BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ***************** NGUYỄN THANH TÌNH NGHIÊN CỨU Q TRÌNH BĨC VỎ TRẤU TRÊN MÁY XAY LÚA HAI TRỤC CAO SU BẰNG PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 10/2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ***************** NGUYỄN THANH TÌNH NGHIÊN CỨU Q TRÌNH BĨC VỎ TRẤU TRÊN MÁY XAY LÚA HAI TRỤC CAO SU BẰNG PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH HĨA Chun ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Mã số : 605214 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN NHƯ NAM Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 10/2011 NGHIÊN CỨU Q TRÌNH BĨC VỎ TRẤU TRÊN MÁY XAY LÚA HAI TRỤC CAO SU BẰNG PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH HĨA NGUYỄN THANH TÌNH Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: PGS.TS NGUYỄN HAY Đại học Nông Lâm TP HCM Thư ký: TS BÙI NGỌC HÙNG Đại học Nông Lâm TP HCM Phản biện 1: PGS.TS TRẦN THIÊN PHÚC Đại học Bách Khoa TP HCM Phản biện 2: PGS TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM Uỷ viên: TS NGUYỄN NHƯ NAM Đại học Nông Lâm TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH HIỆU TRƯỞNG i LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tơi tên Nguyễn Thanh Tình, sinh ngày 23 tháng 12 năm 1978 Ninh Hòa – Khánh Hòa Con Ơng Nguyễn Thành Phương Bà Tạ Thị Nhị Tốt nghiệp tú tài Trường trung học chuyên ban Nguyễn Trãi, tỉnh Khánh Hòa năm 1997 Tốt nghiệp Đại học ngành Thiết Kế Máy hệ quy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, thành phố Hồ Chí Minh năm 2003 Sau làm việc công ty TNHH TMDV Thuận Hiền, Quận Phú Nhuận TPHCM Từ tháng 09 năm 2007 đến nay, giáo viên khoa khí trường Trung Cấp Nghề Ninh Hòa tỉnh Khánh Hòa Tháng 09 năm 2008 theo học Cao học ngành Cơ khí nơng nghiệp Đại học Nơng Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh Tình trạng gia đình: Độc Thân Địa liện lạc: Trường Trung Cấp Nghề Ninh Hòa QL1A-Bắc Thị Xã Ninh Hòa-tỉnh Khánh Hòa Điện thoại: 0972296007 Email: thanhtinh981@yahoo.com ii LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Tình iii LỜI CẢM TẠ Tơi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến: Thầy TS Nguyễn Như Nam, trưởng môn Máy Sau thu hoạch – Chế biến trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh tận tình hướng dẫn động viên em suốt trình thực luận văn Cô PGS.TS Trần Thị Thanh, trưởng khoa Cơ khí Cơng nghệ trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho em thực luận văn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo Sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí Cơng nghệ trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho em thực luận văn Tập thể giáo viên khoa Cơ khí Cơng nghệ trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt trình học Cao học Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến người thân bạn bè động viên, ủng hộ tạo cho em điều kiện thuận lợi suốt q trình thực luận văn iv TĨM TẮT Đề tài “Nghiên cứu q trình bóc vỏ trấu máy xay lúa hai trục cao su phương pháp mơ hình