(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu của cưa vòng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN THỊ LỤC

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THƠNG SỐ TỐI ƯU
CỦA CƯA VỊNG ĐỨNG TRONG DÂY CHUYỀN
XẺ GỖ TỰ ĐỘNG

Ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 9.52.01.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. DƯƠNG VĂN TÀI

Hà Nội, 2021

luan an


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận án Tiến sĩ kỹ thuật mang tên “Nghiên cứu xác định
một số thông số tối ưu của cưa vòng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động”,
là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận án là hoàn toàn
trung thực và chưa từng được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác dưới mọi
hình thức.
Tơi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng Bảo vệ Luận án Tiến sĩ về lời cam
đoan của mình.
Hà Nội, ngày…..tháng……năm 2021
Hướng dẫn khoa học

Tác giả luận án

PGS.TS. Dương Văn Tài

Nguyễn Thị Lục

luan an


ii

LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các cơ quan đã nhiệt tình giúp đỡ
tơi hồn thành bản luận án khoa học này.
Trước hết xin bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Dương Văn Tài với
những ý kiến đóng góp quan trọng và chỉ dẫn khoa học q giá trong q trình thực
hiện cơng trình nghiên cứu.
Trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Phòng Đào
tạo Sau đại học đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tơi hồn thành luận án.
Trân trọng cảm ơn Khoa Cơ điện và Công trình, Bộ mơn Cơng nghệ và máy
chun dùng Trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi
hồn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu.

Trân trọng cảm ơn các nhà khoa học của Trường Đại học Lâm nghiệp, Học viện
Nông nghiệp Việt Nam, Học viện Kỹ thuật quân sự đã đóng góp ý kiếm q báu để
tơi hồn thành luận án này.
Hà Nội, ngày…..tháng……năm 2021
Tác giả luận án

Nguyễn Thị Lục

luan an


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................xii
DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... xiii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
Chương 1:TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 4
1.1. Tổng quan về cưa vòng xẻ gỗ ở trên thế giới .................................................. 4
1.2. Tổng quan về cưa vòng xẻ gỗ ở Việt Nam ...................................................... 7
1.3. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu về rung động của lưỡi cưa vòng đứng
xẻ gỗ trên thế giới ................................................................................................. 10
1.4. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu tối ưu các thơng số cưa vịng đứng ... 13
1.4.1. Các cơng trình nghiên cứu tối ưu về cưa vòng đứng xẻ gỗ trên thế giới . 13
1.4.2. Các cơng trình nghiên cứu tối ưu trong cơng nghệ chế biến gỗ ở Việt Nam .. 16
1.5. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 18

1.6. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 18
1.6.1. Thiết bị nghiên cứu..................................................................................... 18
1.6.2. Nguyên liệu đưa vào xẻ .............................................................................. 23
1.7. Pha ̣m vi nghiên cứu ...................................................................................... 24
1.8. Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 25
1.9. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 26
Kết luận chương 1 ................................................................................................... 27
Chương 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH, KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG
LỰC HỌC VÀ RUNG ĐỘNG CỦA LƯỠI CƯA VỊNG ĐỨNG ...................... 28
2.1. Các thơng số của cưa vịng đứng .................................................................... 28
2.1.1.Thơng số hình học ........................................................................................ 28

luan an


iv

2.1.2. Các thông số động học ................................................................................ 29
2.1.3. Các thông số động lực học ........................................................................... 30
2.2. Mơ hình động lực học của cưa vòng đứng ..................................................... 30
2.2.1. Quan hệ động học........................................................................................ 30
2.2.2. Xác định sức căng ban đầu của lưỡi cưa ................................................... 31
2.2.3. Xác định công suất động cơ của cưa vịng đứng Ɲđc.................................. 36
2.2.4. Lập phương trình vi phân chuyển động ...................................................... 37
2.2.5. Xác định các tham số đầu vào khi giải phương trình vi phân ................... 42
2.3. Khảo sát thơng số động lực học trong q trình xẻ ........................................ 48
2.3.1. Nội dung khảo sát ......................................................................................... 48
2.3.2. Kết quả khảo sát phương trình động lực học .............................................. 50
2.3.3 Chuyển đồ thị nghiệm của phương trình vi phân về dạng bậc .................... 52
2.4. Xác định tải trọng động trong giai đoạn chuyển tiếp của cưa vòng đứng ...... 52

