Chương 1: Giới thiệu Nêu các vấn đề khó khăn còn chưa được giải quyết liên quan đến dạng hỏng của đầu ép côn máy ép thanh củi trấu. Chương 2: Tổng quan Nêu tổng quan về trấu, máy ép trấu cơ cấu trục vít và đầu ép trấu. Nghiên cứu hình dạng khuôn ép của các máy ép trục vít hiện nay, các loại vật liệu và phương pháp chế tạo khuôn, điều kiện làm việc và các dạng hỏng thường gặp của đầu ép. Từ các công trình nghiên cứu đã có ở trong nước và ngoài nước, tác giả tóm tắt các thành tựu đạt được và những tồn tại liên quan đến đề tài nghiên cứu này.
Trên cơ sở đó, trình bày ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn. Chương 3: Cơ sở lý thuyết Nghiên cứu lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn cho bài toán nhiệt - cấu trúc, lý thuyết về ma sát và mài mòn.Trình bày các lưu đồ giải thuật cho các bài toán nhiệt, cấu trúc theo phương pháp phần tử hữu hạn. Chương 4: Nghiên cứu xác định vật liệu và cải tiến hình dạng đầu ép chịu mòn, nhiệt Trong phần này, tác giả đưa ra các phương án lựa chọn về vật liệu dựa trên điều kiện làm việc thực tế của đầu ép, đồng thời phát triển các phương án cải tiến hình dạng cho đầu ép. Kiểm tra các kết quả về mòn cho các vật liệu và hình dạng được lựa chọn so với vật liệu cũ.
Đưa ra kết quả nghiên cứu và các giải pháp cho vấn đề mòn đầu ép côn. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài Từ các kết quả thu được, tác giả đưa ra kết luận và đề xuất hướng phát triển cho đề tài. 5 Chương 2: TỔNG QUAN 2. Trấu Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát (Hình 2.
Vỏ trấu sau khi xay xát luôn ở dạng rất khô, có hình dáng nhỏ và rời, tơi xốp, nhẹ, vận chuyển dễ dàng. Thành phần là chất xơ cao phân tử rất khó cho vi sinh vật sử dụng nên việc bảo quản, tồn trữ rất đơn giản, chi phí đầu tư ít. Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro. Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin và Hemi - cellulose (90%), ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ.
Lignin chiếm khoảng 25-30% và cellulose chiếm khoảng 35-40%. Lignin là chất keo tự nhiên có trong vỏ trấu, khi trấu được nung nóng chất này sẽ được sinh ra, và đây chính là chất giúp vỏ trấu dính chắc với nhau thành thanh củi khi ép.1: Thành phần hạt lúa Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt. Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxyt, đây là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Khi trấu ép trong khuôn, nhờ vào các điện trở gia nhiệt trên đầu ép, lớp trấu phía ngoài tiếp xúc với thành đầu ép côn sẽ bị cháy, giúp giảm ma sát mài mòn đầu ép.
6 Trấu có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần có 75% là chất xơ. Cứ 1kg trấu khi đốt sinh ra 3400 Kcal bằng 1/3 năng lượng được tạo ra từ dầu nhưng giá lại thấp hơn đến 25 lần (năm 2006) [18]. Đối với sản xuất tiểu thủ công nghiệp và chăn nuôi, trấu cũng được sử dụng rất thường xuyên. Thông thường trấu là chất đốt dùng cho việc nấu thức ăn chăn nuôi, nấu rượu và một lượng lớn trấu được dùng nung gạch trong nghề sản xuất gạch tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long.
Với khả năng đốt cháy mạnh và rẻ, có thể ứng dụng hơi nóng sinh ra khi đốt nóng không khí bằng trấu để làm quay tua bin phát điện. Theo tính toán mỗi kg trấu có thể tạo được 0,125kW giờ điện và 4 kW giờ nhiệt. Vỏ trấu có thể được nghiền mịn và trộn với các thành phần khác như mụn dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia và lưới sợi thuỷ tinh để làm vật liệu xây dựng. Trọng lượng của vật liệu nhẹ hơn gạch xây thông thường khoảng 50% và có tính cách âm, cách nhiệt và không thấm nước cao.
