Nghiên cứu, đề xuất công nghệ và phát triển thiết bị sản xuất trấu ép khối

Nội dung text: Nghiên cứu, đề xuất công nghệ và phát triển thiết bị sản xuất trấu ép khối

1. NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ VÀ PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ SẢN XUẤT TRẤU ÉP KHỐI Đặng Thiện Ngôn – Trƣờng Đại học SPKT thành phố Hồ Chí Minh Lê Hoàng Thông – Học viên cao học Trƣờng Đại học SPKT thành phố Hồ Chí Minh TÓM TẮT Ƣớc tính hàng năm có khoảng gần 2 triệu tấn trấu đƣợc thải ra từ các cơ sở xay xát và các cơ sở này đang phải đối mặt với việc xử lý lƣợng trấu thải khổng lồ trên. Một trong các giải pháp để bảo quản và vận chuyển trấu là ép trấu thành khối vuông giúp giảm diện tích chứa trấu và tăng hiệu quả khi vận chuyển, đồng thời góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trƣờng. Vỏ trấu khô, có thể tích lớn hơn nhiều lần so với khối lƣợng, bề mặt nhám, nên công nghệ và thiết bị ép trấu thành khối phải giải quyết nhiều khó khăn. Đề tài đã triển khai khảo sát các đặc tính của vỏ trấu, nghiên cứu công nghệ và đề xuất các thiết bị từ khâu cấp liệu đến khi bao gói để thực hiện ép trấu thành khối. Trong đó, khuôn ép là chi tiết quan trọng đƣợc khảo sát, nghiên cứu, chế tạo thử và thực hiện các thí nghiệm cần thiết để xác định các thông số làm việc và kết cấu. Dây chuyền công nghệ và thiết bị đã đƣợc nghiên cứu, tính toán, thiết kế có tính khả thi cao khi triển khai trong thực tế. ABSTRACT An estimated that there are nearly 2 million tons of rice husk is discharged from the milling facilities every year and and these facilities are faced with handling huge amount of waste in the husk. One of the solutions for presevation and transportation of rice husk is pressed into blocks, husk reduced area contain it and increased efficiency in transportation , while contributing positively to protect environment. Dry husks, have much bigger volume than the weight , surface is rough, So the technology and equipment pressure husk into blocks have to solve many problems. This research deployed the survey of characteristics of rice husk, research the technology and propose equipment from the providing materials stage to the packaging stage to pressed the rice 1
2. husk into blocks. In which, pressing mold is important detail is surveyed, researched, manufacturing test and implement the necessary experiments to determine the parameters and structure work. Industrial lines and equipment has been studied, calculations, design with high feasible to implement in practice. 1. GIỚI THIỆU Sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung là để phục vụ cho nhu cầu ngày càng cao của con người. Chính vì năng suất và chất lượng mà việc ứng dụng máy móc cho sản xuất là yêu cầu tất yếu. Ngày nay, trong nền kinh tế thị trường với sự đa dạng về ngành nghề luôn tạo ra cơ hội mới cho những doanh nghiệp, cá nhân biết nắm bắt cơ hội và nhạy bén nắm bắt thị trường. Những đòi hỏi mới liên tục tăng về tính chất chất lượng và giá cả, để cạnh tranh và có chỗ đứng trong thị trường thì những doanh nghiệp, phân xưởng không ngừng cải tiến, nâng cao chất lượng máy móc thiết bị để đáp ứng cho sản xuất. Ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, ước tính hàng năm có khoảng gần 2 triệu tấn trấu được thải ra từ các cơ sở xay xát. Nhiều nhà máy, xí nghiệp mà chủ yếu ở phía Nam đang phải đối mặt với việc xử lý lượng trấu thải khổng lồ trên (không đủ mặt bằng kho chứa và thiếu đầu ra ). Chẳng hạn, một nhà máy xay xát có công suất trung bình 100 tấn/ca, 1 giờ sẽ thải ra 2,5 tấn trấu, 1 ngày là 60 tấn và 1 tháng là 1.800 tấn. Với khối lượng riêng của trấu là 130 kg/m3 thì phải cần một thể tích kho chứa trên 13.000 m3. Mặt khác, do vỏ trấu có khối lượng riêng nhỏ mà chiếm thể tích lớn nên chi phí vận chuyển rất tốn kém. Từ những kết quả thực nghiệm cho thấy vỏ trấu sau khi được ép thành khối dễ dàng sử dụng , bảo quản và vận chuyển hơn nhiều so với ban đầu do một số đặc tính cơ - lý - hóa được cải thiện như: tăng được khối lượng riêng lên 5 đến 10 lần, rất dễ dàng cho vận chuyển đi xa với chi phí thấp, dễ dàng cải tiến công nghệ trong quá trình sử dụng, giảm ô nhiễm môi trường. Trước tình hình trên, để giải quyết những thực trạng tồn tại đó việc nghiên cứu, đề xuất công nghệ, thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị ép vỏ trấu thành khối là một vấn đề cấp bách, mở ra triển vọng cho việc phát triển sản phẩm công nghệ này ở Việt Nam. Sau khi công nghệ được hoàn thiện, ước tính có thể phát triển được gần 10.000 máy ở khắp các 2
3. vùng trong cả nước. Nó sẽ giúp giải quyết tình trạng quá tải khi dự trữ của các nhà máy và vấn đề ô nhiễm môi trường do vỏ trấu gây ra. 2. NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ 2.1 Nguyên lý của quy trình đóng gói - Ta sử dụng 3 xylanh để thực hiện việc đóng gói sản phẩm : +Xylanh thứ nhất dùng để kéo đẩy khung chứa sản phẩm lên trên hay xuống dưới. + 2 xylanh còn lại được dùng cho việc đẩy khối trấu đến vị trí mong muốn. Hình 2.1: Mô hình đóng gói trấu khối - Nguyên lý sắp 4 khối còn lại tương tự như 4 khối sắp xếp ngăn đựng bên trên. Sau khi sắp xếp được 8 khối trong khung đựng, ta lấy tất cả cho vào trong bao bì đựng sản phẩm và vận chuyển đến kho chứa. 2.2 Thiết bị thí nghiệm: Máy ép thủy lực : - Lực ép lớn nhất : 350 tấn - Đường kính cần piston: 180mm - Đường kính xylanh : 350mm - Chiều dài hành trình : L = 600mm - Áp tối đa của hệ thống: p = 700 bar - Mô tơ 12kw 3
4. Hình 2.2: Máy ép Thủy lực trong thí nghiệm Thiết kế khuôn ép : ( ép ra khối trấu 200x200x200) - Kích thước khuôn ép ( Dài x Rộng x Cao ) là : 570x280x600 mm - Thép dày 10 mm - Đế ép gia cố chịu lực thêm 10 mm - 2 thanh thép Ø20, dài l = 450 mm - Lục giác M12 3. VẬN HÀNH VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM Thí nghiệm lần 1 - Kích thước cần đạt được : 200 x 200 x 200 mm - Ta tiến hành ép theo 2 phương. Từ trên ép xuống và từ bên hông ép ngang qua. Kết quả + Ép từ trên xuống lực F = 10 tấn + Ép ngang qua F = 180 tấn + Không có thời gian dừng 4
5. + Kích thước khối trấu trong khuôn ép : 200x220x200 + Kích thước khối trấu ngoài khuôn ép : 210 x 240 x 210mm Hình 3.1: Sản phẩm cho thí nghiệm lần 1 Thí nghiệm lần 2 : - Kích thước cần đạt được : 200 x 200 x 200 mm - Ta tiến hành ép theo 2 phương. Từ trên ép xuống và từ bên hông ép ngang qua. Mục đích xem có giảm lực ép xuống hay không và nếu giảm thì giảm được bao nhiêu Kết quả : - Ép từ trên xuống lực F = 10 tấn - Ép ngang qua F = 130 tấn - Giữ lại 20s sau khi ép - Kích thước khối trấu ép : - Trong khuôn ép :200 x 230 x 200 mm - Ngoài khuôn ép : 210x250 x 210mm Hình 3.2: Quá trình ép thử nghiệm 5
