(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng bề mặt gia công khi cưa ngang gỗ keo lá tràm (Acacia auriculiformics Cunn) bằng cưa đĩa

i

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đƣợc bản luận án này, trong suốt thời gian vừa qua tôi
đã nhận đƣợc nhiều sự quan tâm giúp đỡ, chỉ dẫn của nhiều tập thể, cá nhân.
Nhân dịp này cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới:
Thầy giáo hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Văn Quân đã dành
nhiều thời gian hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình, PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu,
PGS. TS Lê Văn Thái, TS Nguyễn Văn Bỉ đã nhiệt tình giúp đỡ tơi thu thập
và xử lý số liệu. Tập thể cán bộ, giáo viên Phòng Sau đại học, Khoa Cơ điện
và Cơng trình, Trung tâm thí nghiệm thực hành Khoa Cơ điện và Cơng trình
trƣờng Đại học Lâm nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện
đề tài.
Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ tơi trong q
trình thực hiện đề tài.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc vì những giúp đỡ q báu đó.
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Những kết
quả trong luận văn này đƣợc tính tốn chính xác, trung thực và chƣa có tác
giả nào cơng bố. Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều
đƣợc chỉ dẫn nguồn gốc.
Hà Nội, tháng 11 năm 2016
Tác giả

Phạm Quốc Trí

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ii

MỤC LỤC

Trang
Trang phụ bìa
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
MỤC LỤC ......................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU .......................................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... ix
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................. x
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.................................. 4
1.1. Tình hình nghiên cứu ở ngồi nƣớc ........................................................... 4
1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nƣớc.......................................................... 14
Chƣơng 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................... 18
2.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................. 18
2.1.1. Mục tiêu chung ...................................................................................... 18
2.1.2. Mục tiêu cụ thể ...................................................................................... 18
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu............................................................ 18
2.2.1. Thiết bị gia cơng.................................................................................... 18
2.2.2. Lồi gỗ................................................................................................... 19
2.2.3. Giới hạn nghiên cứu .............................................................................. 20
2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 20
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 20
2.4.1. Lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu....................................................... 20
2.4.2. Chọn mục tiêu thực nghiệm .................................................................. 23
2.4.3. Chọn tham số điều khiển ....................................................................... 23
2.4.4. Chọn thiết bị đo ..................................................................................... 24

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

iii

2.4.5. Tiến hành công tác chuẩn bị ................................................................. 25
2.4.6. Tiến hành thí nghiệm thăm dị .............................................................. 28
2.4.8. Thực nghiệm đa yếu tố .......................................................................... 35
2.4.9. Xác định các giá trị hợp lý .................................................................... 42
Chƣơng 3 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI .................................................. 45
3.1. Cấu tạo máy cƣa đĩa ц6 ............................................................................ 45
3.1.1. Bộ phận động lực .................................................................................. 46
3.1.2. Bộ phận công tác ................................................................................... 46
3.1.3. Hệ thống điều khiển, điều chỉnh ........................................................... 48
3.1.4. Bàn máy và thân máy ............................................................................ 48
3.2. Nguyên lý làm việc trên máy cƣa đĩa ц6 .................................................. 48
3.3. Động lực học của quá trình cƣa gỗ bằng cƣa đĩa ..................................... 49
3.4.2. Những yếu tố ảnh hƣởng đến chi phí năng lƣợng riêng ....................... 61
3.5. Độ nhám bề mặt gia cơng và các yếu tố ảnh hƣởng đến nó .................... 63
3.5.1. Khái niệm về độ nhám bề mặt gia công ................................................ 63
3.5.2. Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt gia công ................................... 65
3.5.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt gia công ........................... 68
3.6. Kết luận .................................................................................................... 71
Chƣơng 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................ 73
4.1. Kết quả các thí nghiệm thăm dị............................................................... 73
4.2. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố .............................................................. 75
4.2.1. Ảnh hƣởng của tốc độ đẩy đến chi phí năng lƣợng riêng Nr và độ nhám
bề mặt gia công Ry .......................................................................................... 75
4.2.2. Ảnh hƣởng của góc mài cạnh cắt bên đến chi phí năng lƣợng riêng Nr
và độ nhám bề mặt gia công Ry....................................................................... 78
4.2.3. Ảnh hƣởng của góc mài cạnh cắt ngắn β2 đến chi phí năng lƣợng riêng
Nr và độ nhám bề mặt gia công Ry .................................................................. 81

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iv

4.3. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố ................................................................ 84
4.3.1. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các yếu tố ảnh hƣởng .. 84
4.3.2. Lập ma trận thí nghiệm ......................................................................... 85
4.3.3.Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Hartly với số lần lập lại của mỗi thí
nghiệm m=3..................................................................................................... 86
4.3.4. Xác định mơ hình tốn học và thực hiện các phép tính kiểm tra .......... 86
4.3.5. Chuyển phƣơng trình hồi qui của hàm mục tiêu về dạng thực ............. 88
4.3.6. Xác định các giá trị tối ƣu của các thông số U, β1, β2 .......................... 89
4.3.7. Vận hành máy với các giá trị tối ƣu của các thông số ảnh hƣởng ........ 91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 94
TÀI LIỆU THAM KHẢO

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu
Pm1

Nội dung
Lực tác dụng lên mũi cắt của cạnh cắt bên chính 1-3

p

Áp lực của gỗ lên cạnh cắt

ρ1

Bán kính của mũi cắt

B1

Chiều dài cạnh cắt 1-3

α1

Góc sau của cạnh cắt bên 1-3

γ1

Góc trƣớc của cạnh cắt bên 1-3

f

Hệ số ma sát giữa thép và gỗ.

Pt 1

Lực tác dụng lên mặt trƣớc của cạnh cắt bên chính 1-3

δ1

Góc cắt của cạnh cắt bên chính 1-3

Ps1

Lực tác dụng lên mặt sau của cạnh cắt bên chính 1-3

σc

Ứng suất chèn dập của gỗ

Pm2

Lực tác dụng lên mũi cắt của cạnh cắt ngắn 1-2

B2

Chiều dài cạnh cắt ngắn 1-2

ρ2

Bán kính của mũi cắt ngắn 1-2

α2

Góc sau của cạnh cắt ngắn 1-2

γ2

Góc trƣớc của cạnh cắt ngắn 1-2

Pt2

Lực tác dụng lên mặt trƣớc cạnh cắt 1-2

δ2

Góc cắt của cạnh cắt ngắn 1-2

CH

Hệ số đàn hồi của gỗ

h

Chiều dày phoi

ps2

Lực tác dụng lên mặt sau của cạnh cắt ngắn 1-2

Pp

Lực ma sát giữa phoi và thành mạch cƣa

fg

Hệ số ma sát giữa phoi gỗ và thành bên

p0

Áp lực ban đầu

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vi



Hệ số chất tải của hầu cƣa

t

Bƣớc răng cƣa

/ /

Hệ số co ngót của phoi theo chiều dày



Hệ số Poatxong



Hệ số hao hụt phoi do bị cọ sát với thành bên

H

Chiều cao mạch cƣa

r

Bán kính hầu cƣa

y

Hệ Số đặc trƣng cho sự tăng áp lực

αp

Hệ số giảm áp lực của phoi do bị hao hụt

pb

Lực ma sát giữa đĩa cƣa và lớp phoi đƣợc tạo thành

'

Hệ số chỉ lƣợng phoi ở trong khe hở

P

Lực cắt khi cƣa ngang gỗ.

