Nghiên cứu cải tiến máy bóc vỏ lúa

Luận văn Thạc sĩ Trang i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRẦN QUANG TUYẾN NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN MÁY BÓC VỎ LÚA Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: 605204 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2013 GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang ii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM Ngày 20 tháng năm 2013 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS - Chủ tịch Hội đồng; TS - Thư ký Hội đồng; PGS.TS - Ủy viên; PGS.TS - Ủy viên; TS - Ủy viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang iii ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : TRẦN QUANG TUYẾN MSHV : 11044556 Ngày, tháng, năm sinh : 17/12/1964 Nơi sinh : Long An Chuyên ngành : Công nghệ Chế tạo máy Mã số : 605204 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu, cải tiến máy bóc vỏ lúa II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng quan máy bóc vỏ lúa - Khảo sát vấn đề cần cải tiến Phân tích lựa chọn giải pháp - Thiết kế cải tiến máy bóc vỏ - Vận hành thử nghiệm máy bóc vỏ lúa - Phân tích kết III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 21/06/2013 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn Nội dung yêu cầu Luận văn Thạc sĩ Hội đồng Chuyên ngành thông qua Tp HCM, ngày 21 tháng 01 năm 2013 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang iv LỜI CÁM ƠN Để có luận văn hôm kết nỗ lực khơng ngừng suốt q trình học thân đặc biệt giúp đỡ tận tình thầy cô bạn lớp Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tơi xin bày tỏ lời cảm ơn đến: Ban giám hiệu Trường đại học bách khoa TP.Hồ Chí Minh, Phịng đào tạo sau đại học, Khoa khí - Bộ mơn Cơng nghệ Chế tạo máy, Các thầy cô bạn tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình học hồn thành luận văn Phó giáo sư, Tiến Sĩ Phạm Ngọc Tuấn, người thầy kính mến hết lịng giúp đỡ, bảo, động viên, giúp tơi tìm tài liệu nghiên cứu, kịp thời giải đáp thắc mắc tơi cần, hướng dẫn điều tơi thiếu sót gợi hướng mới, giúp tơi hồn thành luận văn Ban giám đốc Công ty Cổ Phần Cơ khí Chế tạo máy Long An, nơi tơi cơng tác, cung cấp thông tin cần thiết, trao đổi kinh nghiệm việc cải tiến, thiết kế chế tạo máy bóc vỏ lúa Ban giám đốc Cơng ty Phát Lộc Thành hỗ trợ chuyến khảo sát thực tế vận hành máy bóc vỏ lúa Tôi xin chân thành cảm ơn! Long An, ngày 31 tháng năm 2013 GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang v MỤC LỤC   DANH MỤC HÌNH ẢNH viii  DANH MỤC BẢNG .x  DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ xi  LỜI MỞ ĐẦU xii  CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY BÓC VỎ LÚA 1  1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo giới …1  1.2  Tình hình sản xuất lúa gạo Việt Nam 3  1.3  Quy trình công nghệ chế biến gạo Việt Nam 5  1.4 Tình hình nghiên cứu chế tạo máy bóc vỏ giới 9  1.5  Tình hình nghiên cứu chế tạo máy bóc vỏ lúa Việt Nam 13  1.5.1.  