2.4.1. Xác định lực và mômen cắt Mcắt trong giai đoạn chuyển tiếp .................... 53
2.4.2. Khảo sát thông số động lực học trong giai đoạn chuyển tiếp. ................... 53
2.4.3. Kết quả khảo sát q trình chuyển tiếp của cưa vịng đứng ....................... 54
2.5. Khảo sát ảnh hưởng của mơ men qn tính bánh đà đến hệ số khơng đồng
đều vận tốc góc ψ và hệ số động lực học kđ .......................................................... 56
2.5.1. Ảnh hưởng của mơ men qn tính đến hệ số khơng đồng đều vận tốc góc
ψ ..................................................................................................................................... 56
2.5.2. Ảnh hưởng của mơ men qn tính đến hệ số động lực học kđ .................... 58
2.6. Ảnh hưởng của mô men quán tính bánh đà đến khả năng cắt ........................ 58
2.7. Ảnh hưởng của mơmen qn tính bánh đà đến chi phí năng lượng ............... 59
2.8. Ảnh hưởng của sức căng ban đầu của lưỡi cưa S0 đến tiêu hao công cắt ....... 61
2.9. Rung động của lưỡi cưa theo phương ngang .................................................. 62
2.9.1. Lực kích động gây rung ngang của lưỡi cưa............................................... 62
2.9.2. Mơ hình rung động theo phương ngang của lưỡi cưa vòng đứng .............. 63

luan an


v

2.9.3. Thiết lập phương trình rung động của lưỡi cưa vịng trong q trình xẻ .. 66
2.9.4. Khảo sát và kiểm tra ổn định rung ngang của lưỡi cưa vòng .................... 69
2.9.5. Ảnh hưởng độ rung ngang của lưỡi cưa đến chất lượng sản phẩm xẻ ..... 74
Kết luận chương 2 ................................................................................................... 75
Chương 3: XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU HĨA CÁC THƠNG SỐ CỦA
CƯA VỊNG ĐỨNG ................................................................................................ 77
3.1. Lập mơ hình bài tốn tối ưu cho cưa vịng đứng ........................................... 77
3.1.1. Lựa chọn chỉ tiêu tối ưu ............................................................................... 77
3.1.2. Lựa chọn tham số điều khiển và miền xác định .......................................... 81
3.2. Lập hàm tương quan giữa các chỉ tiêu và tham số ảnh hưởng ...................... 83

3.3. Thực nghiệm thăm dò .................................................................................... 88
3.4. Thực nghiệm đơn yếu tố ................................................................................ 89
3.5. Thực nghiệm đa yếu tố .................................................................................. 93
3.5.1. Lập kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố theo các đại lượng không thứ nguyên . 93
3.5.2. Khảo sát cực trị các hàm tương quan......................................................... 96
3.5.3. Giải bài toán tối ưu đa mục tiêu .................................................................. 97
Kết luận chương 3 ................................................................................................... 98
Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .................................................... 100
4.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu thực nghiệm............................................. 100
4.1.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 100
4.1.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 101
4.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm .............................................................. 101
4.3. Phương pháp và thiết bị xác định các đại lượng nghiên cứu ........................ 102
4.3.1. Phương pháp xác định mơ men q tính của bánh đà và của các trục,.. 102
4.3.2. Phương pháp xác định vận tốc góc quay của trục chủ động (ω2 ), vận tốc cắt
(v) và vận tốc đẩy (uc)........................................................................................... 102
4.3.3. Phương pháp và thiết bị xác định mô men cản cắt trên trục bánh đà chủ
động Mc ................................................................................................................. 103

luan an


vi

4.3.4. Phương pháp và thiết bị xác định biên độ rung ngang của lưỡi cưa vòng
đứng a(mm) ........................................................................................................... 106
4.3.5. Phương pháp và thiết bị xác định độ mấp mô bề mặt ván xẻ Ra (mm) .... 107
4.3.6. Phương pháp và thiết bị xác định năng suất xẻ ПS (m2/s) ........................ 108
4.3.7. Phương pháp và thiết bị xác định chi phí năng lượng riêng Ar ............... 109
4.3.8. Phương pháp xác định lực căng lưỡi cưa ................................................. 109