Nr

Chi phí năng lƣợng riêng

W

Năng lƣợng hao phí để cƣa ngang đƣợc M m2 gỗ

M

Diện tích mạch cƣa cƣa đƣợc trong thời gian T

Nc

Công suất cắt khi cƣa ngang gỗ

v

Tốc độ cắt

u

Tốc độ đẩy

c

Lƣợng ăn gỗ của 1 răng cƣa

Ra

Sai lệch profin trung bình cộng

l

Chiều dài chuẩn

y

Tung độ của profin đƣợc đo từ đƣờng trung bình

n

Số lƣợng tung độ của profin đƣợc đo

Rz

Chiều cao mấp mơ profin theo mƣời điểm

Sm

Bƣớc trung bình các mấp mô của profin

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vii

Ry
Hmax

Chiều cao lớn nhất các mấp mô của profin
Độ mấp mơ của bề mặt gia cơng

htb

Chiều dày phoi trung bình

Gtt

Chuẩn Kohren tính tốn theo thực nghiệm

Gb

Chuẩn Kohren đƣợc tính sẵn trong bảng

m

Số lần lặp lại ở thí nghiệm mà ở đó có phƣơng sai cực đại

mu

Số lần lặp lại ở mỗi thí nghiệm

s 2max

Phƣơng sai lớn nhất trong N thí nghiệm

y ui

Giá trị của thông số tại điểm u

y ui

Giá trị trung bình của thơng số ra tại điểm u.

Ftt

Chuẩn Fisher tính tốn theo thực nghiệm

S 2y

Phƣơng sai do sự thay đổi thông số đầu vào X gây nên

S e2

Ƣớc lƣợng phƣơng sai do nhiễu thực nghiệm gây ra

S2

Phƣơng sai tuyển chọn

ei

Khoảng biến thiên của các yếu tố đầu vào X

K*

Hệ số hồi quy có nghĩa

Fb

Chuẩn Fisher tính tốn sẵn trong bảng

χ2

Chỉ tiêu Person

Y

Giá trị trung bình mẫu

χ tt2

Chỉ tiêu Person tính tốn

χ 2B

Chỉ tiêu Person tra bảng

K*

Hệ số hồi quy có nghĩa

F

Chuẩn Fisher đánh giá mức độ ảnh hƣởng của các yếu tố

Nα

Các thí nghiệm ở mức sao

χ2

Chỉ tiêu Person

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

viii

No

Các thí nghiệm ở trung tâm

k

Số thơng số ảnh hƣởng

a

Số nhóm cần chia

Yi*

Giá trị giữa của nhóm

Y

Giá trị trung bình mẫu

Pi

Xác suất lý thuyết của các đại lƣợng ngẫu nhiên rơi vào từng nhóm

η

Tiêu chuẩn Student tra bảng

∆%

Sai số tƣơng đối

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

2.1

Tính chất vật lý của gỗ keo lá tràm

19

2.2

Một số tính chất cơ học của gỗ keo lá tràm

19

2.3

Thông số kỹ thuật của đồng hồ đo HT- 3100

25

4.1

Tổng hợp kết quả xử lý 50 thí nghiệm thăm dị đối với chi
phí năng lƣợng riêng

4.2

Tổng hợp kết quả xử lý 50 thí nghiệm thăm dị đối với độ
nhám bề mặt gia cơng

73

74

4.3

Mã hố các yếu tố ảnh hƣởng

85

4.4

Ma trận thí nghiệm kế hoạch Hartly

85

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


x

DANH MỤC CÁC HÌNH
STT

Tên hình

Trang

2.1

Khung mái cƣa đĩa để khảo nghiệm

25

3.1

Sơ đồ cấu tạo của máy cƣa đĩa ц-6

45

3.2

Tiết diện ngang của đĩa cƣa

47

3.3

Cấu tạo răng cƣa cắt ngang

48

3.4

Lực tác dụng lên mũi cắt của cạnh cắt bên 1-3

49

3.5

Lực tác dụng lên mặt trƣớc của cạnh cắt bên 1-3

51

3.6

Lực tác dụng lên mặt sau của cạnh cắt bên 1-3

54

3.7

Lực tác dụng lên mặt sau của cạnh cắt ngắn 1-2

56

3.8

Nhám bề mặt

63

3.9

Các dạng lồi lõm của bề mặt gia công

65

4.1

Ảnh hƣởng của tốc độ đẩy đến chi phí năng lƣợng riêng Nr

77

4.2

Ảnh hƣởng của tốc độ đẩy đến độ nhám bề mặt gia cơng Ry

78

4.3

Ảnh hƣởng của góc mài β1 đến chi phí năng lƣợng riêng Nr

80

4.4

Ảnh hƣởng của góc mài β1 đến độ nhám bề mặt gia công Ry

81

4.5

Ảnh hƣởng của góc mài β2 đến chi phí năng lƣợng riêng Nr

83

4.6

Ảnh hƣởng của góc mài β2 đến độ nhám bề mặt gia công Ry

84

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Sau ba mƣơi năm đổi mới, nhờ có đƣờng lối phát triển kinh tế đúng đắn
và giải pháp phù hợp, Việt Nam đã đạt đƣợc nhiều thành tựu phát triển kinh
tế, đƣợc thế giới đánh giá cao. Cùng với thành tích chung của cả nƣớc, mặc
dù gặp nhiều khó khăn của tình hình kinh tế trong nƣớc, quốc tế và những

