơn yếu tố, chọn miền biến thiên thông số đầu vào sau: 74 - Đối với nhiệt độ ép: từ phương trình hồi qui (4.11); ( 4.12) đồ thị hình 4.3 hình 4.4 nhận thấy nhiệt độ lớn 190 ˚C nhỏ 170 ˚C ứng suất kéo uốn nhỏ đi, chọn khoảng biến thiên nhiệt độ ép từ 170 ˚C đến 190 ˚C - Đối với thời gian ép: từ phương trình hồi qui (4.13); (4.14) đồ thị hình 4.5; hình 4.6 thấy thời gian ép nhỏ 30s thời gian ép lớn 50s ứng suất kéo uốn giảm đi, từ kết đơn yếu tố thu chọn khoảng biến thiên thời gian ép từ 30s đến 50s Mức thí nghiệm giá trị mã hố thông số đầu vào ghi vào bảng 4.2 - Đối với áp suất phun: từ phương trình hồi qui (4.15); (4.16) đồ thị hình 4.7; hình 4.8 thấy áp suất phun nhỏ 7,5MPA lớn 9,5MPA ứng suất kéo uốn giảm từ kết đơn yếu tố thu chọn khoảng biến thiên thời gian ép từ 7,5MPA đến 9,5MPA Mức thí nghiệm giá trị mã hố thơng số đầu vào ghi vào bảng 4.2 Bảng 4.2 Mức thí nghiệm thông số đầu vào Yếu tố Áp lực ép Thời gian Nhiệt độ P(MPa) t (s) T˚ ( ˚ C) Mức +1 9.5 50 190 Mức sở 8.5 40 180 Mức - 7.5 30 170 10 10 Mức Khoảng biến thiên ε 75 4.6.2 Xây dựng ma trận thực nghiệm Theo 13, chọn ma trận thực nghiệm trung tâm hợp thành trực giao với hai thông số đầu vào trình bày bảng 4.3 Bảng 4.3 Bảng ma trận thí nghiệm trung tâm hợp thành trực giao thơng số Mức thí nghiệm thơng số vào STN T˚( ˚C P(MPa) t(s) -1 -1 -1 -1 -1 -1 Mức thí nghiệm thơng số vào STN T˚( ˚C P(MPa) t(s) 10 -1 0 +1 11 +1 +1 -1 12 -1 -1 +1 +1 13 0 +1 +1 -1 -1 14 0 -1 +1 -1 +1 15 0 +1 +1 -1 16 0 +1 +1 +1 17 0 +1 0 ) ) 4.6.3 Kết thí nghiệm đa yếu tố 4.6.3.1 Tiến hành thí nghiệm thăm dị Để kiểm tra kết đo có tuân theo qui luật phân bố chuẩn hay không để xác định số lần lặp lại tối thiểu cho thí nghiệm chúng tơi tiến hành 30 thí nghiệm thăm dò mức sở (0; 0), thay kết thí nghiệm vào cơng thức (4.3), xác định tiêu Person 2tt = 14,836, so sánh 2tt với tiêu chuẩn Person tra bảng b2 = 21 nhận thấy 2tt < b2 số 76 đo thí nghiệm tuân theo giả thuyết luật phân bố chuẩn tính số lần lặp lại cho thí nghiệm theo công thức (4.4), xác định m =2,83 lấy m =3 Thiết bị thí nghiệm dụng cụ đo tiến hành thực nghiệm đơn yếu tố Quá trình thực nghiệm thể hình 4.9 Hình 4.9: Q trình thí nghiệm trung tâm thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản - Trường đại học lâm nghiệp 4.6.3.2 Kết thí nghiệm theo ma trận lập Kết thí nghiệm ghi phần phụ lục 1, sử dụng phần mềm chương trình xử lý số liệu thực nghiệm, sau tính tốn kết sau: 77 a) Hàm ứng suất uốn -Mơ hình hồi qui: σu = 39,073 + 0,738 X1 + 0,273 X 12 – 0,192 X2- 0,923 X2 X1 – 0,577 X 22 – 0,832 X3– 0,148 X3 X1 + 0,877 X3 X2 – 1,077 X 32 ( 4.17) - Kiểm tra tính đồng phương sai: Giá trị chuẩn Kokhren tính theo cơng thức (4.6) Gtt = 0.091, với m = 27; n-1 = 2;  =0,05, tra bảng VII 13, ta tiêu chuẩn Kokhren : Gb = 0,264 So sánh với giá trị tính toán ta G tt = 0.091 < Gb = 0,264, phương sai thí nghiệm đồng -Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số mơ hình tốn: Theo tiêu chuẩn Student, hệ số mơ hình (4.17) có ảnh hưởng đáng kể đến đại lượng nghiên cứu thoả mãn điều kiện:  tij  tb ij =  0,3  (4.18) đây: tb - hệ số tra bảng theo bậc tự độ tin cậy thí nghiệm tij - hệ số tính ứng với hệ số bij mơ hình hồi qui, giá trị tính tốn tiêu chuẩn Student cho hệ số sau: t00 = 106,2; t10 = 2,258; t11 = 0,517; t20 = -0,608; t21 = -2,429; t22 = 1,095; t30 = -2,636 ; t31 = -0,389; t32 = 2,406; t33 = -2,044 Giá trị tiêu chuẩn Student tra bảng ( tb) tra bảng tài liệu 13, với mức độ tin cậy thí nghiệm 0,95, số bậc tự Kb =54 ta tìm tb =1,68 So với giá trị tính tốn ta thấy hệ số; t11; t20; t22; t31 không thoả mãn tiêu chuẩn Student (4.18) theo 13, không bỏ hệ số để nhằm mục đích tìm giá trị tối ưu phần sau - Kiểm tra tính tương thích mơ hình: Giá trị tiêu chuẩn Fisher tính theo cơng thức (4.9): Ftt = 2,386, giá trị tiêu chuẩn Fisher tra bảng tài liệu [13], với bậc tư 1 = 12; 2 = 54;  =0,05 78 tìm đựơc Fb = 3,21, so sánh với giá trị tính tốn Ftt < Fb, mơ hình (4.17) coi tương thích - Kiểm tra khả làm việc mơ hình: hệ số đơn định (R2) xác định theo cơng thức (4.10), sau tính tốn R2 = 0,805, mơ hình coi hữu ích sử dụng b) Hàm ứng suất kéo -Mơ hình hồi qui: σk = 19,034 + 0,328 X1 + 0,041 X 12 – 0,089 X2 – 0,335 X2 X1 – 0,509 X 22 – 0,519 X3 – 0,285 X3 X1 + 0,474 X3 X2 – 0,759 X 32 ( 4.19) - Kiểm tra tính đồng phương sai: Giá trị chuẩn Kokhren tính theo cơng thức (4.6) Gtt = 0.068, với m = 27; n-1 = 2;  =0,05, tra bảng VII 13, ta tiêu chuẩn Kokhren : Gb = 0,264 So sánh với giá trị tính tốn ta G tt = 0.068 < Gb = 0,264, phương sai thí nghiệm đồng - Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số mơ hình tốn: t00 = 55,5; t10= 1,07; t11 = 0,08; t20 = -0,3; t21 = -0,9; t22 = 1; t30 = -1,7; t31 = -0,8; t32 = 1,3 ; t33 = - 1,5 Giá trị tiêu chuẩn Student tra bảng ( tb) tra bảng tài liệu 18, với mức độ tin cậy thí nghiệm 0,95, số bậc tự Kb =54 ta tìm tb =1,68 So với giá trị tính tốn ta thấy hệ số b21 khơng thoả mãn tiêu chuẩn Student ( 4.18 ) theo 13, không bỏ hệ số để nhằm mục đích tìm giá trị tối ưu phần sau - Kiểm tra tính tương thích mơ hình: Giá trị tiêu chuẩn Fisher tính theo cơng thức (4.9): Ftt = 1,3, giá trị tiêu chuẩn Fisher tra bảng tài liệu [13], với bậc tự 1 = 12; 2 = 54;  =0,05 tìm đựơc Fb = 3,21, so sánh với giá trị tính tốn Ftt < Fb, mơ hình (4.19) coi tương thích 79 - Kiểm tra khả làm việc mơ hình: hệ số đơn định (R2) xác định theo cơng thức (4.10), sau tính tốn R2 = 0,815, mơ hình coi hữu ích sử dụng 4.6.3.3 Chuyển phương trình hồi qui dạng thực Mơ hình (4.16) phương trình hồi qui dạng mã, để chuyển phương trình dạng thực thay giá trị X1; X2 biến R; L ; , theo công thức sau: Xi  đây: xi  xio xi (4 20) X1 - Giá trị thực biến Xi Xio - Giá trị thực biến Xi mức “ ”  xi - số gia biến Xi Từ (4.20) ta có: X1 =P -8.5; X2 = 0,1t - 4; X3=0,1T-18 ( 4.20a) Thay giá trị X1; X2; vào (4.17) (4.19) sau tính tốn phương hồi qui dạng thực: σu = -280,876 + 2,459 P + 0,27 P2 – 0,352 t – 0,092 tP – 0,006 t2 + 3,570 T – 0,015 TP + 0,009 Tt + 0,011 T2 (4.21) σk = - 246,112 + 6,102 P + 0,041 P2 – 0,171 t – 0,033 tP – 0,005 t2 + 2,734 T – 0,28 TP + 0,005 Tt – 0,006 T2 (4.22) 4.7 Xác định giá trị tối ưu tham số ảnh hưởng 4.7.1 Lựa chọn