4.4. Tổ chức và tiến hành thí nghiệm ................................................................... 110
4.5. Kết quả thực nghiệm kiểm chứng mơ hình lý thuyết .................................... 113
4.5.1. Kiểm chứng mơ hình động lực học ............................................................ 113
4.5.2. Kiểm chứng mơ hình rung ngang của lưỡi cưa ......................................... 115
4.6. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số tối ưu .................... 117
4.6.1. Thực nghiệm thăm dị lập mơ hình tương quan ........................................ 117
4.6.2. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố ................................................................ 120
4.6.3. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố .................................................................. 126
4.7. Vận hành máy với các giá trị tối ưu của các thông số ảnh hưởng ................ 134
Kết luận chương 4 ................................................................................................. 134
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 136
1. Kết luận ............................................................................................................ 136
2. Kiến nghị .......................................................................................................... 137
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ . 138
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 139
PHỤ LỤC

luan an


vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt

Nguyên nghĩa

Đơn vị

Công suất động cơ điện

kW

n

Số vịng quay của động cơ điện

Ɲc

Cơng suất cắt gỗ

Vịng/
phút
kW

Ɲxg

Cơng suất đẩy xe gng

kW

D1,R1

Đường kính, bán kính bánh đai nhỏ (bánh đai chủ động)

m

D2, R2

Đường kính, bán kính bánh đai lớn (bánh đai bị động)

m

D3, R3

Đường kính, bán kính bánh đà bị động và chủ động của cưa

m

d10, r10

Đường kính, bán kính ổ đỡ trục lắp bánh đai chủ động

m

d21,r21

Đường kính, bán kính ổ đỡ trục lắp bánh đai bị động

m

d22, r22

Đường kính , bán kính ổ đỡ trục lắp bánh đà cưa chủ động

m

d31, r31

Đường kính, bán kính ổ đỡ trục lắp bánh đà cưa bị động

m

m10

Khối lượng trục gắn bánh đai chủ động

kg

m11

Khối lượng bánh đai chủ động (puly đai)

kg

m21

Khối lượng trục gắn bánh đai bị động

kg

m22

Khối lượng bánh đai bị động của đai (puly đai)

kg

m23

Khối lượng trục gắn bánh đà chủ động (puly cưa)

kg

m31

Khối lượng của trục gắn bánh đà bị động

kg

m33

Khối lượng của bánh đà bị động của cưa (puly cưa)