diễn biến khó lƣờng của thời tiết, nhƣng ngành lâm nghiệp tiếp tục phát triển
và đạt đƣợc những thành tựu quan trọng, thể hiện tập trung ở những mặt sau:
Diện tích rừng tăng nhanh, ổn định; bình qn trồng khoảng 220.000
ha/năm. Khoanh nuôi tái sinh 460.000 ha/năm, trong đó khoảng 50.000 ha
thành rừng/năm; độ che phủ của rừng tăng từ 39,1% năm 2009 lên khoảng
40,7% năm 2015.
Sản xuất lâm nghiệp tăng trƣởng nhanh, sản xuất lâm sản hàng hóa ngày
càng thích ứng với biến đổi của thị trƣờng thế giới; đời sống ngƣời làm nghề
rừng đƣợc nâng cao. Tốc độ tăng trƣởng giá trị sản xuất lâm nghiệp tăng
nhanh những năm gần đây (năm 2011 đạt 3,4%, năm 2012 đạt 5,5%, năm
2013 đạt 6,0%, năm 2014 đạt 7,09%, năm 2015 đạt 7,5%). Sản lƣợng gỗ rừng
trồng tăng 2,5 lần trong 5 năm qua, đạt khoảng 17 triệu m³ năm 2015.
Công nghiệp chế biến gỗ và lâm sản phát triển mạnh với nhiều thành
phần kinh tế, sản phẩm chế biến đa dạng theo yêu cầu thị trƣờng. Sản phẩm
đồ gỗ Việt Nam đã xuất vào trên 100 nƣớc và vùng lãnh thổ, trong đó có các
thị trƣờng đã phát triển (Mỹ, EU, Nhật Bản, Hàn quốc). Kim ngạch xuất khẩu
gỗ và lâm sản ngoài gỗ tăng hơn 1,65 lần trong 5 năm, từ 4,2 tỷ USD năm
2011 lên khoảng 6,9 tỷ USD năm 2015. Nƣớc ta trở thành nƣớc đứng đầu
Đông nam Á, đứng thứ hai châu Á và đứng thứ tƣ trên thế giới (sau Trung
Quốc, Italia và Đức) về xuất khẩu gỗ và sản phẩm từ gỗ. Ngành cơng nghiệp
chế biến lâm sản ngày càng thích ứng có hiệu quả với biến đổi thị trƣờng và
vận hành theo tín hiệu thị trƣờng, giải quyết hài hịa các rào cản thƣơng mại

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


2

quốc tế. Thu nhập đời sống của ngƣời dân từng bƣớc đƣợc tăng lên, có hộ thu
nhập từ 150-250 triệu đồng/ha rừng trồng sau 6 đến 10 năm, nên có thể làm

giàu từ trồng rừng.
Những năm tới, xu thế hiện thực hóa mạnh mẽ liên kết kinh tế quốc tế,
hình thành Cộng đồng ASEAN từ năm 2015, các Hiệp định thƣơng mại tự do
thế hệ mới đƣợc thực thi (Hiệp định đối tác xuyên Thái Bình Dƣơng (TPP),
Hiệp định thƣơng mại tự do với EU và với các đối tác khác) sẽ mở ra những
thuận lợi, cơ hội phát triển mới, nhƣng cũng đặt ra nhiều thách thức, đòi hỏi
ngành Lâm nghiệp phải thích ứng, tăng cƣờng hợp tác, cạnh tranh quyết liệt.
Để ngành Lâm nghiệp nói chung và chế biến gỗ nói riêng phát triển bền
vững, các doanh nghiệp ngành gỗ cần phải tập trung đầu tƣ cho vùng nguyên
liệu; tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu sẵn có trong nƣớc; đặc biệt chú trọng
đổi mới công nghệ sản xuất, nâng cao năng suất lao động, chất lƣợng sản
phẩm, đẩy mạnh xuất khẩu sản phẩm tinh.
Trƣớc mắt, để nâng cao năng suất lao động, chất lƣợng sản phẩm, giảm chi
phí sản xuất để giảm giá thành nhằm tăng tính cạnh tranh của các sản phẩm
gỗ thì việc sử dụng hiệu quả cơng nghệ và thiết bị hiện có là rất cần thiết.
Trong dây chuyền sơ chế và chế biến gỗ, cƣa đĩa là một trong những thiết
bị chủ yếu dùng để cắt ngang, xẻ dọc, dọc rìa, xẻ lại, pha phơi, cắt ngắn, hồn
chỉnh sản phẩm. Theo thống kê trong kết quả nghiên cứu của một số nhà
khoa học thì cƣa đĩa chiếm trên 30% trong số các thiết bị lắp đặt trong các
nhà máy chế biến gỗ [27,40,44]. Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng hiệu quả
cƣa đĩa chắc chắn sẽ tác động tích cực đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong
hoạt động kinh doanh của xí nghiệp.
Ở nƣớc ta, máy cƣa đĩa đƣợc nhập khẩu từ nhiều nƣớc khác nhau, cho
nên chúng rất đa dạng về chủng loại, kích thƣớc ...Một vài năm gần đây, một
số cơ sở chế tạo máy lâm nghiệp, các xƣởng cơ khí đã chế tạo thành cơng một

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


3

số loại cƣa đĩa, nhƣng thƣơng hiệu cƣa đĩa của Việt Nam chƣa đƣợc dùng phổ
biến vì đa số chúng đƣợc thiết kế theo mẫu của các loại máy nhập nội và chất
lƣợng chƣa cao.
Vì vậy, để có thể thiết kế, cải tiến và sử dụng hiệu quả cƣa đĩa cần phải
nghiên cứu một cách nghiêm túc và khoa học. Với ý tƣởng trên, đƣợc sự
đồng ý của Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Lâm nghiệp, khoa Sau Đại học
chúng tôi tiến hành thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài: " Nghiên cứu sự
ảnh hƣởng của một số thơng số đến chi phí năng lƣợng riêng và chất
lƣợng bề mặt gia công khi cƣa ngang gỗ keo lá tràm (Acacia
auriculiformics Cunn) bằng cƣa đĩa"
Mục đích của đề tài là xác định mức độ và quy luật ảnh hƣởng của các
yếu tố về cấu tạo và công nghệ của máy cƣa đĩa đến các chỉ tiêu về chi phí
năng lƣợng riêng và chất lƣợng bề mặt gia công khi cắt ngang gỗ keo lá tràm,
loài cây đƣợc trồng phổ biến ở nƣớc ta hiện nay. Trên cơ sở đó, xác định đƣợc
chế độ sử dụng cƣa hợp lý để đạt đƣợc mục tiêu giảm chi phí sản xuất, giảm
giá thành, nâng cao chất lƣợng sản phẩm...