hóa” tiến hành Trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh thí nghiệm tiến hành Cơ Sở Xay Xát Lúa Gạo Thanh Bình, huyện Ninh Hòa, tỉnh Khánh Hòa Thời gian thực từ tháng 03 năm 2010 đến tháng 08 năm 2011 Mục đích đề tài nghiên cứu nâng cao hiệu làm việc máy xay lúa XL – 600 sở nâng cao hiệu suất xay, hiệu suất xay nguyên lúa sở cải tiến máy mặt kết cấu xây dựng mơ hình thống kê thực nghiệm nhằm điều khiển tĩnh tối ưu q trình bóc vỏ lúa Kết giải tối ưu hóa q trình bóc vỏ lúa máy xay lúa XL – 600 cho thấy thông số hiệu suất xay, hiệu suất xay nguyên trình bóc vỏ ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm lớn nhiều so với chi phí điện Vì việc gia tăng hiệu suất xay, đặc biệt hiệu suất xay nguyên có ý nghĩa kinh tế định.Và qua xây dựng mơ hình thống kê thực nghiệm mô tả ảnh hưởng khe hở cánh định hướng với trục xay chủ động l , khe hở hai trục xay l , góc nghiêng đường nối tâm hai trục bóc vỏ phương ngang a, số vòng quay trục chủ động (trục quay nhanh) n, lượng cung cấp q ảnh hưởng đến hiệu suất xay, hiệu xuất xay ngun chi phí điện q trình bóc vỏ lúa Kết mơ hình thống kê mơ dạng đa thức bậc II sau: Với mơ hình hiệu suất xay lúa, phương trình mơ tả dạng thực có dạng: Hs = y1 = 95,6258 + 18,3617*l1 + 3,2363*l2 + 1,9208*a + 2,5361E-3*n – 10,6056*q – 10,6125*l1*l2 – 0,1532*l1*a + 2,3563*l1*q + 3,8813*l2*q – 2,5217E3*a*n + 0,0793*a*q – 4,1642*l12 – 4,2892*l22 – 0,0230*a2 – 0,1698*q2 Với mơ hình hiệu suất xay ngun, phương trình mơ tả dạng thực có dạng: v HsN = y2 = 82,05 – 1,1542*l1 + 0,0292*l2 + 0,5150*a – 1,2867*n + 1,4417*q + 1,0638*l1*l2 – 1,3575*l1*q – 0,7925*l2*a – 0,5263*l2*n – 1,1188*l2*q + 0,5688*a*n –0,6150* l12 – 1,0088*l22 – 1,1550*a2 – 0,9888*n2 Với mơ hình chi phí điện để xay lúa, phương trình mơ tả dạng thực có dạng: Ar = y3 = 3,7131 – 0,0411*x1 – 0,0937*x2 + 0,0483*x3 – 0,0771*x4 – 0,0445*x5 + 0,0536*x1*x2 + 0,0372*x1*x3 + 0,0313*x1*x4 + 0,0402*x1*x5 + 0,0514*x2*x3 – 0,0399*x2*x4 + 0,0379*x2*x5 – 0,0531*x3*x4 – 0,0459*x3*x5 + 0,0399*x4*x5 + 0,0503*x12 + 0,0679*x22 + 0,0458*x32 + 0,0578*x42 + 0,0544*x52 Dựa vào mơ hình thống kê xây dựng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, để điều khiển tối ưu máy xay lúa XL – 600 Kết lời giải tối ưu xác định chế độ làm việc tối ưu máy khe hở cánh định hướng với trục xay chủ động l tư = 2,3 mm, khe hở hai trục xay l tư = 1,6 mm, góc nghiêng đường nối tâm hai trục bóc vỏ phương ngang atư = 3,8 ÷ 3,9 0, số vòng quay trục chủ động (trục quay nhanh) ntư = 700 vg/ph, lượng cung cấp qtư = 11 kg/ph Các tiêu tối ưu Hstư = 65,18 ÷ 65,32 %, HsNtư = 92,05 ÷ 92,11 %, Artư = 4,200 ÷ 4,226 kWh/t Kết phù hợp với phân tích lý thuyết thực nghiệm sản xuất vi ABSTRACT The thesis “Modeling study the process of husk removing from the paddy on the two rubber- roller husker” has been conducted at the Faculty of Engineering and Technology, Ho Chi Minh City Nong Lam University and experimented at the Thanh Binh rice milling factory, Ninh Hoa district, Khanh Hoa province from March, 2010 to August, 2011 The purpose of