6. Hình 3.3 : Sản phẩm cho thí nghiệm lần 2 Thí nghiệm lần 3 Kết quả - Ép từ trên xuống lực F = 10 tấn - Ép ngang qua F = 100tấn - Giữ lại 60s sau khi ép - Kích thước khối trấu ép : - Trong khuôn ép : 200 x 200 x 200 mm - Ngoài khuôn ép : 230x280x220 mm Hình 3.4: Sản phẩm cho thí nghiệm lần 3 Hình 3.11: Sản phẩm của các lần ép 6
7. 3.1 Kết Luận Bảng 3.2: Thông số của các lần thí nghiệm ép Kích Fthẳng(t Fngang( T Kích thước thước ấn) tấn) (s) trong(mm) ngoài(mm) Thí 200x220x20 210x240x2 nghiệm 10 180 0 0 10 1 Thí 200x230x20 210x250x2 nghiệm 10 130 30 0 10 2 Thí 200x200x20 230x280x2 nghiệm 10 100 60 0 20 3 Từ bảng tổng hợp trên ta chọn các thông số quá trình ép để tính toán các bước sau :  Ép trên xuống với lực ép 10 tấn.  Ép từ bên hông với lực ép 130 tấn.  Thời gian giữ lại sau khi ép 20s.  Khối trấu sau khi ép tăng 5%. Vậy khối trấu ép đạt yêu cầu, lực ép vừa phải, tỉ lệ nở của khối trấu ép chấp nhận được 4.KẾT LUẬN Sau quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện đề tài này chúng tôi đã chế tạo được máy ép trấu gồm có 3 phần chính: - Phần khuôn ép sản phảm. - Phần định lượng. - Phần bộ phận thủy lực 7
8. Với những tính năng kỹ thuật và nguyên lý làm việc như đã trình bày ở phần trên. Những thiết kế trong bản vẽ đã đáp ứng được yêu cầu đề tài trên cơ sở lý thuyết, cũng như phần nào giải quyết các vấn đề trong tự động hoá quá trình ép trấu. Đề tài hoàn thành sẽ giúp cho công việc ép trấu nói chung đạt được về: - Năng suất công việc. - Chất lượng đồng đều của các sản phẩm ép - Chuyên nghiệp hóa mô hình sản xuất, đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai. Do thời gian có hạn, tài liệu và khả năng còn hạn chế, mặc dù đã cố gắng rất nhiều nhưng khi nghiên cứu thực hiện đề tài này không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy mong các thầy cô và các bạn đồng nghiệp chân thành góp ý để đề tài nghiên cứu có đầy đủ ý nghĩa trọn vẹn hơn, hoàn thiện hơn đề tài này!  Những vấn đề đã được nghiên cứu và giải quyết Khi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, đề xuất công nghệ và phát triển thiết bị sản xuất trấu ép khối’’ cơ bản đã giải quyết được một số vấn đề sau đây: - Nghiên cứu về đặc điểm, nguồn gốc và các sản phẩm làm từ vỏ trấu. - Đã xác định được phương pháp tối ưu để ép trấu khối - Đã nghiên cứu, tính toán và thiết kế, chế tạo máy ép với tính năng kỹ thuật như đã trình bày ở trên. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ, TẬP 1,2, NXB Giáo Dục 2010. [2] PGS. Hà Văn Vui – TS. Nguyễn Chí Sáng – ThS. Phan Đăng Phong, sổ tay THIẾT KẾ CƠ KHÍ TẬP 1, 2, 3, NXB KHKT, Hà Nội 2006. [3] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm - Thiết kế chi tiết máy [4] Trần Văn Quế - Vẽ kỹ thuật cơ khí (tập 1-2) [5] Nguyễn Hữu Lộc – Cơ sở thiết kế máy – Nhà xuất bản đại học quốc gia TPHCM. [6] Trần Quốc Hùng - Dung Sai Kỹ Thuật Đo - Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. [7] Lê Viết Giảng - Thái Thế Hùng- Sức bền vật liệu tập 1 & 2 8
9. [8] Dƣơng Văn Linh - Trang bị điện trong máy công nghiệp [9] TS. Đặng Thiện Ngôn (2011), Truyền động dầu ép trong máy công nghiệp, Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM. [10] Rolling Bearings – NSK. [11] Hydraulics Power for all Industrial Applications, ENERPAC. [12] Industrial Hydraulics, Parker. [13] Hydraulic Cylinders ISO 6020/2 (May, 2002), Catalog M1151. Xác nhận của giảng viên hướng dẫn Bài báo đạt yêu cầu PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn 9
10. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.