phương pháp giải toán tối ưu Việc xác định giá trị P; t T để hàm mục tiêu (4.21) (4.22) đạt cực đại, sử dụng phương pháp lập giải toán tối ưu đa mục tiêu [3]; [4] Sau xác định hàm mục tiêu, hàm mục tiêu có thứ ngun khác nhau, chúng có tính chất cực trị cực đại Để giả 80 toán chúng tơi sử dụng phương pháp tìm lời giải tối ưu tổng quát có mặt nhiều hàm mục tiêu [4], nội dung phương pháp tóm tắt sau: - Xác định giá trị cực đại hàm mục tiêu: σu max; σk max - Lập hàm tỷ lệ tối ưu: 1  u ;  max 2  k ;  max - Lập hàm tỷ lệ tối ưu tổng quát:  = 1+ 2 (4.23) (4.24) - Xác định giá trị P; t T để tối ưu hàm tổng quát đạt giá trị cực đại - Thay giá trị P; t T vào hàm tỷ lệ tối ưu 1; 2 - Nếu 1+ 2 = max giá trị P; t T giá trị cực trị cần tìm - Thay P; t T vào hàm σu σk tìm giá trị tối ưu hàm mục tiêu - Nếu 1+ 2  max cần tính tốn lại 4.7.2 Xác định giá trị tối ưu q trình ép gạch lót sàn vật liệu composite gỗ nhựa - Lập hàm tỷ lệ tối ưu 1 1= -7,391 + 0,064 P + 0,007 P2 – 0,009 t – 0,02 tP – 0,0001 t2 + 0,093 T – 0,00039 TP + 0,00023 Tt + 0,00028 T2 (4.25) 2= - 12,30 + 0,305 P + 0,002 P2 – 0,0085 t – 0,0016 tP – 0,00025 t2 + 0,136 T – 0,014 TP + 0,00025 Tt – 0,0003 T2 (4.26) - Lập hàm tối ưu tổng quát   = -19,691+ 0,369P + 0,009 P2– 0,0175t – 0,0216 tP – 0,00035 t2+ 0,229 T – 0,0143 TP + 0,00048 Tt – 0,00058 T2 (4.27) - Khảo sát hàm tối ưu tổng quát (4.27) Lấy đạo hàm riêng phương trình (4.27) theo biến X1; X2và X3, hệ phương trình, giải hệ phương trình ta X1= -1,6 ; X2 = 0,49; X3= 0.113 - Thay giá trị X1= -1,6 ; X2 = 0,49; X3= 0.113 vào phương trình (4.27) ta thấy phương trình đạt cực đại 81 - Thay giá trị X1= -1,6 ; X2 = 0,49; X3= 0.113 vào phương trình 1và phương trình 2 ta có 1+ 2 = max , giá trị X1= -1,6 ; X2 = 0,49; X3=0.113 tối ưu hàm mục tiêu Thay giá trị X1= -1,6 ; X2 = 0,49; X3= 0.113 vào phương trình (4.20a) ta xác định áp suất phun 7,6 MPa; thời gian ép t = 43,4s nhiệt độ ép T= 178,1 ˚C giá trị tối ưu tham số ảnh hưởng Như áp suất phun 7,6 MPa; thời gian ép t = 43,4s nhiệt độ ép T= 178,1 ˚C máy ép gỗ nhựa cho giá trị ứng suất uốn ứng suất kéo sản phẩm lớn nhất, giá trị thông số tối ưu máy ép gỗ nhựa 4.8 Thực nghiệm máy ép phun theo thông số tối ưu Sau xác định số thông số tối ưu sản phẩm, chúng tơi tiến hành thí nghiệm lại ép sản phẩm theo thông số tối ưu Chúng kiểm tra ứng suất uốn ứng suất kéo kết thí nghiệm sau xử lý ghi bảng 4.4 Để so sánh sản phẩm ép theo thông số tối ưu, sản phẩm ép theo thông số thiết kế, đồng thời tiến hành ép sản phẩm với thông số tối ưu sản phẩm theo thiết kế, kết thí nghiệm sau xử ký ghi bảng 4.4 Bảng 4.4: Bảng giá trị ứng suất kéo uốn sản phẩm ép theo thông số tối ưu so sánh với giá trị tính tốn theo biểu thức thực nghiệm(4.21),(4.22) TT Chỉ tiêu đánh giá so sánh Giá trị theo Giá trị theo biểu thông số tính thức thực nghiệm tốn tối ưu (4.21), 4.22) Ứng suất uốn σu 39,6 N/mm2 34,4 N/mm2 Ứng suất kéo σk 19,5 N/mm2 16,2 N/mm2 82 Nhận xét: Từ kết thu bảng 4.4, có nhận xét sau: - Ứng suất uốn sản phẩm tạo từ máy tính tốn theo thông số tối ưu lớn so với giá trị tính tốn theo biểu thức