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


4

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình nghiên cứu ở ngồi nƣớc
Cƣa ngang gỗ nói riêng, cƣa gỗ nói chung là dạng gia cơng gỗ bằng cơ
học. Gia công gỗ bằng cơ học xuất hiện từ lâu và gắn liền với đời sống của
loài ngƣời. Từ gỗ con ngƣời đã gia công, chế biến làm thành các vật dụng
khác nhau phục vụ đời sống sinh hoạt, các cơng cụ lao động, vũ khí để săn bắt

và bảo vệ lãnh thổ... Cùng với sự phát triển của gia công gỗ bằng cơ học, lý
thuyết cắt gọt gỗ đã ra đời và phát triển không ngừng. Lý thuyết cắt gọt gỗ đi
sâu nghiên cứu về các lực phát sinh trong q trình gia cơng gỗ bằng cơ học,
cơng suất của thiết bị cho việc cắt gỗ, chất lƣợng sản phẩm khi gia công,
những đại lƣợng này rất cần thiết, chúng làm cơ sở cho việc lựa chọn hình
dáng, để từ đó tính tốn kích thƣớc của cơng cụ cắt, tính tốn thiết kế và sử
dụng hợp lý các thiết bị và các công cụ gia công gỗ. Những ngƣời có cơng
trong việc xây dựng và phát triển lý thuyết cắt gọt gỗ phải kể đến các nhà bác
học Nga nhƣ: Giáo sƣ I.A. Time, giáo sƣ, tiến sĩ P.A. Aphanaxiev, giáo sƣ
K.A. Zvôrƣkin, giáo sƣ M.A. Đesevôi, giáo sƣ, tiến sĩ, C.A.Voskresenski,
giáo sƣ A.I. Besatski, giáo sƣ V.Đ. Kuzơnhexôv, giáo sƣ E.G. Ivanovski, giáo
sƣ F.M. Manjoc…
Năm 1870, cơng trình nghiên cứu khoa học " Sức bền của kim loại và
của gỗ khi cắt" đƣợc giáo sƣ I.A. Time công bố. Lần đầu tiên trên thế giới, lý
thuyết của quá trình cắt gọt gỗ ra đời. Trong cơng trình này, giáo sƣ I.A.
Time đã chứng minh rằng lực cắt tỷ lệ thuận với tiết diện phoi đƣợc hình
thành; giải thích hiện tƣợng co ngót của phoi gỗ khi cắt do biến dạng dẻo và
chứng minh rằng chiều dày và chiều rộng của phoi ảnh hƣởng đến công cắt và
lực cắt khác nhau.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


5

Năm 1886, trong cơng trình "Cơng nghệ gia cơng gỗ bằng cơ học", giáo
sƣ, tiến sĩ P.A. Aphanaxiev sử dụng lý thuyết sức bền vật liệu, khảo sát và
phân tích quá trình tạo phoi khi cắt gỗ, đã kết luận rằng biểu đồ ứng suất của
áp lực gỗ lên mặt trƣớc của lƣỡi cắt có dạng hình tam giác. Kết luận này của
ông khác với những kết luận của giáo sƣ I.A. Time đƣa ra trƣớc đó là áp lực

gỗ tác dụng lên dao cắt, phân bố đều trên mặt trƣớc của lƣỡi cắt và biểu đồ
ứng suất của nó có dạng hình chữ nhật. Lần đầu tiên, vai trị của lực ma sát
trong q trình cắt gỗ đƣợc tính đến.[24]
Năm 1886, trong cơng trình " Cơng nghệ gia cơng gỗ bằng cơ học ",
giáo sƣ K.A. Zvôrƣkin bằng phƣơng pháp lý thuyết, xác định đƣợc cơng thức
tính lực cắt gỗ với các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt. Ông đã chứng minh rằng
khi chiều dày phoi không đổi, cơng cắt gỗ tỷ lệ thuận với thể tích phoi đƣợc
tạo thành và lực cắt tỷ lệ thuận với chiều rộng của phoi. Ngƣợc lại, khi chiều
dày phoi thay đổi, công cắt thay đổi theo qui luật khác. Tổng hợp kết quả của
230 thí nghiệm ơng đƣa ra kết luận: Cơng cắt riêng hay cịn gọi là tỷ suất lực
cắt là đại lƣợng biến đổi, khi thay đổi chiều dày phoi, sự biến đổi này tuân
theo qui luật của hàm phi tuyến [24].
Năm 1934, giáo sƣ M.A. Đesevôi sử dụng phƣơng pháp toán-cơ do
giáo sƣ I.A. Time đề xƣớng trƣớc đó để phân tích q trình tạo phoi khi cắt gỗ
đã tổng hợp và xây dựng tƣơng đối hoàn chỉnh lý thuyết cắt gọt gỗ. Năm
1939, ông cho xuất bản cuốn sách "Kỹ thuật gia công gỗ". Đây là công trình
lớn bao gồm các vấn đề về lý thuyết và những kinh nghiệm thực tế trong gia
công gỗ mà trên thế giới lúc đó chƣa có cơng trình nào tƣơng tự ra đời.
Vào thập kỷ 40 và 50 của thế kỷ trƣớc, phát triển lý luận khoa học của
giáo sƣ M.A. Đesevơi trong việc áp dụng phƣơng pháp tốn cơ để nghiên cứu
quá trình cắt gọt gỗ, giáo sƣ C.A. Voskresenski đã cho ra đời hai cơng trình
khoa học: "Về sự phân biệt giữa lực cắt và áp lực tác dụng lên phoi gỗ", "Cắt

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


6

gọt gỗ". Trong các cơng trình này, ơng chia lực cắt gỗ thành 3 thành phần là:
Lực tác dụng tại mũi cắt, có vai trị cắt đứt thớ gỗ để tách phoi ra khỏi phôi

gỗ; lực tác dụng lên mặt trƣớc của dao cắt có tác dụng làm biến dạng phoi và
đào thải phoi; lực tác dụng lên mặt sau của dao cắt. Các thành phần lực này
độc lập với nhau, không phụ thuộc nhau. Các yếu tố ảnh hƣởng đến các thành
phần của lực cắt đƣợc tác giả nghiên cứu tƣơng đối tồn diện và đầy đủ.
Những cơng trình nghiên cứu của giáo sƣ C.A. Voskresenski và các giáo sƣ
I.A. Time, M.A. Đesevơi, P.A. Aphanaxiev…đã hình thành và phát triển
hƣớng nghiên cứu (hay còn gọi là trƣờng phái nghiên cứu) toán cơ. Đây là
hƣớng nghiên cứu sử dụng lý thuyết sức bền vật liệu để nghiên cứu, phân tích,
tính tốn các lực tác dụng, giải thích các hiện tƣợng xảy ra trong quá trình cắt
gọt gỗ[24] đồng thời là hƣớng nghiên cứu khó, địi hỏi ngƣời nghiên cứu phải
có kiến thức sâu và rộng ở nhiều lĩnh vực nhƣng nó phù hợp với q trình gia
cơng gỗ.
Năm 1956, trong tài liệu "Cắt gọt gỗ", giáo sƣ E.G. Ivanovski cho
rằng: Nếu chỉ sử dụng phƣơng pháp toán cơ để phân tích, nghiên cứu các hiện
tƣợng xảy ra trong q trình cắt gọt gỗ thì sẽ kìm hãm sự phát triển của lý
thuyết cắt gọt gỗ vì rằng cắt gọt gỗ là một trong những hiện tƣợng vật lý rất
phức tạp, mặc dù phƣơng pháp toán cơ đã làm sáng tỏ đƣợc rất nhiều qui luật
nhƣng không phải là tất cả chúng đã dƣợc xác định và đƣợc làm rõ. Ông đã
xây dựng lý thuyết cắt gọt gỗ trên cơ sở phân tích các giá trị của các hiện
tƣợng lý hóa xảy ra trong quá trình cắt gọt gỗ và trên cơ sở đó xây dựng các
cơng thức thực nghiệm để giải các bài tốn thuận và nghịch trong cơng nghiệp
gia cơng gỗ. Vì vậy, hƣớng nghiên cứu do giáo sƣ E.G. Ivanovski khởi xƣớng
đƣợc gọi là trƣờng phái vật lý [22, 24]. Trong các cơng trình nghiên cứu của
ơng nhƣ: "Những vấn đề mới trong cắt gọt gỗ " (1973), "Cắt gọt gỗ" (1975),
các quá trình đàn hồi và biến dạng dƣ của gỗ, ma sát ở cấp độ phân tử và sự