Máy bóc vỏ Cơng ty TNHH MTV Động máy nơng nghiệp Miền Nam 14  1.5.2.  Máy bóc vỏ Cơng ty TNHH Cơ khí Cơng nơng nghiệp Bùi Văn Ngọ .16  1.5.3.  Máy bóc vỏ Cơng ty Cổ phần Cơ khí chế tạo máy Long An 17  1.6 Mục tiêu luận văn 19  1.7 Nội dung luận văn 19  1.8   Phương pháp nghiên cứu 20  Chương 2: XÁC ĐỊNH NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN CẢI TIẾN 21  2.1   Giới thiệu máy bóc vỏ nguyên lý hoạt động 21  2.2   Các khái niệm 23  2.2.1. Năng suất 23  2.2.2. Tỉ lệ bóc vỏ 23  2.2.3. Tỉ lệ gãy vỡ 23  GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang vi 2.3   Phương pháp DMAIC 23  2.3.1. Bước 1: Xác định 23  2.3.2. Bước 2: Đo lường .23  2.3.3. Bước 3: Phân tích 24  2.3.4. Bước 4: Cải tiến 24  2.3.5. Bước 5: Kiểm soát 24  Chương 3: PHÂN TÍCH VẤN ĐỀ VÀ LỰA CHỌN CÁC GIẢI PHÁP 26  3.1  Phân tích nguyên nhân gốc rễ 26  3.1.1  Năng suất máy bóc vỏ khơng ổn định .26  3.1.2  Tỉ lệ bóc vỏ thấp 27  3.1.3  Tỉ lệ gãy vỡ cao 28  3.2  Lựa chọn giải pháp 29  CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CẢI TIẾN MÁY BÓC VỎ LÚA 32  4.1   Các đặc điểm máy 32  4.2   Một số công việc cần khắc phục 34  4.3   Mục tiêu cần đạt 34  4.3.1  Các yếu tố mục tiêu 34  4.3.2  Các yếu tố mục tiêu cần đạt 35  4.3.3  Các thông số ảnh hưởng đến yếu tố mục tiêu .36  4.4   Các giải pháp cải tiến 40  4.5   Tính tốn thiết kế cải tiến phần khí 40  4.5.1  Cải tiến phần hệ thống cấp liệu tự động .40  4.5.2  Cải tiến phần giải pháp đo độ mòn trục cao su 57  4.5.3  Giải pháp điều chỉnh tốc độ động để trì vận tốc dài trục cao su 60  4.5.4  Giải pháp cải tiến để điều chỉnh vị trí máng nghiêng rải liệu 61  4.5.5  Sơ đồ nguyên lý sơ đồ động, nguyên lý hoạt động máy bóc vỏ sau cải tiến 63  4.6   Thiết kế phần điều khiển 64  GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang vii 4.6.1  Xác định chức yêu cầu hệ thống .64  4.6.2  Thiết kế phần cứng điều khiển 64  4.7   Tích hợp hệ thống vận hành 66  CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM MÁY BĨC VỎ LÚA 67  5.1 Chế tạo máy bóc vỏ 67  5.1.1. Hệ thống cấp liệu 67  5.1.2. Cơ cấu điều chỉnh trục cao su di động 69  5.1.3. Cơ cấu điều chỉnh máng nghiêng rải liệu 69  5.1.4. Cơ cấu đo độ mòn trục cao su 70  5.1.5. Tủ điện điều khiển máy bóc vỏ 71  5.2 Đo lường tiêu chất lượng máy bóc vỏ 72  5.3 Kết đạt 74  CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 76  6.1 Kết luận 76  6.2   Kiến nghị hướng phát triển 77  TÀI LIỆU THAM KHẢO 78  PHỤ LỤC 1: Xây dựng cấu hình tổng thể phần cứng .81  PHỤ LỤC 2: Module phần mềm chế độ tay 86  PHỤ LỤC 3: Module phần mềm chế độ tự động .90  PHỤ LỤC 4: Báo cáo tổng hợp theo lô sản xuất 95  PHỤ LỤC 5: Biên kiểm nghiệm tiêu chất lượng Doanh nghiệp Năm Điều.97  PHỤ LỤC 6: Chứng nhận kiểm tra kỹ thuật .99  GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Sản lượng diện tích thu hoạch lúa toàn cầu năm 2002-2011 2  Hình Lượng gạo xuất số nước xuất năm 2011 3  Hình Năng suất lúa Việt Nam giai đoạn 2005-2011 4  Hình Qui trình cơng nghệ chế biến gạo .6  Hình Máy bóc vỏ Lamico 9  Hình Máy bóc vỏ lúa .10  Hình Máy bóc vỏ RH – 700 .15  Hình Máy bóc vỏ HW – 60A 16  Hình Máy bóc vỏ CLI – 600A .17  Hình 10 Máy bóc vỏ HSA20 18  Hình Sơ đồ ngun lý máy bóc vỏ với cặp trục cao su 22  Hình Cây phân tích nguyên nhân gốc rễ suất bóc vỏ thấp 27  Hình Cây phân tích nguyên nhân gốc rễ tỉ lệ bóc vỏ thấp 27  Hình 3 Cây phân tích nguyên nhân gốc rễ tỉ lệ gãy vỡ cao .28  Hình Sơ đồ nguyên lý máy bóc vỏ cặp trục cao su nghiêng 32  Hình Máy bóc vỏ dạng trục cao su đặt nghiêng 33  Hình Q trình rơi thóc rải liệu xa 37  Hình 4 Q trình rơi thóc rải liệu vào cặp trục cao su .38  Hình Kết cấu cụm cấp liệu 41  Hình Đồ thị biểu diễn mối quan hệ góc ma sát góc phễu có kết ngõ dạng đối xứng 42  Hình Kết cấu phễu cân .45  Hình Kích thước phễu cân .47  Hình Kích thước phễu chứa liệu 48  GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang ix Hình 10 Kích thước phễu cấp liệu 49  Hình 11 Phân tích lực ma sát xy lanh 52  Hình 12 Biểu đồ tuổi thọ ứng với tải trọng hãng SKF 57  Hình 13 Nguyên lý đo độ mòn trục cao su 58  Hình 14 Cảm biến biến trở tuyến tính 59  Hình 15 Thơng số kích thước trục cao su .61  Hình 16 Phương pháp điều chỉnh vị trí máng nghiêng cấp liệu 62  Hình 17 Sơ đồ nguyên lý sơ đồ động máy bóc vỏ, nguyên lý hoạt động 63  Hình 18 Các thành phần máy bóc vỏ 65  Hình 19 Tủ điều khiển máy bóc vỏ 66  Hình Hệ thống cấp liệu máy bóc vỏ 68  Hình Hệ thống cấp liệu máy bóc vỏ thực tế hồn thành 68  Hình Cơ cấu điều chỉnh máng nghiêng rải liệu 69  Hình Cụm điều chỉnh máng nghiêng rải liệu hoàn thành .70  Hình 5 Cơ cấu đo độ mòn trục cao su 70  Hình Tủ điện máy bóc vỏ .71  Hình Sơ đồ điều khiển thích nghi máy bóc vỏ 73  GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang x DANH MỤC BẢNG Bảng Bảng đo lường tiêu chất lượng máy bóc vỏ ứng với lúa ẩm độ 17%, trích từ Phụ lục[4] 25  Bảng Tóm tắt vấn đề, nguyên nhân giải pháp khắc phục 29  Bảng Các yếu tố mục tiêu cần đạt 35  Bảng Thống kê giá trị vận tốc cặp trục cao su từ tài liệu .36  Bảng Kết thực nghiệm ảnh hưởng vị trí cấp liệu [6] .39  Bảng 4 Đánh giá độ xác độ tin cậy cảm biến đo độ mòn 58  Bảng Các đối tượng yêu cầu điều khiển máy bóc vỏ .64  Bảng Bảng tiêu chất lượng máy bóc vỏ .72  Bảng Bảng so sánh tiêu thực tế đạt sau cải tiến so với trước đó, phụ lục 5,phụ lục [6] 74  GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 87 Quy trình mở máy có lệnh mở máy từ trung tâm Khởi động máy Auto Mở xylanh (1.15)(-) Khởi động động trục (1.14) Khởi động động rung (1.11) Đo độ mòn từ cảm biến (1.18) Điều khiển đ/cơ (1.13) máng liệu Đóng xylanh (1.6), Mở Xylanh (1.4) Mphễu (1.5) >= Mmax NO YES Đóng xylanh (1.4), Đọc tín hiệu KL từ (1.7) Mở xy lanh (1.6) NO CB (1.9) báo có thóc YES Khởi động timer đo suất Delay 10 giây Đóng xylanh (1.15)(+) Kết thúc khởi động máy GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 88 Trong q trình hoạt động hiển thị thơng tin sau C H E D O T U D O N G M T N H A N X U O N G X E N A N G S D O V A A P U A