kg

mxg

Khối lượng của xe goòng và khúc gỗ xẻ

kg

γg

Khối lượng riêng của gang đúc làm bánh đà

g/cm3

B1

Bề rộng bánh đà của đai

m

B2

Bề rộng bánh đà của cưa

m

b

Bề rộng lưỡi cưa

m

B

Chiều rộng mạch xẻ

mm

s

Bề dày lưỡi cưa

mm

Ɲđc

luan an

viii

Viết tắt

Nguyên nghĩa

Đơn vị

ƭ
a1

Chiều dày vành bánh đà

mm

Khoảng cách hai trục gắn bánh đà của đai

m

a2

Khoảng cách hai trục gắn bánh đà của cưa

m

Llc

Chiều dài lưỡi cưa

m

Lđ

Chiều dài dây đai

m

Lđr

Chiều dài đường ray

m

A1

Tiết diện dây đai

m2

A2

Tiết diện lưỡi cưa

m2

E

Khoảng cách theo chiều gang của ngàm di chuyển gỗ

m

E1

Mô đun đàn hồi của vật liệu làm dây đai

kN/cm2

E2

Mô đun đàn hồi của thép làm lưỡi cưa

kN/cm2

t

Bước răng cưa

mm

hr

Chiều cao của răng cưa

mm

λ

Lượng bóp me mỗi bên của răng cưa

mm

γ

Góc trước của răng cưa

độ

α

Góc sau của răng cưa

độ

β

Góc mài của răng cưa

độ

δ

Góc cắt của răng cưa

độ

L1

Khoảng cách giữa lưỡi cưa và xe goòng

m

L2

Bề rộng đường ray

m

L3

Chiều cao của xe goòng với đường ray

m

L4

Khoảng cách giữa hai cơ cấu ổn định lưỡi cưa

m

L5

Khoảng cách theo chiều gang của ngàm di chuyển gỗ

m

L6

Khoảng cách lớn nhất theo chiều gang của ngàm di chuyển gỗ

m

I1

Mô men qn tính của trục I

kg.m2

I2

Mơ men qn tính của trục II

kg.m2

I3

Mơ men qn tính của trục III

kg.m2

Ibđ

Mơ men qn tính bánh đà

kg.m2

luan an

ix

Viết tắt

Nguyên nghĩa

Đơn vị

v

Vận tốc cắt của lưỡi cưa

m/s

uc

Vận tốc đẩy của xe gng trong q trình xẻ

m/s

u0

Vận tốc đẩy của xe gng trong q chạy khơng

m/s

S0

Sức căng ban đầu của lưỡi cưa

kN

Pc

Lực cản cắt

kN

Qy

Lực cắt

kN

Fms

Lực ma sát

kN

Fk

Lực đẩy của cơ cấu đẩy xe goòng (lực kéo xe goòng)

kN

Fc

Lực cản lăn của bánh xe trên đường ray

kN

G1

Trọng lượng của trục I và các puli đai

KG

G2

Trọng lượng của trục II và puli đai, bánh đà

KG

G3

Trọng lượng của trục II và bánh đà

KG

Gxg

Áp lực từ xe gòng lên đường ray, gồm trọng lượng của xe và gỗ

KG

Nri

Các tải trọng hướng kính lên ổ đỡ

N

H

Chiều cao mạch xẻ

mm

h

Chiều dày phoi

mm

Qm

Các thành phần lực tác dụng lên mũi lưỡi cắt

kN

Qt

Các thành phần lực tác dụng lên mặt trước lưỡi cắt

kN

Qs

Các thành phần lực tác dụng lên mặt sau lưỡi cắt

kN

Qb

Các lực ma sát giữa mặt bên và thành mạch cưa

kN

Mđc

Mô men trên trục động cơ điện

kN.m

MT1

Mô nen ma sát trên trục I

kN.m

MT2

Mô men ma sát trên trục II

kN.m

MT3

Mô nen ma sát trên trục III

kN.m

Mcắt

Mô men cản cắt

kN.m

i

Số răng của lưỡi cưa

i12

Tỷ số truyền của bộ truyền đai

i23

Tỷ số truyền của cưa

luan an


x

Viết tắt
𝑖𝑚𝑖𝑛

Ngun nghĩa

Đơn vị

Mơ men qn tính nhỏ nhất

η1

Hệ số hiệu suất của bộ truyền đai

η2

Hệ số hiệu dụng của cưa

υ

Hệ số thu gọn chiều dài phụ thuộc vào dạng gối tựa

φ

Hệ số giảm ứng suất của thanh chịu ổn định

φ1

Góc quay trục I

rad

φ2

Góc quay trục II

rad

φ3

Góc quay trục III

rad

ω1 = 𝜑̇ 1 Vận tốc góc của trục I

rad/s

ω2 = 𝜑̇ 2 Vận tốc góc của trục II

rad/s

ω3 = 𝜑̇ 3 Vận tốc góc của trục III

rad/s

𝜀1 = 𝜑̈ 1 Gia tốc góc của trục I

rad/s2

𝜀2 = 𝜑̈ 2 Gia tốc góc của trục II

rad/s2

𝜀3 = 𝜑̈ 3 Gia tốc góc của trục III

rad/s2

Độ dịch chuyển tịnh tiến của xe goòng

m

Vận tốc đẩy của xe goòng

m/s

𝑦̈

Gia tốc chuyển động của xe goòng

m/s2

c1

Độ cứng chống kéo nén của dây đai

kN/mm

c2

Độ cứng chống kéo nén của lưỡi cưa

kN/mm

k1

Hệ số cản của dây đai

Ns/mm

k2

Hệ số cản của lưỡi cưa

Ns/mm

k

Tỷ suất lực cắt (lực cản cắt riêng)