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


7

ảnh hƣởng của tốc độ cắt đến các quá trình này đã đƣợc nghiên cứu một cách
sâu sắc. Trong quá trình cắt gọt gỗ, do hiện tƣợng ma sát giữa gỗ và dao cắt,
do đàn hồi của gỗ và dao cắt … đã tạo ra một lƣợng nhiệt bao gồm: Nhiệt
lƣợng đƣợc sinh ra do đàn hồi của gỗ và dao cắt; nhiệt lƣợng đƣợc sinh ra do
biến dạng dẻo của gỗ; nhiệt lƣợng đƣợc sinh ra do ma sát; nhiệt lƣợng đƣợc
sinh ra do quá trình tách các phần tử của phoi. Lƣợng nhiệt đƣợc sinh ra đƣợc
cân bằng với lƣợng nhiệt tỏa ra ngồi khơng khí, lƣợng nhiệt làm nóng cơng
cụ cắt, lƣợng nhiệt làm nóng phoi và lƣợng nhiệt làm nóng gỗ. Khi bị nóng
lên, ứng suất trong lƣỡi cƣa thay đổi làm mất khả năng làm việc, mạch cƣa bị
lƣợn. Khi gỗ bị nóng lên, nó bị biến màu hoặc bị cháy, làm giảm chất lƣợng
và thẩm mỹ… Cũng do ma sát mà trong dao cắt xuất hiện một lƣợng điện
nhất định. Bằng kết quả của các thí nghiệm khoa học, ơng đã xác định đƣợc
sự phụ thuộc của lực cắt vào các điện tích của dao cắt khi cắt các loại gỗ khác
nhau. Tuy nhiên, hƣớng nghiên cứu này đòi hỏi hệ thống thiết bị đo rất tinh
vi, hiện đại và tốn kém vì trong cắt gọt gỗ, tốc độ cắt thƣờng rất cao.
Trong các cơng trình nghiên cứu của mình nhƣ "Cắt gọt gỗ" (1956 và
1975), "Tính tốn chế độ cắt gọt gỗ", giáo sƣ A.I. Besatski cho rằng: Khác
với những luận điểm của giáo sƣ C.A.Voskresenski , q trình cắt gọt gỗ
khơng thể phân chia ra thành từng quá trình riêng biệt, độc lập với nhau mà
ngƣợc lại, chúng liên kết chặt chẽ với nhau, tác dụng lẫn nhau. Trong quá
trình cắt, lƣỡi cắt không phải là đƣờng thẳng mà là đƣờng cong có bán kính ρ.
Sự phân chia giữa phoi và phơi gỗ xảy ra tại điểm xa nhất của bán kính ρ theo
phƣơng và chiều của vận tốc cắt, quĩ đạo của đƣờng này tạo ra mặt phân cách
XX nào đó. Phía trên mặt phân cách là khu vực I, thuộc mặt trƣớc của dao cắt.
Tại đây, lực tƣơng hỗ đƣợc xem là đồng nhất, tập trung theo một phƣơng nhất
định, lực tác dụng lên mặt trƣớc của dao cắt gồm lực pháp tuyến và lực ma
sát. Ở phía dƣới mặt phân cách, mặt sau của dao cắt chịu tác dụng của lớp gỗ

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

8

đàn hồi, dƣới tác dụng của áp lực này gây ra lực ma sát. Sau khi phân hợp lực
của các lực pháp tuyến và lực ma sát ở mặt trƣớc và mặt sau của dao cắt thành
các thành phần song song với vận tốc cắt và vng góc với vận tốc cắt, ông
đã xác định đƣợc lực cắt gồm hai thành phần là lực cắt trên mặt cắt trƣớc của
dao cắt và lực cắt trên mặt cắt sau của dao cắt. Thành phần lực cắt trên mặt
cắt trƣớc của dao cắt (nằm phía trên mặt phân cách) phụ thuộc vào chiều dày
của phoi, góc cắt, tốc độ cắt, góc gặp thớ còn thành phần lực cắt trên mặt cắt
sau của dao cắt (nằm phía dƣới mặt phân cách) phụ thuộc vào độ tù của dao,
góc sau α và góc gặp thớ. Từ những kết quả này và những số liệu thu đƣợc
trong q trình nghiên cứu, ơng xây dựng các cơng thức thực nghiệm tính lực
cắt, cơng suất cắt, tỷ suất lực cắt… sử dụng để xác định chế độ làm việc tối
ƣu cho nhiều loại máy gia công gỗ khác nhau, cũng nhƣ áp dụng để giải các
bài toán thuận và nghịch trong cơng nghệ gia cơng gỗ. Chính vì vậy, hƣớng
nghiên cứu do giáo sƣ A.I. Besatski khởi xƣớng là dùng phƣơng pháp thực
nghiệm để xây dựng lý thuyết cắt gọt gỗ và các kết quả nghiên cứu của ông
đƣợc áp dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất ở nƣớc Nga.
Ở một số nƣớc công nghiệp phát triển, gia công gỗ bằng cơ học cũng
đã đƣợc nghiên cứu, tiêu biểu nhƣ các cơng trình khoa học của các tác giả
nhƣ: Kivimaa.E, Phần Lan (1950), Mc Kenzie W.M, Mỹ (1961), Bakas I.A,
Anh (1932), Franz N.C, Mỹ (1958), Kollmann.F, Mỹ (1968), Koch. P, Mỹ
(1985)…[18,19,20]:
Trong cơng trình nghiên cứu "Lực cắt gọt trong gia công gỗ", giáo sƣ
Kivimaa.E chia lực cắt thành hai lực thành phần. Thành phần thứ nhất lực tác
dụng lên mũi cắt, không phụ thuộc vào chiều dày của phoi còn thành phần thứ
hai lực tác dụng lên mặt cắt trƣớc của dao cắt, phụ thuộc vào chiều dày của phoi.
Trong cơng trình nghiên cứu "Phân tích quá trình cắt gọt gỗ", giáo sƣ