T M O N N T S O C U A T GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn S V H N = T / E m m = h V = m / s P B r = a HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 89 Khi có lệnh tắt máy thực theo trình tự Tắt máy Đóng xy lanh (1.4), Mở xy lanh (1.6) NO Cảm biến (1.9) báo hết thóc YES Delay phút, Mở xy lanh (1.15) Ngắt động rung Ngắt động trục Kết thúc (tắt máy) GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 90 PHỤ LỤC 3: Module phần mềm chế độ tự động Hiển thị C H E D O T U D O N G M N H A N X U O N G X E N A N G S D O V A A P U A T M O N N T S O C U A T GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn D a n N = T h e m m = H / / V = m / s P B r = a HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 91 Quy trìnhmở máy có lệnh mở máy từ trung tâm Khởi động máy Auto Mở xylanh (1.15) Khởi động động trục (1.14) Khởi động động rung (1.11) Đo độ mòn từ cảm biến (1.18) Điều khiển đ/cơ (1.13) chỉnh máng liệu Đóng xylanh (1.6), Mở xylanh (1.4) Mphễu (1.5) >= Mmax NO YES Đóng xylanh (1.4), Đọc tín hiệu KL từ (1.7) Mở xy lanh (1.6) CB (1.9) báo có thóc YES NO Khởi động timer đo suất Delay 10 giây Đóng xylanh (1.15) Kết thúc (khởi động máy Auto) GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 92 Trong trình hoạt động hiển thị thông tin sau C H E D O T U D O N G M N H A N X U O N G X E N A N G S D O V A A P U A T M O N N T S O C U A T GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn D a n N = T h E m m = H / / V = m / s P B r = a HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 93 Khi có lệnh tắt máy thực theo trình tự Tắt máy Đóng xy lanh (1.4), Mở xy lanh (1.6) NO Cảm biến (1.9) báo hết thóc YES Delay phút, Mở xy lanh (1.15) Ngắt động rung Ngắt động trục Kết thúc (tắt máy) GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn Trang 94 HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 95 PHỤ LỤC 4: Báo cáo tổng hợp theo lô sản xuất GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn Trang 96 HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 97 PHỤ LỤC 5: Biên kiểm nghiệm tiêu chất lượng Doanh nghiệp Năm Điều GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn Trang 98 HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ Trang 99 PHỤ LỤC 6: Chứng nhận kiểm tra kỹ thuật GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn Trang 100 HV: Trần Quang Tuyến Luận văn Thạc sĩ GVHD: PGS.TS Phạm Ngọc Tuấn Trang 101 HV: Trần Quang Tuyến ... hình nghiên cứu chế tạo máy bóc vỏ giới 9  1.5  Tình hình nghiên cứu chế tạo máy bóc vỏ lúa Việt Nam 13  1.5.1.  Máy bóc vỏ Cơng ty TNHH MTV Động máy nơng nghiệp Miền Nam 14  1.5.2.  Máy. .. .6  Hình Máy bóc vỏ Lamico 9  Hình Máy bóc vỏ lúa .10  Hình Máy bóc vỏ RH – 700 .15  Hình Máy bóc vỏ HW – 60A 16  Hình Máy bóc vỏ CLI – 600A... Hình Máy bóc vỏ Lamico 1.4 Tình hình nghiên cứu chế tạo máy bóc vỏ giới Máy bóc vỏ có hiệu suất bóc vỏ đạt tới 80 ÷ 90%, suất cao, tỉ lệ gãy vỡ khoảng 4÷5% Ưu điểm loại máy suất hiệu suất bóc vỏ