this thesis is to study the improvement working efficiency of the rice mill, model XL – 600, through the enhancement the efficiency of husk removing from the paddy and the reducing of the small broken rice (brewer’s rice) during the milling process These factors are done by restructure the existing two rubber-roller husker and use the experimental statics model for optimization the husk removing of the paddy process The optimization results of the husk removing from the paddy on two rubberroller husk, model XL-600 indicate that the rice milling cost is effected more by the efficiency of husk removing from the paddy and the reducing of the small broken rice (brewer’s rice) during the milling process than by the energy consumption For this reason, the increase of the efficiency of husk removing from the paddy, specially the reducing of the small broken rice (brewer’s rice) have become a economic key of the rice milling process The thesis also develop an experimental model to study the effects of five input parameters such as: the gap between feeding tray and the main roller; the gap between two rubber rollers; the title angle between the connecting axis of two rubber-rollers and horizontal direction; the rotary of active axis-roller (rpm is higher); and feeding supply on the efficiency of husk removing from the paddy, the reducing of the small broken rice (brewer’s rice), and energy consumption The results of experimental statics model are presented in the second order polynomial as follows: vii The mathematical equations in real form are shown: + For the efficiency of husk removing from the paddy Hs = y1 = 95,6258 + 18,3617*l1 + 3,2363*l2 + 1,9208*a + 2,5361E-3*n – 10,6056*q – 10,6125*l1*l2 – 0,1532*l1*a + 2,3563*l1*q + 3,8813*l2*q – 2,5217E3*a*n + 0,0793*a*q – 4,1642*l12 – 4,2892*l22 – 0,0230*a2 – 0,1698*q2 +For the reducing of the small broken rice (brewer’s rice) HsN = y2 = 82,05 – 1,1542*l1 + 0,0292*l2 + 0,5150*a – 1,2867*n + 1,4417*q + 1,0638*l1*l2 – 1,3575*l1*q – 0,7925*l2*a – 0,5263*l2*n – 1,1188*l2*q + 0,5688*a*n –0,6150* l12 – 1,0088*l22 – 1,1550*a2 – 0,9888*n2 + For the energy consumption per one ton of paddy: Ar = y3 = 3,7131 – 0,0411*x1 – 0,0937*x2 + 0,0483*x3 – 0,0771*x4 – 0,0445*x5 + 0,0536*x1*x2 + 0,0372*x1*x3 + 0,0313*x1*x4 + 0,0402*x1*x5 + 0,0514*x2*x3 – 0,0399*x2*x4 + 0,0379*x2*x5 – 0,0531*x3*x4 – 0,0459*x3*x5 + 0,0399*x4*x5 + 0,0503*x12 + 0,0679*x22 + 0,0458*x32 + 0,0578*x42 + 0,0544*x52 The optimization calculating of the two rubber rollers husker XL-600 shows that: + The gap between feeding tray and the main roller is 2,3 mm + The gap between two rubber- rollers is 1,6 mm + The title angle between the connecting axis of two rubber-rollers and horizontal direction is from 3,80 to 3,9 + The rpm of the active rubber- roller is 700 rpm + Feeding amount is 11 kg/minute The optimal working regime of the two rubber-roller husker are: + The efficiency of husk removing from the paddy is from 65,18 to 65,32 % + The reducing of the small broken rice (brewer’s