Franz N.C sau khi nghiên cứu cắt thẳng, dọc thớ ba loại gỗ Sugar pine (Pinus

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


9

Lampertiana Dougl), Yelow birch (Betula alleghaniensis Britt), White as
(Frasimus Americana L.), đặc trƣng cho ba loài gỗ là gỗ lá kim vùng ôn đới,
gỗ lá rộng mạch phân tán và gỗ lá rộng mạch phân bố theo vòng năm với 378
điều kiện nghiên cứu khác nhau ở 3 cấp độ ẩm (1,5%, 3,5% và độ ẩm bão
hoà), 7 cấp chiều dày phoi (0,002; 0,005; 0,010;0,015; 0,020; 0,025 và 0,030
inch), 6 cấp độ của góc cắt trƣớc (5º , 10º , 15º ,20º , 25º ,30º ), đã đƣa ra một
số kết luận qua trọng sau:
- Quá trình cắt gỗ đƣợc đặc trƣng bởi 3 dạng cắt gọt cơ bản.
- Quá trình hình thành phoi phụ thuộc vào đặc tính của gỗ và thơng số
hình học của dao cắt.
- Sự hình thành phoi độc lập với tốc độ cắt.
- Góc trƣớc của dao cắt và chiều dày của vết cắt ảnh hƣởng đến việc
hình thành phoi.
- Cơng cần thiết cho việc tách phoi phụ thuộc vào dạng hình thành
phoi.
- Các lực ma sát phụ thuộc vào loại gỗ và độ ẩm của gỗ nhƣng ít chịu
ảnh hƣởng bởi độ nhám bề mặt của dao cắt vì các vết mài dao song song với
chiều chuyển động của phoi.
- Giá trị của hệ số ma sát xem ra tƣơng đối độc lập với góc trƣớc và
chiều dày phoi.
Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân khác nhau, chúng ta chƣa có nhiều
những nghiên cứu chuyên sâu và thơng tin một cách có hệ thống những
nghiên cứu về cắt gọt gỗ ở các nƣớc tƣ bản phát triển.

Máy cƣa đĩa là thiết bị gia công gỗ phổ biến trong dây chuyền công nghệ
sản xuất, chế biến gỗ. Trong các nhà máy chế biến gỗ, cƣa đĩa chiếm khoảng
trên 40% số thiết bị đƣợc lắp đặt. Vì vậy, nghiên cứu sử dụng cƣa đĩa có hiệu
quả là vấn đề đƣợc quan tâm nghiên cứu ở nhiều nƣớc trên thế giới [43].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


10

Để có thể sử dụng cƣa đĩa một cách có hiệu quả, các nghiên cứu về cƣa
đĩa đã đi theo một số hƣớng sau:
- Xác định chế độ gia công hợp lý để nâng cao năng suất, chất lƣợng
sản phẩm, giảm chi phí năng lƣợng, chi phí nhân cơng, nâng cao hiệu quả sử
dụng máy.
Trong các cơng trình nghiên cứu của các giáo sƣ A.I. Besatski, A.E.
Grube, F.M. Manjoc [23,25,30], phƣơng pháp xác định chế độ gia công của
máy chế biến lâm sản nói chung và máy cƣa đĩa nói riêng đã đƣợc quan tâm
nghiên cứu. Trong số các thông số kỹ thuật quan trọng đặc trƣng cho chế độ
gia công là: tốc độ cắt và tốc độ đẩy. Đối với cƣa đĩa, theo kết quả nghiên cứu
của giáo sƣ Iacunhin N.K [45], ảnh hƣởng của tốc độ cắt đến tỷ suất lực cắt
tuân theo qui luật hàm phi tuyến. Khi tăng tốc độ cắt ở trong khoảng giá trị
nhỏ hơn 50m/s thì tỷ suất lực cắt giảm, cịn ở khoảng giá trị lớn hơn 60m/s,
tốc độ cắt tăng thì tỷ suất lực cắt cũng tăng. Tốc độ cắt tối ƣu của cƣa đĩa khi
xẻ gỗ nằm trong khoảng từ 50m/s ÷60m/s, tỷ suất lực cắt có giá trị nhỏ nhất.
Tốc độ cắt không ảnh hƣởng đến độ nhấp nhô bề mặt gia công. Đối với
trƣờng hợp cắt ngang gỗ, kết quả nghiên cứu của P.P. Ôxipov cho thấy rằng:
Khi tốc độ cắt nằm trong khoảng từ 31,4m/s ÷ 95,5m/s và tốc độ đẩy khơng
thay đổi thì tỷ suất lực cắt và độ nhấp nhô bề mặt gia công không thay đổi khi
thay đổi tốc độ cắt.

Tốc độ đẩy là thông số kỹ thuật quan trọng quyết định đến quá trình
cƣa gỗ. Tốc độ đẩy ảnh hƣởng trực tiếp đến năng suất, chi phí năng lƣợng, tỷ
suất lực cắt và độ nhấp nhô bề mặt gia công. Tốc độ đẩy của cƣa đĩa đƣợc
chọn theo công suất của động cơ dẫn động cơ cấu đẩy gỗ; chất lƣợng mạch
xẻ; khả năng làm việc của cơ cấu cắt.
- Nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố khác nhau đến lực cắt, tỷ suất
lực cắt, chất lƣợng bề mặt gia công, sự dao động của đĩa cƣa, q trình thốt

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


11

phoi để xác định đƣợc các thông số kỹ thuật hợp lý khi cƣa gỗ bằng cƣa đĩa
cũng là một hƣớng nghiên cứu đƣợc quan tâm [21, 25, 26, 28, 30, 37, 39, 41].
Trong tài liệu "Máy cắt gọt gỗ" giáo sƣ F.M. Mạnjoc cho rằng: Trong
trƣờng hợp cắt ngang gỗ bằng cƣa đĩa, khi thay đổi góc mài của cạnh cắt bên
β1 = 40o ÷ 60o, góc trƣớc của cạnh cắt bên γ1= -5o÷ -25o và lƣợng ăn gỗ của
một răng cƣa Uz=0,03÷ 0,2 mm thì độ nhẵn của mặt phẳng gia cơng thay đổi
từ G3÷ G5.
Trong tài liệu "Máy và thiết bị sử dụng ở khu khai thác và trên kho gỗ
II", khi phân tích nguyên lý hoạt động của răng cƣa đĩa cắt ngang giáo sƣ K.F.
Gôrôkhôpxki cho rằng: Tùy phụ thuộc vào điều kiện làm việc, mà sử dụng
các loại răng cƣa khác nhau. Răng cƣa có cấu tạo đối xứng, góc mài của cạnh
cắt bên chính β1 = 40o ÷ 60o, có góc mài cạnh cắt ngắn β2 = 5060o, góc trƣớc
γ2<0o, góc mài của cạnh cắt bên phụ β3 = 40o ÷ 60o, góc sau α = 0, đƣợc dùng
trong máy cƣa đĩa với tâm đĩa cắt nằm phía trên phơi, thƣờng áp dụng
phƣơng pháp đẩy gỗ theo chiều thuận. Răng cƣa cắt ngang khơng đối xứng,
có góc mài cạnh cắt ngắn β2= 3050o, các góc cịn lại có trị số và cấu tạo nhƣ
ở răng cƣa đối xứng. Răng cƣa không đối xứng đƣợc dùng trong máy cƣa đĩa