Kc

Lực cản cắt của gỗ

kđ

Hệ số động lực học

f*

Hệ số ma sát cản lăn

fxg

Hệ số ma sát cản lăn xe goòng lên đường ray

μ

Hệ số ma sát trượt

ψ

Hệ số khơng đồng đều của vận tốc góc

y
𝑢 = 𝑦̇

N/mm2

luan an


xi

Viết tắt

Nguyên nghĩa

Đơn vị

σth

Ứng suất tới hạn

kN/cm2

Πs

Năng suất xẻ

m2/h

Cr

Chi phí sản xuất riêng

kWh/m2

Ar

Chi phí năng lượng riêng

kWh/m2

Ra

Độ mấp mơ bề mặt ván

mm

q

Tần số rung

1/s

x

Độ rung ngang của lưỡi cưa

mm

Δ

Sai số chiều dày ván

mm

d

Đường kính khúc gỗ đưa vào xẻ

m

𝛾g

Khối lượng riêng của gỗ

g/m3

luan an


xii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1. 1: Bảng tổng hợp tính chất cơ học của gỗ Tần bì .......................................24
Bảng 2. 1: Bảng số liệu tính tốn sức căng và cơng suất động cơ ứng với từng loại gỗ. .36
Bảng 2. 2: Bảng thơng số đầu vào của phương trình ĐLH .......................................49
Bảng 2. 3: Kết quả tính tốn hệ số khơng đồng đều vận tốc góc quay của trục I đối
với từng loại gỗ. ........................................................................................................51
Bảng 2. 4: Kết quả tính tốn hệ số động lực học kđ đối với từng loại gỗ .................55
Bảng 3. 1: Bảng miền biến thiên của các tham số ....................................................83
Bảng 3. 2: Thứ nguyên của các đại lượng trong bài tốn xác định chi phí năng lượng
riêng Ar .....................................................................................................................84
Bảng 3. 3: Thứ nguyên của các đai lượng trong bài tốn xác định độ mấp mơ bề mặt
ván xẻ Ra ..................................................................................................................85
Bảng 3. 4: Thứ nguyên của các đại lượng trong bài toán xác định năng suất xẻ ΠS . .86
Bảng 4. 1: Hệ số không đồng đều vận tốc góc của trục II ......................................115
Bảng 4. 2: Sai lệch giữa lý thuyết và thực nghiệm về biên độ rung ngang lớn nhất với
sức căng ban đầu S0 thay đổi...................................................................................116
Bảng 4. 3: Tổng hợp kết quả xử lý 30 thí nghiệm thăm dò ....................................119
Bảng 4. 4: Tổng hợp kết quả xử lý 30 thí nghiệm thăm dị ....................................120
Bảng 4. 5: Miền biến thiên của các tham số ảnh hưởng và các đại lượng mã hóa πi .127
Bảng 4. 6: Giá trị định thức H(Y) tai điểm dừng ....................................................131
Bảng 4. 7: Giá trị tối ưu của các thông số ảnh hưởng .............................................132
Bảng 4. 8: Năng suất xẻ tính theo chiều dày ván ....................................................133
Bảng 4. 9: Bảng giá trị tối ưu một số thơng số của cưa vịng và thơng số cơng nghệ
khi xẻ gỗ Tần bì.......................................................................................................133
Bảng 4. 10: Kết quả thực nghiệm theo thông số tối ưu ..........................................134