Sau khi sử dụng có thể nghiền nát để tái chế lại.2 Máy ép thanh củi trấu cơ cấu trục vít 2.1 Vai trò và chức năng Máy ép thanh củi trấu sử dụng nguyên liệu vỏ trấu để ép thành củi trấu phục vụ cho nhu cầu sử dụng nhiên liệu chất đốt của người dân và trong sản xuất. Máy ép thanh củi trấu đóng vai trò quan trọng giải quyết vấn nạn ô nhiễm về trấu, đồng thời, tận dụng và tiết kiệm được chi phí do trấu là nguồn nguyên liệu đa dạng, giá thành rẻ. Mặt khác, củi trấu có thể thay thế các nguyên liệu hữu hạn khác như than đá, dầu mỏ,. Thay than bằng củi trấu, công nhân tại các doanh nghiệp chỉ mất thêm ít thời gian đưa củi vào lò nhưng bù lại đảm bảo về sức khỏe.
Hơn nữa, nếu sử dụng than đá để đốt với giá trung bình khoảng 4.000 đồng 1 kg, nhiệt lượng 1kg than sẽ tương đương với khoảng 1.5 kg củi trấu (khoảng 1. Như vậy, nếu dùng củi trấu, các cơ sở sản xuất có thể tiết kiệm hơn 50% chi phí. Mỗi doanh nghiệp trung bình dùng 20 tấn than mỗi ngày, nếu chuyển sang dùng củi trấu sẽ tiết kiệm được ít nhất một tỷ đồng/năm[18]. 7 Hiện nay có nhiều loại máy ép củi trấu sử dụng các cơ cấu ép khác nhau.
Cơ cấu ép có thể bằng piston, ép bằng con lăn hoặc ép bằng trục vít. Tuy nhiên phổ biến nhất vẫn là máy ép trấu bằng trục vít.Phễu cấp liệu 5.2: Sơ đồ động máy ép kiểu trục vít Máy có các bộ phận chính (Hình 2.2): cửa nạp liệu (4), cánh vít (5), máng hay xilanh (6), trục vít (10), cối trụ (7). Mặt trong của xilanh nhẵn giúp giảm ma sát và khả năng sinh nhiệt. Phễu cấp liệu 3.
Đầu ép côn Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý máy ép kiểu trục vít Trấu nguyên liệu được đưa vào máy ép qua phễu cấp liệu, bộ phận sấy tự động của máy sẽ làm giảm độ ẩm xuống còn dưới 12%, trục vít sẽ đẩy trấu lên đầu ép côn và ép thành thanh củi, dạng ống dài từ 10÷40 cm, đường kính từ 40÷80 cm theo khuôn ép tạo hình (Hình 2. Cứ 1,05 kg trấu, sẽ cho ra 1 kg củi trấu thành phẩm. Năng suất của mỗi máy ép có thể đạt được 150÷350 kg/giờ [18]. Do trong trấu đã có chứa sẵn chất kết dính (gọi là lignin) nên khi ép, tác dụng của nhiệt do ma sát 8 giữa khối trấu với khuôn và nhiệt từ khuôn ép đã giúp tạo nên một chất kết dính chắc chắn.
Do vậy củi trấu này còn chắc hơn cả gỗ củi dùng thông thường khác.4 trình bày một sản phẩm máy ép thanh củi trấu trục vít được sản xuất tại Việt Nam. Loại máy này sử dụng cơ cấu ép đùn. Khối lượng trấu ép của những loại máy này khoảng từ 300 kg ÷ 600 kg trên giờ. Đường kính củi khoảng từ 75 mm ÷ 90 mm.4: Máy ép thanh củi trấu bằng cơ cấu trục vít 2.4 Ưu điểm - Vật liệu vận chuyển trong máng kín.
