Tính toán và mô phỏng kiểm bền cho đế ép của máy tách hạt Mắc ca

Bài báo cáo "Tính toán và mô phỏng kiểm bền cho đế ép của máy tách hạt Mắc ca" trình bày kết quả tính toán kiểm bền cho đế ép của máy tách hạt Mắc ca năng suất 15kg/h do nhóm thiết kế. Đế ép là bộ phận quan trọng, chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi lực tách hạt do đặc điểm tiếp xúc trực tiếp với hạt Mắc ca. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán và mô phỏng kiểm bền cho đế ép của máy tách hạt Mắc ca 395 466 Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ XI, Hà Nội, 02-03/12/2022 Tính toán và mô phỏng kiểm bền cho đế ép của máy tách hạt Mắc ca Nguyễn Hoàng Quân1,*, Đinh Khắc Mác2, Trần Cường Hưng2, Đỗ Huy Điệp2 1 Viện công nghệ hàng không vũ trụ, Trường Đại học Công nghệ 2 Khoa cơ học kỹ thuật và tự động hóa, Trường Đại học Công nghệ *Email: nhquan@vnu.edu.vn Tóm tắt. Hạt Mắc ca ngày càng được tiêu thụ nhiều tại Việt Nam. Tuy nhiên, quy trình tách hạt Mắc ca vẫn là thủ công cho năng suất không cao. Bài báo cáo trình bày kết quả tính toán kiểm bền cho đế ép của máy tách hạt Mắc ca năng suất 15kg/h do nhóm thiết kế. Đế ép là bộ phận quan trọng, chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi lực tách hạt do đặc điểm tiếp xúc trực tiếp với hạt Mắc ca. Hệ phương trình xác định trường ứng suất, biến dạng của đế được giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn nhờ phần mềm mô phỏng số Ansys. Các kết quả thu được là cơ sở để chọn ra vật liệu phù hợp trong chế tạo đế ép cho máy tách hạt Mắc ca. Từ khóa: Máy tách hạt Mắc ca, Ansys, Kiểm tra bền.1. Mở đầu Hiện nay, phương pháp tách hạt thủ công vẫn đang phổ biến trong các cơ sở chế biến hạt Mắc ca tạiViệt Nam. Thực tế cho thấy phương pháp này năng suất không cao và tốn nhiều chi phí nhân công. Trêncơ sở nâng cao năng suất tách hạt, nhóm nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo thành công máy tách hạt Mắc canăng suất 15kg/h. Máy tách hạt Mắc ca sử dụng hệ thống điều khiển điện khí nén có bốn ưu điểm: sạch dosử dụng khí nén ngoài tự nhiên; đảm bảo được nhiều yêu cầu từ tách nứt một phần đến toàn phần; hệ thốngkhí nén dễ dàng chế tạo, vận hành và bảo dưỡng định kỳ; năng suất gấp ba lần công nhân tách hạt [3]. Đối với năng suất 15kg/h, thời gian một chu trình tách ba hạt cùng lúc được xác định là 5 giây. Ởđây, nhóm nghiên cứu sử dụng hai xy lanh khí nén để ép đồng thời ba hạt ở vào ba vị trí đế ép [3]. Trongđó, một chi tiết đế luôn giữ nguyên vị trí, chi tiết đế còn lại di chuyển nhờ vào tác động của xy lanh khí néngắn vào nó thông qua hai bu lông. Mục tiêu chính của máy tách hạt Mắc ca là tạo ra lực tách là nứt vỏ nâu bên ngoài để lấy nhân hạtMắc ca bên trong. Qua quá trình phân tích hoạt động của máy, vị trí chịu lực chính nằm ở cơ cấu tách hạt,mặt trước của máy. Đặc biệt, đế ép là bộ phận chịu toàn bộ lực tác dụng từ dao tách thông qua ba vị trí cốđịnh hạt Mắc ca trong quá trình tách nứt. Như vậy, nhóm tác giả tập trung tính toán và mô phỏng kiểm trabền cho chi tiết này. Trong quá trình tách hạt, bộ phận đế ép chịu lực tác dụng theo phương dọc từ trên xuống. Lực nàysẽ phân bố theo mặt cầu tiếp xúc giữa hạt Mắc ca và đế ép. Về thiết kế, việc chọn vật liệu phù hợp quyếtđịnh trực tiếp tới độ bền của chi tiết máy. Có thể nói, đế ép là bộ phận chịu tác động lực thường xuyên nhấttrong suốt quá trình máy hoạt động. Vật liệu làm đế ép cần thỏa mãn yêu cầu thiết kế về tuổi thọ chi tiếtmáy ít nhất 106 lần tách hạt, con số được xem là một số lượng chu kỳ đầy đủ để định nghĩa giới hạn độ bềncủa vật liệu [4]. Để thuận tiện cho việc tính toán, hạt Mắc ca được xem xét như một vật thể có dạng hìnhcầu. Khi đó, bài toán trở thành xác định phân bố lực trên đế ép hình bán cầu khi chịu tác dụng một lực Nvào vật thể hình cầu tiếp xúc với nó.2. Mô hình tính toán2.1 Mô tả hệ thống Đế ép là bộ phận quan trọng trong việc tách hạt Mắc ca, có vai trò như mặt cứng giữ cố định hạt Mắcca trong suốt quá trình tách hạt. Để đảm bảo hạt không bị trượt ra khỏi đế trong suốt quá trình tách, ý tưởngđược sử dụng là làm biên dạng cong nửa hình cầu ôm trọn lấy hạt Mắc ca đã được dùng trong một số mẫu 466 396 466 Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ XI, Hà Nội, 02-03/12/2022máy tách hạt Mắc ca có sẵn trên thị trường như Hình 3. Đường kính cong của phần lõm được xác định là28mm để phù hợp với phần lớn các hạt Mắc ca loại lớn, có kích thước dao động trong khoảng từ 23mmđến 28mm [6]. Tâm các hình cầu lõm nằm cách nhau một khoảng dài 70mm để tránh trường hợp các daothép bị va chạm với nhau khi tách hạt. Hình 1. Mô hình thiết kế đế ép Đế ép chia làm hai chi tiết đối xứng nhau gồm đế cố định và đế di chuyển. Hoạt động của đế ép baogồm ba bước cơ bản. Ban đầu, đế di chuyển nhờ tác động của xy lanh đẩy sẽ chuyển động tịnh tiến về phíađế cố định tạo nên ba vị trí đặt hạt Mắc ca nguyên liệu. Tiếp theo, đế di chuyển giữ nguyên vị trí tới khidao tách đi hết hành trình tạo ra các vết nứt trên hạt ...