luan an


xiii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1. 1: Hình ảnh cưa vịng do William Newberry phát minh, 1809 ......................4
Hình 1. 2: Dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động do Italia chế tạo ..................................6
Hình 1. 3: Cưa vịng nằm thiết bị xẻ gỗ lớn phổ biến hiện nay ở Việt Nam ..............8
Hình 1. 4: Cưa vòng đứng sử dụng phổ biến hiện nay ở Việt Nam ............................9
Hình 1.5: Sản phẩm của đề tài cấp nhà nước mã số ĐTĐL-10.16 ...........................10
Hình 1. 6: Sơ đồ hệ thống dây chuyền xẻ gỗ tự động ...............................................19
Hình 1. 7: Mơ hình dây chuyền xẻ gỗ tự động..........................................................19
Hình 1. 8: Sơ đồ cấu tạo của cưa vịng đứng ............................................................20
Hình 2. 1: Sơ đồ quan hệ động học của hệ thống cưa vịng đứng ............................29
Hình 2. 2: Sơ đồ nội lực trong các nhánh cưa vịng ..................................................31
Hình 2.3: Nội lực trong các nhánh lưỡi cưa khi thực hiện chu kỳ cắt ......................34
Hình 2. 4: Sơ đồ động lực học của cưa vịng đứng ...................................................38
Hình 2. 5: Đặc tính của động cơ điện khơng đồng bộ 3 pha .....................................44
Hình 2. 6: Xác định hàm đặc tính cơ của động cơ điện ............................................44
Hình 2. 7: Đồ thị mơ men cản tác dụng lên trục II ...................................................47
Hình 2. 8: Đồ thị thể hiện vận tốc góc và gia tốc góc của trục I và II trong .............50
Hình 2. 9: Đồ thị vận tốc góc trục I dạng bậc tương ứng với dạng lượng giác ........52
Hình 2. 10: Biểu đồ hàm (1-e-115t) .............................................................................53
Hình 2. 11: Đồ thị động lực học của trục I trong giai đoạn chuyển tiếp...................54
Hình 2.12: Đồ thị tương quan ψ (I2) khi xẻ một số loại gỗ .......................................57
Hình 2. 13: Lực tác dụng lên mũi cắt ........................................................................63
Hình 2. 14: Sơ đồ dịch chuyển ngang của nhánh cắt lưỡi cưa vịng đứng ...............64
Hình 2. 15: Sơ đồ tính độ võng tĩnh của dầm chịu uốn ............................................72
Hình 2. 16: Đồ thị rung ngang của lưỡi cưa theo thời gian t(s) ................................73
Hình 2. 17: Biểu đồ tương quan S0(x,q) ....................................................................74
Hình 2. 18: Dạng quỹ đạo của một răng cắt khi xẻ (a,b) ..........................................75
Hình 4. 1: Đầu đo vận tốc góc Encoder ..................................................................102
Hình 4. 2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm đo vận tốc góc trên trục chủ động ....................103

luan an


xiv

Hình 4. 3: Các tenzo điện trở và bộ thu phát khơng dây.........................................104
Hình 4. 4: Sơ đồ ngun lý đo mơ men xoắn trục II ...............................................105
Hình 4. 5: Sơ đồ thực nghiệm đo mô men xoắn của trục II của cưa vịng đứng ....106
Hình 4. 6: Sơ đồ bố trí cảm biến từ đo biên độ rung ngang lưỡi cưa .....................107
Hình 4. 7: Thiết bị đo mấ p mơ bề mă ̣t của ván xẻ ..................................................108
Hình 4. 8: Thiết bị và sơ đồ thí nghiệm đo sức căng ban đầu của lưỡi cưa ............110
Hình 4. 9: Thiết bị đo đa kênh Spider 8 ..................................................................111
Hình 4.10: Quá trình thực nghiệm cưa vịng đứng .................................................112
Hình 4. 11: Máy mài chun dùng MF-1107P .......................................................113
Hình 4. 12: . Kết quả đo thực nghiệm vận tốc góc trên trục II ...............................114
Hình 4. 13: Kết quả đo biên độ rung ngang của lưỡi cưa vịng. .............................116
Hình 4. 14: Kết quả đo Mô men xoắn trên trục chủ động.......................................118
Hình 4. 15: Kết quả đo độ mấp mơ bề mặt ván xẻ ..................................................118
Hình 4. 16: Ảnh hưởng của góc cắt đến chi phí năng lượng riêng Ar ....................121
Hình 4. 17: Ảnh hưởng của góc cắt đến đến độ mấp mơ bề mặt ván......................121
Hình 4. 18: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến chi phí năng lượng riêng Ar ..............122
Hình 4. 19: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến mấp mơ bề mặt gia cơng ...................123
Hình 4. 20: Ảnh hưởng của tốc độ đẩy đến chi phí năng lượng riêng Ar ...............124
Hình 4. 21: Ảnh hưởng của tốc độ đẩy đến đến độ mấp mơ bề mặt ván ................124
Hình 4. 22: Ảnh hưởng của chiều cao mạch xẻ đến chi phí năng lượng riêng Ar ..125
Hình 4. 23: Ảnh hưởng của chiều cao mạch xẻ đến độ mấp mô bề mặt ván .........126