thực nghiệm (4.21) - Ứng suất kéo sản phẩm tạo từ máy tính tốn theo thơng số tối ưu lớn so với giá trị tính tốn theo biểu thức thực nghiệm (4.22) Kết luận chương Từ kết nghiên cứu xác định số thông số hợp lý máy nghiền thảm mục đến kết luận sau: Đã xây dựng mơ hình hồi qui thực nghiệm đa yếu tố hàm mục tiêu với tham số ảnh hưởng dạng mã: (4.17); (4.19) dạng thực (4.21); (4.22) áp dụng phương pháp giả toán tối ưu đa mục tiêu xác định thông số tối ưu của máy ép bao gồm: áp suất phun 7,6 MPa; thời gian ép t= 43,4s nhiệt độ ép T= 178,1 ˚C với thông số tối ưu cho giá trị ứng suất uốn ứng suất kéo sản phẩm lớn Giá trị ứng suất uốn kéo sản phẩm nhận sau ép với thông số tối ưu so sánh với giá trị tính tốn theo biểu thức thực nghiệm (4.21) (4.22) 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau nghiên cứu xong đề tài, chúng tơi có rút số lết luận sau: Đề tài tiến hành phân tích cấu trúc, đặc điểm thành phần hóa học vật liệu composite gỗ nhựa Đề tài nghiên nghiên cứu tính tốn khn ép, xác định thơng số cuat khn ép, phân tích yếu tố ảnh hưởng đến trình ép vật liệu composite gỗ nhựa lựa chọn số thông số ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu áp suất phun (P), thời gian ép (t) nhiệt độ ép (T) Đề tài xây dựng sở lý luận cho việc xác định số tiêu để đánh giá chất lượng sản phẩm gỗ nhựa theo tiêu chuẩn ISO, cách xác định ứng suất uốn ứn suất kéo sản phẩm Bằng nghiên cứu thực nghiệm đề tài xác định hàm tương quan thông số ảnh hưởng đến ứng suất uốn ứng suất kéo sản phẩm dạng mã (4.17); (4.19) dạng thực (4.21); (4.22) đề tài xác định thông số tối ưu q trình ép gạch lót sàn vật liệu composite gỗ nhựa là: áp suất phun 7,6 MPa; thời gian ép t= 43,4s nhiệt độ ép T= 178,1 ˚C, với thông số tối ưu xác định cho giá trị ứng suất uốn ứng suất kéo sản phẩm lớn Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu có hạn, đề tài chưa có điều kiện nghiên cứu số thông số họp lý khác máy, để đề tài hoàn thiện cần tiếp tục nghiên cứu số nội dung sau: Cần tiếp tục nghiên cứu thêm số thông số hợp lý khác bao gồm: chiều dầy sản phẩm, tỷ lệ gỗ nhựa 84 Cần tiếp tục nghiên cứu thêm số hàm mục tiêu khác độ va đập, độ thấm nước, độ bóng, độ phẳng sản phẩm Triển khai thực nghiệm diện rộng để đưa vào sản xuất qui mô công nghiệp Nghiên cứu tỉ lệ thành phần gỗ, nhựa vật liệu gỗ nhựa để có loại vật liệu composite gỗ nhựa phù hợp với nhu cầu khác ... Xác định số thơng số tối ưu cho q trình ép gạch lót sàn từ vật liệu composite gỗ nhựa 2.2 Đối tượng nghiên cứu 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu - Vật liệu composite gỗ nhựa - Khn ép gạch lót sàn kích... phẩm từ vật liệu gỗ nhựa - Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến trình ép vật liệu gỗ nhựa - Tính tốn thiết kế khn ép gạch lót sàn vật liệu composite gỗ nhựa - Nghiên cứu thực nghiệm xác định số thông số. .. LÂM NGHIỆP VƯƠNG HỒNG CHÍNH NGHIÊN CỨU, XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC HỢP LÝ CHO Q TRÌNH ÉP GẠCH LĨT SÀN TỪ VẬT LIỆU COMPOSITE GỖ NHỰA CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60520103 LUẬN VĂN THẠC