với đĩa cắt nằm phía dƣới phôi, thƣờng áp dụng phƣơng pháp đẩy gỗ theo
chiều nghịch. Trong quá trình cƣa, cạnh cắt ngắn làm nhiệm vụ cắt chéo thớ
gỗ dƣới một góc γ, độ lớn của γ phụ thuộc vào β1 và β3 những góc này có trị
số càng nhỏ thì góc γ càng lớn làm cho dạng cắt chéo thớ gỗ chuyển thành
gần nhƣ cắt ngang thớ gỗ làm cho lực cắt tăng lên. Do góc β1 chỉ thay đổi
trong giới hạn, bởi vậy để tăng góc γ, khơng cần mài vát mặt cắt của cạnh cắt
bên phụ β3=90o.
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng: Tính chất cơ lý của gỗ thay đổi theo vị
trí từ gốc đến ngọn, từ vỏ vào trong lõi gỗ. Tính chất cơ học của gỗ ở phần lõi
cao hơn phần giác vì thế, khi cƣa gỗ, lực cắt tăng dần từ ngồi vào trong với
cƣờng độ từ 8%÷ 10%. Nếu giữ ngun chế độ gia cơng, khi mà tính cơ lý

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


12

của gỗ thay đổi sẽ gây ra hiện tƣợng quá tải hoặc là dƣ thừa công suất dẫn đến
tăng tiêu hao năng lƣợng trong quá trình cƣa. Xuất phát từ quan điểm này, tiến
sĩ C.A. Erêmin (2000) đã tiến hành nghiên cứu quá trình cƣa ngang gỗ bằng
cƣa đĩa trong điều kiện tự động điều chỉnh chế độ gia công. Ơng đã xây dựng
đƣợc mơ hình tốn học của q trình cƣa ngang gỗ bằng cƣa đĩa có tính đến sự
thay đổi cơ lý tính của gỗ theo vịng năm trong điều kiện tự động điều chỉnh
chế độ gia công. Sử dụng mơ hình tốn học này có thể tính đƣợc lực cắt khi cƣa
ngang ở từng thời điểm khác nhau, theo vòng năm của gỗ. Kết quả nghiên cứu
cho thấy rằng: Sử dụng cơ cấu dẫn động tự động điều chỉnh chế độ gia công
cho cƣa đĩa cắt ngang có thể giảm cơng suất động cơ đến 28% [31].
- Ngồi các hƣớng nghiên cứu nêu trên thì việc nghiên cứu khắc phục
những nhƣợc điểm của cƣa đĩa trong quá trình sử dụng nhằm hồn thiện tính
năng kỹ thuật cũng nhƣ nâng cao chất lƣợng của máy cƣa đĩa cũng đƣợc quan

tâm nghiên cứu trong các cơng trình [36,41,42]
So với các thiết bị gia cơng gỗ nhƣ cƣa vịng, cƣa sọc thì chất lƣợng bề
mặt gia cơng khi cƣa gỗ bằng cƣa đĩa trong cùng điều kiện thƣờng thấp hơn.
Nguyên nhân chủ yếu là khi cƣa, có nhiều răng cắt chạy không trong mạch
cƣa, nếu đĩa cƣa chỉ bị đảo nhẹ thơi hoặc q trình đẩy gỗ bị lệch một ít, các
răng cắt này xiết vào thành mạch cƣa, tạo ra các vết lƣợn sóng làm tăng độ
nhấp nhơ mặt gia cơng. Ngồi ra, khi các răng cƣa chạy khơng này "ăn" vào
thành mạch cƣa, gây ra hiện tƣợng bật gỗ trở lại, dễ gây tai nạn cho công nhân
điều khiển cƣa.
Để khắc phục các hiện tƣợng trên, việc nghiên cứu, lắp đặt cho cƣa đĩa
cơ cấu chống lùi gỗ và dao tách mạch có kích thƣớc hợp lý đƣợc quan tâm
nghiên cứu[45].
Bộ phận công tác của cƣa đĩa là đĩa cƣa, thƣờng có chiều dày lớn làm
cho mạch cƣa rộng, gây tốn gỗ. Theo kết quả nghiên cứu của Viện Nghiên

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


13

cứu Trung ƣơng về chế biến gỗ (Nga) cho thấy rằng: Hằng năm, ở các nhà
máy chế biến gỗ ở Nga có tới 12÷19% gỗ biến thành mùn cƣa khi gia cơng,
tƣơng ứng với khoảng 15÷16 triệu m3 gỗ đặc và theo thống kê của Bộ Cơng
nghiệp rừng Nga thì chỉ cần tăng chiều rộng mạch cƣa lên 0,1mm thì tỷ lệ
thành khí gỗ xẻ giảm tƣơng ứng 0,21 %, lƣợng mùn cƣa tăng 0,33%. Để khắc
phục nhƣợc điểm này, nhiều nhà sản xuất cũng nhƣ các các nhà khoa học đã
tiến hành nghiên cứu xác định lƣợng mở cƣa hợp lý để giảm chiều rộng mạch
xẻ. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng lƣợng mở cƣa hợp lý khi cƣa gỗ thông
tƣơi là 0,7mm và gỗ cứng lá rộng là 0,4mm. Nếu lƣợng mở cƣa nhỏ hơn các
giá trị trên, lƣỡi cƣa làm việc không ổn định, nhanh bị nóng, chóng bị

hỏng…[45]
Trong cơng trình [35], tiến sĩ M.A. Pustova cho rằng: Trong thực tiễn
sử dụng cƣa đĩa, có khoảng 40% trƣờng hợp hỏng cƣa và 50% trƣờng hợp
hỏng sản phẩm là do công cụ cắt bị mất khả năng làm việc. Nguyên nhân chủ
yếu để đĩa cƣa mất khả năng làm việc là do trong quá trình làm việc, nhiệt độ
của đĩa cƣa ở vùng cắt gọt rất lớn còn nhiệt độ ở tâm của đĩa cƣa nhỏ hơn rất
nhiều. Kết quả của hiện tƣợng nóng khơng đều là từ phía răng cƣa theo
hƣớng vào tâm của đĩa cƣa, nhiệt độ thấp dần, điều này làm cho lƣỡi cƣa bị
biến dạng theo hình "lịng chảo". Khi cƣa, lƣỡi cƣa bị biến dạng đàn hồi, nếu
tần số biến dạng đàn hồi trùng với tần số dao động của bản thân lƣỡi cƣa, hiện
tƣợng cộng hƣởng dao động sẽ xảy ra làm cho biên độ dao động ngang lớn
lên, lƣỡi cƣa mất khả năng làm việc, nguy hiểm nhất là khi đĩa cƣa quay trịn
trong trạng thái lƣợn cong hình "vỏ đỗ", chỉ cần tác dụng một lực ngang nhỏ
theo chiều ngang, hiện tƣợng "xẻ lƣợn" sẽ xảy ra. Một trong những biện pháp
khắc phục ít tốn kém nhƣng rất hiệu quả là tạo ra các khe hở điều hòa nhiệt.
Tác giả đã xây dựng đƣợc mơ hình tính tốn lý thuyết, xác định đƣợc hình
dạng và thơng số kỹ thuật cơ bản của các khe hở điều hòa nhiệt trên đĩa cƣa.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