rice) is from 92,05 to 92,11 % + The energy consumption is from 4,200 to 4,226 kWh/ton The results are close with the theoretical analysis and experimental investigation viii 15 4.2 a(do) 10 Ar(kWh/t) 4.4 3.6 2.4 2.8 3.2 3.6 l1(mm) 3.79579 -5 15 10 3.8 4.26036 4.20229 4.14422 4.08615 4.02808 3.97001 3.91193 3.85386 -5 -10 -15 a(do) 3.67965 -10 3.73772 -15 2.4 2.8 3.2 l1(mm) 3.6 1300 4.6 1200 3.6862 1100 4.2 n(vg/ph) Ar(kWh/t) 4.4 3.8503 3.76828 1000 3.8 3.6 4.0145 3.9324 2.4 2.8 3.2 3.6 l1(mm) 1300 1200 1100 1000 900 800 n(vg/ph) 700 900 800 700 4.42495 4.34286 4.26078 4.1787 4.09661 2.4 2.8 3.2 3.6 l1(mm) 11 4.08218 4.00588 3.92958 4.5 10 4.1 11 10 3.9 3.7 2.4 2.8 3.2 3.6 l1(mm) q(kg/ph) q(kg/ph) Ar(kWh/t) 4.3 3.77697 100 3.85328 3.70067 4.3874 4.31109 4.23479 4.15849 2.4 2.8 3.2 l1(mm) 3.6 15 4.21505 4.13195 4.04885 3.96574 3.88264 3.79954 -5 3.71643 10 4.4 Ar(kWh/t) 4.6 a(do) 4.2 15 10 3.8 3.6 0.5 1.5 2.5 l2(mm) -5 -10 -15 a(do) -10 -15 0.5 4.46436 4.38126 4.29815 1.5 l2(mm) 2.5 1300 1200 4.4 1100 3.628 4.2 3.8 0.5 1.5 2.5 l2(mm) 1300 1200 1100 1000 900 800 700 n(vg/ph) 11 10 0.5 1.5 2.5 l2(mm) q(kg/ph) 101 900 800 700 q(kg/ph) Ar(kWh/t) 4.8 4.6 4.4 4.2 3.8 3.6 3.78414 3.86221 3.94028 4.01835 4.09642 4.17449 4.25256 4.33063 1000 3.6 n(vg/ph) Ar(kWh/t) 4.6 3.70607 0.5 1.5 l2(mm) 2.5 11 4.06042 3.96543 10 3.87044 3.68046 3.77545 0.5 4.63036 4.53537 4.44038 4.34539 4.2504 4.15541 1.5 l2(mm) 2.5 1300 4.4 1100 4.2 3.6 -15 -10 -5 10 15 a(do) 3.77766 3.86796 3.68736 3.95826 1000 3.8 n(vg/ph) 1200 Ar(kWh/t) 4.6 1300 1200 1100 1000 900 800 700 n(vg/ph) 4.04856 4.13886 4.22916 4.31946 4.40976 4.50006 4.59036 900 800 700 -15 -10 -5 a(do) 10 15 11 3.9338 4.6 10 4.2 3.8 11 10 q(kg/ph) Ar(kWh/t) 4.4 3.77688 3.85534 3.69842 4.0122 4.0907 4.1691 4.2476 4.3261 4.4045 4.4830 3.6 -15 -10 -5 q(kg/ph) 10 15 a(do) -15 -10 -5 a(do) 10 15 11 3.9338 4.6 10 4.2 3.8 3.6 700800900 1000 1100 1200 1300 n(vg/ph) 11 10 q(kg/ph) 102 q(kg/ph) Ar(kWh/t) 4.4 3.77688 3.85534 3.69842 4.01226 4.09072 4.16919 4.24765 4.32611 4.40457 4.48303 -15 -10 -5 a(do) 10 15 7.5 Kết tính tốn tối ưu hóa 7.5.1 Kết tính tốn tối ưu hóa hiệu suất xay 7.5.2 Kết tính tốn tối ưu hóa hiệu suất xay gạo ngun 103 7.5.3Kết tính tốn tối ưu hóa chi phí điện riêng để xay 104 7.5.4 Kết tính tốn tối ưu hóa đa mục tiêu 105 106 107 108 109 7.6 Kết thực nghiệm so sánh 7.6.1 Kết thực nghiệm FILE: SOSANH Page Row 10 10/13/11 Mayxay -Maycu Maycu Maycu Maycu Maycu Maymoi Maymoi Maymoi Maymoi Maymoi 12:43:16 AM Hs -61.02 59.91 60.38 60.25 60.84 65.30 64.59 64.18 65.12 64.78 HsN -85.23 84.52 83.27 85.12 84.78 92.08 91.83 91.11 91.57 90.89 Ar -4.253 4.108 4.289 4.175 4.236 4.234 4.165 4.117 4.212 4.138 7.6.2 Kết phân tích phương sai 7.6.2.1 So sánh hiệu suất xay Analysis of Variance for SOSANH.Hs - Type III Sums of Squares -Source of variation Sum of Squares d.f Mean square F-ratio Sig level -MAIN EFFECTS A:SOSANH.Mayxay 46.526490 46.526490 234.078 0000 RESIDUAL 1.5901200 1987650 -TOTAL (CORRECTED) 48.116610 -0 missing values have been excluded All F-ratios are based on the residual mean square error Table of Least Squares Means for SOSANH.Hs -95% Confidence Level Count Average Stnd.Error for mean -GRAND MEAN 10 62.637000 1409840 62.311799 62.962201 A:SOSANH.Mayxay Maycu 60.480000 1993815 60.020097 60.939903 Maymoi 64.794000 1993815 64.334097 65.253903 Multiple range analysis for SOSANH.Hs by SOSANH.Mayxay -Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups -Maycu 60.480000 X 110 Maymoi 64.794000 X -contrast difference +/limits Maycu - Maymoi -4.31400 0.65040 * -* denotes a statistically significant difference 7.6.2.2 So sánh hiệu suất xay nguyên Analysis of Variance for SOSANH.HsN - Type III Sums of Squares -Source of variation Sum of Squares d.f Mean square F-ratio Sig level -MAIN EFFECTS A:SOSANH.Mayxay 119.43936 119.43936 277.118 0000 RESIDUAL 3.4480400 4310050 -TOTAL (CORRECTED) 122.88740 -0 missing values have been excluded All F-ratios are based on the residual mean square error Table of Least Squares Means for SOSANH.HsN -95% Confidence Level Count Average Stnd.Error for mean -GRAND MEAN 10 88.040000 2076066 87.561124 88.518876 A:SOSANH.Mayxay Maycu 84.584000 2936001 83.906768 85.261232 Maymoi 91.496000 2936001 90.818768 92.173232 -Multiple range analysis for SOSANH.HsN by SOSANH.Mayxay -Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups -Maycu 84.584000 X Maymoi 91.496000 X -contrast difference limits Maycu - Maymoi -6.91200 0.95775 * -* denotes a statistically significant difference 7.6.2.3 So sánh chi phí điện riêng Analysis of Variance for SOSANH.Ar - Type III Sums of Squares -Source of variation Sum of Squares d.f Mean square F-ratio Sig level 111 -MAIN EFFECTS A:SOSANH.Mayxay 0038025 0038025 1.013 3437 RESIDUAL 0300376 0037547 -TOTAL (CORRECTED) 0338401 -0 missing values have been excluded All F-ratios are based on the residual mean square error Table of Least Squares Means for SOSANH.Ar -95% Confidence Level Count Average Stnd.Error for mean -GRAND MEAN 10 4.1927000 0193770 4.1480039 4.2373961 A:SOSANH.Mayxay Maycu 4.2122000 0274033 4.1489902 4.2754098 Maymoi 4.1732000 0274033 4.1099902 4.2364098 -Multiple range analysis for SOSANH.Ar by SOSANH.Mayxay -Method: 95 Percent LSD Level Count LS Mean Homogeneous Groups -Maymoi 4.1732000 X Maycu 4.2122000 X -contrast difference limits Maycu - Maymoi 0.03900 0.08939 -* denotes a statistically significant difference 112 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Hình kiểm tra số vòng quay 113 114 ... 0972296007 Email: thanhtinh981@yahoo.com ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Tình... thóc gọi nội nhũ chủ yếu tinh bột với nồng độ protein thấp, khơng có chất khống, vitamin hay dầu Ở phần cuối hạt gạo, chỗ hạt dính vào chuỳ hoa lúa có phơi dính vào nội nhũ tinh bột  Lý tính hạt... Lâm TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH HIỆU TRƯỞNG i LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên Nguyễn Thanh Tình, sinh ngày 23 tháng 12 năm 1978 Ninh Hòa – Khánh Hòa Con Ơng Nguyễn Thành Phương Bà Tạ