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

1

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

3


MỤC LỤC
Tran

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

2.5.2.3. Van tiết lưu.................................................................................................16
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

5


4.4. Nguyên lí hoạt động và sơ đồ thủy lực.............................................................36
4.4.1 Nguyên lí hoạt động.......................................................................................36
4.4.2. Sơ đồ mạch thủy lực.....................................................................................37

Hình 2.8: Xylanh tác dụng đơn...............................................................................10
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

8


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


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

2.1.3 Các tính chất cơ lí của sản phẩm.
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


6


: 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=
+ Áp suất của đông cơ:
P=
Trong đó:
P: áp suất [bar].
: mômen xoắn [N.m].
: thể tích dầu/ vòng [cm3/vòng].
: hiệu suất [%].
c) Công suất, áp suất, lưu lượng.
Công suất của bơm tính theo công thức tổng quát là:
 Công suất để truyền động bơm:
 Công suất truyền động động cơ điện:
Trong đó:
: công suất , [kW].
P: áp suất [bar].
: lưu lượng dầu [lít/phút].

7



xylanh là chuyển động quay, góc quay thường nhỏ hơn 360o.
Piston bắt đầu chuyển động khi lực tác dụng lên một trong hai phía của nó( lực
do áp suất dầu gây ra, do lò xo hoặc cơ khí) lớn hơn tổng các lực cản có hướng
ngược lại chiều chuyển động( lực ma sát, thuỷ động, phụ tải, lò xo…)
2.4.4. Một số xilanh thông dụng
a) Xylanh tác dụng đơn( hình 2.8).
Chất lỏng làm việc chỉ tác động một phía của piston và tạo nên chuyển động
một chiều. Chuyển động theo chiều ngược lại được thực hiện nhờ lực lò xo.

Hình2.8: Xylanh tác dụng đơn.
b) Xylanh tác dụng kép( hình 2.9) .

9


Chất lỏng làm việc tác động vào 2 phía của piston và tạo nên chuyển động 2
chiều.

Hình 2.9:Xylanh tác dụng kép.
A – xylanh tác dụng kép không có giảm chấn cuối hành trình.
B – xylanh tác dụng kép có giảm chấn cuối hành trình.
c) Kết cấu giảm chấn cuối hành trình
Ở giai đoạn cuối của hành trình, khi piston chạm lên mặt đầu xylanh có thể
xảy ra va đập nếu vận tốc chuyển động của piston hoặc xylanh lớn, đặc biệt là đối
với các piston xylanh có khối lượng lớn. Để giảm khả năng va đập này, trong
xylanh thường có các bộ phận giảm chấn. Phần lớn các bộ phận giảm chấn làm việc
theo nguyên lí tăng áp suất khoang đối áp ở cuối hành trình của piston. Áp suất
khoang đối áp tăng làm giảm vận tốc chuyển động.

Hình 2.10: Giảm chấn cuối hành trình.

160

(%)

85

90

95

11


Như vậy, piston bắt đầu chuyển động được khi :
Trong đó:
: trọng lực;
: lực gia tốc;
: lực ma sát.
b) Liên hệ giữa lưu lượng Qv , vận tốc v và diện tích A
Lưu lượng chảy vào xylanh tính theo công thức:
Để tính toán đơn giản, ta chọn:
Trong đó:
– tiết diện piston [cm2].
D: đường kính [mm].
: lưu lượng [lít/phút].
V: vận tốc [m/phút].

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.

13


Hình2.13: Kết cấu kiểu van bi.
Kiểu van con trượt.

Hình 2.14:Kết cấu kiểu van con trượt.
Van điều chỉnh hai cấp áp suất.

14


Hình 2.15: Kết cấu của van điều chỉnh hai áp suất.
Trong van này có 2 lò xo: lò xo 1 tác dụng trực tiếp lên bi cầu và với vít điều
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