- Không tổn thất do rơi vãi vật liệu, an toàn khi làm việc và sử dụng. - Làm việc ổn định, dễ vận chuyển và thao tác. - Độ đồng đều cao. - Kích thước viên đều và nhiều kích thước khác nhau.
- Hoạt động liên tục, năng suất cao, có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa cao.5 Nhược điểm - Chóng mòn ở các cánh vít và đầu ép. - Tổn thất năng lượng lớn. - Sau mỗi ca nguyên liệu còn nhiều trong máy. - Lỗ tạo sản phẩm càng nhỏ thì khâu làm vệ sinh máy càng khó.
- Máy tạo áp lực lớn, dễ bị hư hỏng ở các cơ cấu truyền động. 9 - Khi mất điện đột ngột và dừng máy rất khó làm vệ sinh máy.3 Đầu ép côn 2.1 Hình dạng đầu ép Hình 2.5 thể hiện khuôn ép của máy ép củi trấu cơ cấu trục vít. Trong đó đầu ép côn nằm ở đoạn thứ 3 trên hình. Đầu ép côn Đoạn 2 Đoạn 1 Hình 2.5: Hình dạng khuôn ép của máy ép trấu trục vít Đoạn thứ 1 lắp ráp các ổ đũa đỡ chặn lắp trục vít.
Ở đoạn thứ 2 có cửa nạp liệu. Lòng khuôn ép có dạng bát giác chống nguyên liệu quay theo trục vít. Đoạn thứ 3 định hình sản phẩm. Áp lực ép trong khuôn ảnh hưởng bởi 4 yếu tố quan trọng đó là : Hình dạng của trục vít.
Đặc điểm của nguồn nguyên liệu. Nhiệt độ đầu ép. Góc côn đầu ép Đầu ép trấu trên thị trường được chế tạo với nhiều hình dạng khác nhau. Có thể là dạng ống trụ thẳng hoặc trụ côn.
Nhưng để tạo áp lực ép tốt thì đầu ép dạng côn tạo áp lực tốt hơn do có sự thay đổi về thể tích ép và bước của trục vít.6 thể hiện hình dạng của một đầu ép côn trong sản xuất thực tế. Đầu ép côn 2. Điện trở gia nhiệt 3. Lỗ bulông ghép đầu ép với khuôn Hình 2.6: Hình dạng đầu ép côn Góc côn được tối ưu để đạt áp lực ép tốt nhất là α = 10 ÷ 30.
Khi ép, nguồn nguyên liệu nên đồng nhất về chủng loại, kích thước và độ ẩm. Đầu ép nguội không gia nhiệt sẽ hoạt động bất ổn định, chất lượng sản phẩm không cao cũng có khi đầu ép bị kẹt không ép được. Nếu gia nhiệt bằng cách gắn các thanh điện trở lên đầu ép như hình 2.6 và giữ nhiêt độ đầu ép khoảng 2900C – 3200C khi đó mặt ngoài sản phẩm bị cháy sém thành than thì máy vận hành ổn định do lực ma sát giữa trấu và đầu ép trấu giảm.2 Vật liệu và phương pháp chế tạo Dựa vào điều kiện làm việc, vật liệu chế tạo đầu ép phải có các tính chất như chịu mòn tốt, chịu nhiệt tốt từ 2900C ÷ 3200C, dễ chế tạo và có tính kinh tế. Vật liệu chế tạo đầu ép đang dùng phổ biến hiện nay thường là thép cacbon trung bình C45 hoặc gang xám.
Phương pháp chế tạo: Đầu ép côn có kích thước tương đối nhỏ, vật liệu chế tạo là thép cacbon trung bình C45, hầu hết được đúc trong khuôn cát. Đây là phương pháp đúc truyền thống và được sử dụng rộng rãi. Để làm tăng độ bền nhiệt, có thể sử dụng chất sơn khuôn để sơn vào bề mặt để tăng độ bóng bề mặt và độ bền nhiệt, chịu nhiệt.