14

1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nƣớc
Do nhiều nguyên nhân khác nhau, nghiên cứu về gia công gỗ bằng cơ
học nói chung và nghiên cứu cƣa gỗ bằng cƣa đĩa ở nƣớc ta chƣa có nhiều,
mới chỉ có một số cơng trình nghiên cứu của các tác giả nhƣ "Gia công cắt gọt
gỗ Việt Nam", Nguyễn Văn Minh 1956; "Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số
yếu tố đến lực và độ tù răng cƣa khi xẻ gỗ Việt Nam bằng cƣa sọc", Hoàng
Nguyên 1968. Các tác giả đã xác định đƣợc lực cắt và tỷ suất lực cắt khi cắt

ngang một số loại gỗ Việt Nam nhƣ gỗ sến, lim, sau sau và xẻ dọc gỗ sến.
Năm 1970, để phục vụ cho công tác giảng dạy, nghiên cứu và học tập
của cán bộ, sinh viên trƣờng Đại học Lâm nghiệp Phó giáo sƣ, Tiến sĩ Hồng
Ngun đã biên soạn giáo trình "Máy thiết bị gia cơng gỗ". Lần đầu tiên ở
nƣớc ta có cơng trình khoa học mà ở đó lý thuyết cắt gọt gỗ đƣợc đề cập đến
tƣơng đối đầy đủ. Kế thừa phƣơng pháp luận của trƣờng phái nghiên cứu toán
cơ, nhiều hiện tƣợng xảy ra trong q trình cắt gọt gỗ đƣợc tác giả phân tích,
giải thích trọn vẹn và có tính khoa học cao. Nhiều thành tựu nghiên cứu về cắt
gọt gỗ của các nhà bác học Xô Viết đƣợc giới thiệu một cách hệ thống trong
giáo trình là những thơng tin hữu ích cho các cán bộ làm công tác nghiên cứu
tham khảo để vận dụng vào điều kiện sản xuất ở nƣớc ta.
Vào những năm đầu của thế kỷ 21, qui mô đào tạo của trƣờng Đại học
Lâm nghiệp không ngừng đƣợc mở rộng, các thiết bị hiện đại dùng cho công
tác nghiên cứu và học tập đƣợc đầu tƣ, công tác nghiên cứu khoa học và đào
tạo sau đại học phát triển mạnh mẽ. Nhờ đó, nhiều đề tài nghiên cứu về cắt
gọt gỗ nói chung và cƣa gỗ bằng cƣa đĩa nói riêng đƣợc thực hiện. Các đề tài
nghiên cứu tập trung vào 2 hƣớng chủ yếu là:
- Xác định tỷ suất lực cắt khi cắt gọt gỗ và lâm sản ngồi gỗ bằng các cơng cụ
cắt khác nhau nhằm mục tiêu góp phần tạo cơ sở khoa học để thiết kế, chế tạo
và sử dụng hợp lý thiết bị gia công lâm sản đƣợc thể hiện trong các công

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


15

trình nghiên cứu [4, 5, 8, 15]. Trong các cơng trình này, bằng phƣơng pháp
nghiên cứu thực nghiệm các tác giả đã xác định đƣợc tỷ suất lực cắt với các
điều kiện khác nhau: Độ ẩm thay đổi từ độ ẩm thăng bằng w = 15÷20% đến
w=70% ; thời gian làm việc t = 0÷ 6 h ; góc cắt δ = 30 o ÷ 50o khi cƣa gỗ bạch

đàn, keo lá tràm, keo tai tƣợng, tre luồng… Ngoài ra, các cơng thức tính lực
cắt và cơng suất cắt dƣới dạng hàm số mũ đƣợc xây dựng, tạo điều kiện thuận
lợi cho việc sử dụng kết quả nghiên cứu của các đề tài này khi thiết kế, cải
tiến các thiết bị gia công gỗ và lâm sản khác.
- Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của một số yếu tố công nghệ, kỹ thuật đến các chỉ
tiêu kinh tế, kỹ thuật của các thiết bị gia cơng gỗ từ đó xác đƣợc định chế độ
gia công hợp lý để sử dụng hiệu quả chúng đƣợc thực hiện trong các cơng
trình nghiên cứu [10, 11, 13, 14, 16].
Trong cơng trình nghiên cứu [11], Tiến sĩ Dƣơng Văn Tài đã sử dụng
phƣơng pháp nghiên cứu tốn cơ để xây dựng mơ hình tốn học với hàm mục
tiêu là tỷ suất lực cắt khi cƣa tre luồng bằng cƣa xích. Lần đầu tiên ở nƣớc ta,
những hiện tƣợng xảy ra trong quá trình cƣa (cắt phức tạp) tre luồng bằng
xích cƣa với dạng răng cắt tổ hợp đƣợc giải thích một cách khoa học và
tƣơng đối đầy đủ. Thông qua các thực nghiệm khoa học và sử dụng phần
mềm vi tính, tác giả đã xác định đƣợc thơng số kỹ thuật chính của xích cƣa
khi cƣa tre luồng. Kết quả nghiên cứu của tác giả có thể làm tài liệu tham
khảo cho các hãng sản xuất cũng nhƣ ngƣời sử dụng cƣa xích để chặt hạ tre
luồng. Tuy nhiên, để đƣa thành quả nghiên cứu của cơng trình khoa học này
vào thực tiễn cần phải vƣợt qua nhiều khó khăn nhƣ: Cho đến nay, nƣớc ta
chƣa có cơ sở nào sản xuất đƣợc xích cƣa; Mài, giũa xích cƣa có răng tổ hợp
phức tạp hơn nhiều so với xích cƣa vạn năng.
Trong cơng trình nghiên cứu [13], Thạc sĩ Bùi Văn Thiện đã sử dụng
phƣơng pháp nghiên cứu tốn cơ để xây dựng mơ hình toán học với hàm mục

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma