BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY ÉP RƠM

Họ và tên sinh viên: TRƯƠNG MINH TOÀN
HỒ TẤN NGHĨA
Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ
Niên khóa: 2009-2013

Tháng 6/ 2013


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY ÉP RƠM

Tác giả

TRƯƠNG MINH TOÀN
HỒ TẤN NGHĨA

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ điện tử

Giáo viên hướng dẫn
KS. ĐÀO DUY VINH
PGS.TS. NGUYỄN VĂN HÙNG

Tháng 6 năm 2013

i

đường đại học, là người luôn bên cạnh và chia sẻ mỗi lúc chúng em gặp khó khăn.
Các thầy cô khoa Cơ Khí - Công Nghệ, bộ môn Cơ Điện Tử đã truyền đạt
những kiến thức quý báu để từ đó chúng em phát triển thêm vốn hiểu biết của mình
vận dụng trong công việc sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Hùng, KS. Đào Duy
Vinh người trực tiếp hướng dẫn đề tài. Trong quá trình làm luận văn, các thầy đã
hướng dẫn thực hiện đề tài, giúp chúng em giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá
trình làm luận văn và hoàn thành luận văn theo đúng định hướng ban đầu.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chấm luận văn đã cho em
những đóng góp quý báu để luận văn thêm hoàn chỉnh.
Cuối cùng xin được gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè là những người luôn chia sẻ
những chuyện buồn vui trong cuộc sống cũng như giúp đỡ chúng em những lúc khó khăn.
Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn. Chúc mọi người sức khỏe và
thành đạt.
Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
TRƯƠNG MINH
TOÀN HỒ TẤN NGHĨA

iii


MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA.............................................................................................................. i
TÓM TẮT .................................................................................................................. ii
LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................iii 
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv 
DANH SÁCH CÁC BẢNG ..................................................................................... vii 
DANH SÁCH CÁC HÌNH .....................................................................................viii 
Chương 1 MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 

2.5.2.4. Van solenoid................................................................................................ 16 
2.6. Công tắc hành trình. .......................................................................................... 17 
2.7 Bơm bánh răng ................................................................................................... 18 
2.7.1 Ưu điểm ........................................................................................................... 18 
2.7.2 Phân loại và nguyên lý hoạt động ................................................................... 19 
2.7.2.1. Phân loại ...................................................................................................... 19 
2.7.2.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................... 19 
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................... 21 
3.1. Nội dung đề tài. ................................................................................................. 21 
3.2. Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 21 
3.3 Trang thiết bị và dụng cụ đo phục vụ khảo nghiệm đo lực kéo phá hủy. .......... 23 
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 25 
4.1. Tính toán thiết kế máy ép rơm. ......................................................................... 25 
4.1.1. Yêu cầu thiết kế.............................................................................................. 25 
4.1.2. Nguyên lí hoạt động. ...................................................................................... 27 
4.1.3 Thiết kế khuôn ép. ........................................................................................... 28 
4.1.4. Tính toán ứng suất và chuyển vị của khung................................................... 29 
4.2. Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực của máy. .................................................. 31 
4.2.1. Tính chọn xylanh............................................................................................ 31 
4.2.2. Chon bơm và động cơ điện. ........................................................................... 32 
4.2.3. Tính toán đường ống thủy lực. ....................................................................... 33 
4.3. Sơ đồ điều khiển................................................................................................ 36 
4.4. Nguyên lí hoạt động và sơ đồ thủy lực. ............................................................ 36 

v


4.4.1 Nguyên lí hoạt động. ....................................................................................... 36 
4.4.2. Sơ đồ mạch thủy lực....................................................................................... 37 
4.4.3. Sơ đồ mạch điện điều khiển. .......................................................................... 38 

Hình 2.9:Xylanh tác dụng kép. ................................................................................ 10 
Hình 2.10: Giảm chấn cuối hành trình. .................................................................... 11 
Hình 2.11: Áp suất P, lực F trong xylanh. ............................................................... 11 
Hình 2.12: Liên hệ giữa lưu lượng, vận tốc và diện tích của xylanh. ...................... 13 
Hình2.13: Kết cấu kiểu van bi. ................................................................................. 14 
Hình 2.14:Kết cấu kiểu van con trượt. ..................................................................... 14 
Hình 2.15: Kết cấu của van điều chỉnh hai áp suất. ................................................. 15 
Hình 2.16: Kết cấu của van giảm áp. ....................................................................... 16 
Hình 2.17: Kết cấu và kí hiệu của van solenoid....................................................... 17 
Hình 2.18: Công tắc hành trình ................................................................................ 18 
Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý bơm bánh răng ăn khớp ngoài. .................................... 19 
Hình 2.20: Nguyên lý hoạt động bơm bánh răng ăn khớp trong. ............................. 20 
Hình 3.1: Phương pháp đo độ cứng. ........................................................................ 22 
Hình 3.2: Phương pháp đo khố lượng thể tích. ........................................................ 23 
Hình 3.3: Lực kế ....................................................................................................... 23 
Hình 4.1: Mối liên hệ giữa áp lực ép và khối lượng thể tích ................................... 25 
Hình 4.2: Mô hình máy ép rơm ................................................................................ 27 
Hình 4.3: Khuôn ép. ................................................................................................. 28 
Hình 4.4. Đầu xiết. ................................................................................................... 28 

viii


Hình 4.5: Ứng suất phân bố của khung. ................................................................... 29 
Hình 4.6: Sự chuyển vị của khung. .......................................................................... 30 
Hình 4.7. Mô hình sau khi chế tạo với khung máy có sẵn. ...................................... 31 
Hình 4.8. Sơ đồ mạch thủy lực. ................................................................................ 37 
Hình 4.9. Biểu đồ trạng thái xylanh. ........................................................................ 37 
Hình 4.10: Sơ đồ mạch điện điều khiển. .................................................................. 38 
Hình 4.11. Đo lực phá hủy ....................................................................................... 39 

1


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Đối tượng nghiên cứu.
2.1.1. Sơ lược về rơm
Việt Nam là nước xuất khẩu lúa gạo đứng thứ 2 trên thế giới. Từ năm 2002
đến nay trung bình nước ta xuất khẩu 34 triệu tấn thóc/năm. Năm 2008 sản lượng
lúa đã đạt 37,6 triệu tấn, chiếm 5,6% sản lượng lúa gạo toàn cầu.
Do đó, hàng năm nước ta sẽ thải ra khoảng 55 triệu tấn rơm tạ, Số rơm rạ này
một phần làm phân bón sinh học, còn chủ yếu được đốt bỏ ngay trên cánh đồng gây
lãng phí và ảnh hưởng đến môi trường.Nếu tận dụng được nguồn rơm rạ này để tạo
nguồn nhiên liệu làm chất đốt thì sẽ có ý nghĩa hết sức to lớn.

Hình 2.1: Hình ảnh rơm rạ được đốt ngay tại đồng và rơm bị bỏ khắp nơi ngoài đường.
Thành phần hóa học (% khối lượng) của rơm rạ gồm chủ yếu :
 Xenlulozo(60%) là hợp chất cao phân tử có công thức cấu tạo là (C6H10O5)n.
 Lignin(14%) là hợp chất cao phân tử có cấu trúc vô định hình khác với
xenlulozo. Lignin tồn tại ở 3 trạng thái:thủy tinh, dẻo, lỏng dính.
 Chất béo(1,9%) và protein(3,4%).
Thành phần nguyên tố(% khối lượng): C~44%, H~.5%, N~0,92%, O~49%.

2


Tuy nhiên, do nhiệt trị của rơm rất thấp( thấp hơn nhiều so với dầu mỏ) và
không thuận tiện cho việc vận chuyển, tích trữ nên rơm rạ không được sử dụng như
nhiên liệu công nghiệp. Vì vậy, việc chuyển hóa rơm rạ thành sản phẩm có giá trị
hơn dễ dàng vận chuyển, bảo quản, tích trữ có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với

Kích thước sản phẩm: chiều dài, đường kính sản phẩm

4


Độ cứng của sản phẩm: là thước đo sức bền của sản phẩm chịu các lực tác
động trong quá trình vận chuyển, lưu trữ và quá trình vẫn chuyển.
Hệ số ma sát tĩnh.
Nhiệt lượng:
2.1.4 các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ép và chất lương sản phẩm
Độ ẩm: là một trong những yếu tố quan trọng ản hưởng tới chất lượng sản
phẩm sau khi ép, ở độ ẩm cao nước như là một chất bôi trơn và làm giảm đi tính
ràng buộc của rơm khi ép dẫn đến chất lượng sau khi ép kém. Theo một số nghiên
cứu thì ở một độ ẩm tối ưu thì sản phẩm sau khi ép sẽ cứng hơn và mật độ ( khối
lượng riêng) sẽ tăng lên. Theo nghiên cứu của Mani và các cộng sự thì: Thân cây
ngô xén nhỏ ở độ ẩm ( 5: 10%) sau khi ép có mật độ và cứng hơn so với độ ẩm (
15%).
Kích thước hạt: kích thước hạt sẽ ảnh hưởng tới mật độ và độ cứng của sản
phẩm. kích thước hạt nhỏ sẽ làm tăng mật độ
Áp lực có mối tương quan thuận với mật độ và độ cứng của sản phẩm. các
thành phần liên kết tự nhiên như tinh bột, protein, lignin trong nguyên liệu dưới tác
dụng của áp lực góp phần liên kết giữa các hạt ( đặc biệt là chất lignin sẽ như là một
chất keo).
2.2. Bơm dầu và động cơ điện.
2.2.1. Khái niệm và phân loại.
Bơm dầu là một cơ cấu biến đổi năng lượng, dùng để biến đổi cơ năng thành
năng lượng của dầu. Trong hệ thống dầu ép thường chỉ sử dùng bơm thể tích, tức là
loại bơm thực hiện biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buồng làm
việc, khi thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kì hút và khi thể
tích của buồng giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kì nén.

 Động cơ điện :
.
Trong đó:
: lưu lượng [lít/ phút];
: số vòng quay [vòng/ phút];

6

∙ 10


: thể tích dầu/ vòng [cm3/vòng];
: hiệu suất[%];
b) Áp suất, mômen xoắn, thể tích dầu trong một vòng quanh .

Hình 2.6: Áp suất, thể tích, mômen xoắn.
Theo định luật Pascal, ta có: P =
 Áp suất của bơm:
P=

∙

∙ 10

+ Áp suất của đông cơ:
P=

∙ 10

.

Bể dầu có nhiệm vụ chính sau:
 Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu kì kín( cấp và nhận dầu
chảy về).
 Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc.
 Lắng đọng các chất cặn bã trong quá trình làm việc.
 Tách nước.
2.3.2 Chọn kích thước bể dầu
Đối với các loại bể dầu cố định, thể tích bể dầu được chọn như sau:
3

5 .

Trong đó:
: thể tích bể dầu [lít].
: lưu lượng dầu [lít/phút].
2.4. Xylanh truyền động.
2.4.1.Chức năng
Xylanh truyền động là cơ cấu chấp hành của truyền động thuỷ lực, thực hiện
truyền động cho tải bằng cách chuyển năng lượng thuỷ lực thành cơ năng.
2.4.2. Cấu tạo xylanh.
Xylanh gồm các bộ phận chính là thân (gọi là xylanh), piston, cần piston và
một số vòng làm kín. Hình 2.7. là ví dụ xylanh tác động kép có cần piston một phía.

8


Hình2.7: Cấu tạo xylanh.
2.4.3. Phân loại.
Xylanh thuỷ lực được chia làm 2 loại: xylanh lực và xylanh quay (còn gọi là
xylanh mômen). Trong xylanh lực, chuyển động tương đối giữa piston với xylanh là



Hình 2.10: Giảm chấn cuối hành trình.
a: Kết cấu; b: Biếu đồ giảm chấn.
2.4.5. Tính toán xylanh truyền động.
a)

Áp suất P, lực F, diện tích A.

Hình2.11: Áp suất P, lực F trong xylanh.

 
Trong đó:
4
A– tiết diện piston
Nếu tính đến tổn thất thể tích ở xylanh, để tính toán cho đơn giản ta chọn:
– Áp suất:

 

– Diện tích piston:

. 10
. 10

11


Trong đó:
A: tiết diện piston [cm2].


. . 10

Trong đó:
. 10

– tiết diện piston [cm2].

D: đường kính [mm].
: lưu lượng [lít/phút].
V: vận tốc [m/phút].

12


Hình 2.12: Liên hệ giữa lưu lượng, vận tốc và diện tích của xylanh.
2.5. Van áp suất.
2.5.1. Nhiệm vụ.
Van áp suất dùng để điều chỉnh áp suất, tức là cố định hoặc tăng, giảm chỉ số
áp trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực.
2.5.2. Phân loại.
Van áp suất gồm có các loại sau đây:
 Van tràn và van an toàn.
 Van giảm áp.
 Van cản.
2.5.2.1. Van tràn và van an toàn
Van tràn dùng để hạn chế việc tăng áp suất trong hệ thống thủy lực nhằm đảm
bảo áp suất trong hệ thống không vượt quá mức quy định.
Van an toàn dùng để giới hạn sự tăng áp suất trong các thiết bị không vượt quá
áp suất quy định nhằm đảm bảo an toàn cho các thiết bị bằng cách xả dầu về bể khi

chỉnh, ta có thể điều chỉnh được áp suất cần thiết, lò xo 2 có tác dụng lên bi trụ, là lò
xo yếu, chỉ có nhiệm vụ thắng lực ma sát của bi trụ
2.5.2.2. Van giảm áp
Trong nhiều trường hợp hệ thống thuỷ lực một bơm dầu phải cung cấp năng
lượng cho nhiều cơ cấu chấp hành có áp suất khác nhau. Lúc này ta phải cho bơm
làm việc với áp suất lớn nhất và dùng van giảm áp đặt trước cơ cấu chấp hành nhằm
giảm áp suất đến giá trị cần thiết
Kí hiệu

15