luan an

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
Ngành cưa xẻ gỗ ra đời gắn liền với sự phát triển của xã hội loài người. Đầu
tiên con người chỉ mới biết đẽo, gọt những sản phẩm đồ gỗ thô sơ. Dần dần do sự
phát triển tiến lên không ngừng của xã hội, công cụ lao động ngày càng được đổi mới
sự phát minh của lưỡi cưa ra đời, từ đó sản phẩm gỗ xẻ chiếm một vị trí thích đáng
trong đời sống hằng ngày. Nhất là những năm cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, nhờ phát
minh ra máy móc hiện đại, đã thúc đẩy mạnh bước tiến của ngành chế biến gỗ, từ thủ
công chuyển sang sản xuất cơ giới hóa tự, động hóa. Sự tiến bộ kỹ thuật trong những
năm gần đây đã cho ra đời những thiết bị cưa xẻ có năng suất cao như: Cưa sọc, máy
liên hợp phay xẻ, cưa vòng kiểu ghép bộ..., đặc biệt trong số đó là dây chuyền xẻ gỗ
có lập trình và điều khiển tự động, nhằm nâng cao năng suất, tăng tỷ lệ lợi dụng và
tạo ra ván xẻ có chất lượng tốt hơn.
Ở Việt Nam các thiết bị xẻ gỗ cịn lạc hậu, có nhiều nhược điểm, đa số là làm
thủ công và bán tự động từ đó năng suất lao động, chất lượng sản phẩm và hiệu quả
kinh tế thấp. Trong khi đó Việt Nam đang thực hiện hội nhập cộng đồng kinh tế
Asean, hiệp định TPP, hiệp định FTA, nếu các doanh nghiệp Việt Nam không đổi
mới công nghệ và thiết bị trong chế biến gỗ thì sản phẩm của doanh nghiệp Việt Nam
khó khăn cho hội nhập và phát triển, lúc đó nhiều doanh nghiệp Việt Nam khơng cạnh
tranh được.
Trên thế giới có nhiều nước đã nghiên cứu, chế tạo ra dây chuyền xẻ gỗ tự động
và đã đưa vào sử dụng trong sản xuất chế biến gỗ như Cộng hòa Liên bang Đức, Italia,
Nhật Bản .....Nhưng do bản quyền nên các công trình nghiên cứu chế tạo hệ thống dây
chuyền sản xuất gỗ tự động chưa được công bố rộng rãi. Riêng ở Việt Nam các cơng
trình nghiên cứu về thiết bị cưa xẻ gỗ tự động rất hạn chế và chưa được cơng bố.
Từ những vấn đề cịn tồn tại nêu trên, năm 2016 Bộ Khoa học và Công nghệ
đã giao cho Trường Đại học Lâm nghiệp chủ trì đề tài cấp nhà nước về “ Nghiên cứu,
thiết kế, chế tạo dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động năng suất 3 -4 m3/h gỗ thành

phẩm ” mã số ĐTĐL.CN-10/16. Đề tài đã thiết kế chế tạo ra dây chuyền xẻ gỗ tự

luan an


2

động, song đề tài chỉ mới dừng lại ở phần thiết kế chế tạo chế tạo, thử nghiệm một
mơ hình dây chuyền xẻ gỗ tự động, chưa có nghiên cứu về động lực học quá trình xẻ
của cưa và tối ưu các thông số của các thiết bị trong hệ thống.
Trong dây chuyền xẻ gỗ tự động thì cưa vịng đứng là thiết bị quan trọng ảnh
hưởng lớn đến khả năng và hiệu quả làm việc của dây chuyền, việc nghiên cứu tính
tốn tối ưu các thơng số kỹ thuật của cưa vòng đứng nhằm nâng cao năng suất và chất
lượng sản phẩm là rất cần thiết.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, tôi chọn và thực hiện đề tài luận án:
“Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu của cưa vòng đứng trong dây chuyền
xẻ gỗ tự động” .
2. Những đóng góp mới của luận án
- Đã xây dựng đươ ̣c mô hin
̀ h động lực học của cưa vòng đứng, thiế t lâ ̣p và khảo
sát đươ ̣c hê ̣phương trình vi phân chuyển động của cưa vịng và phương trình rung động
của lưỡi cưa. Kết quả khảo sát đã xác định được giá trị một số thơng số hình học, động
học và động lực học làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo cưa vòng đứng.
- Đã xây dựng được cơ sở lý luận về việc thiết lập và giải bài toán tối ưu đa mục
tiêu với nhiều tham số ảnh hưởng, có thể sử dụng cho các bài toán tương tự. Đối với
cưa vòng đứng đã chọn được 6 tham số điều khiển của bài tốn tối ưu có 2 mục tiêu,
trong đó sử dụng phương pháp đồng dạng và thứ nguyên để xây dựng hàm tương quan.
Theo phương pháp này đã giảm được hơn 4 lần số thí nghiệm cơ bản, do đó giảm chi
phí thực nghiệm để có thể thực hiện được, mà vẫn đảm bảo cả 6 tham số biến đổi ở
các mức cần thiết.

- Đã xây dựng đươ ̣c mô hin
̀ h nghiên cứu thực nghiê ̣m đô ̣ng lực ho ̣c, đã xác
đinh
̣ đươ ̣c mô ̣t số thông số đô ̣ng lực ho ̣c của cưa vòng đứng phu ̣c vu ̣ cho bài toán
khảo sát và kiể m chứng mô hin
̀ h tin
́ h toán lý thuyế t đã lâ ̣p.
- Bằng nghiên cứu thực nghiệm đề tài luận án đã xác định được giá trị của các
thơng số khi xẻ cho gỗ Tần bì là: Sức căng ban đầu S0 = 1867 (N), vận tốc cắt v = 55
(m/s), vận tốc đẩy uc = 0,123(m/s), góc cắt δ = 58 (độ), chiều cao mạch xẻ H = 44
(cm) tương ứng với đường kính gỗ d = 62 (cm). Với các thơng số trên thì chi phí năng

luan an


3

lượng riêng Ar min = 1,72kWh/m2 và độ mấp mô bề mặt ván xẻ Ramin = 0,173mm,
năng suất trung bình cần xẻ Πv= 3,12 (m3/h) ˃ [Πv] = 3(m3/h), thỏa mãn yêu cầu của
đề tài.
3. Ý nghiã khoa ho ̣c của những kế t quả nghiên cứu của đề tài luâ ̣n án
- Từ hệ phương trình động lực học lâ ̣p đươ ̣c, tiế n hành khảo sát ra được đồ thị
vận tốc và gia tốc, xác định được hệ số khơng đồng đều (ψ) của vận tốc góc, hệ số
động lực học (kđ). Khảo sát ảnh hưởng của mơ men qn tính bánh đà (Ibđ) đến hệ số
khơng đồng đều, hệ số động lực học. Khảo sát ảnh hưởng của lực căng lưỡi cưa (S0)
đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng mạch xẻ. Kết quả khảo sát đã xây dựng
được biểu đồ tương quan giữa Ibđ với ψ, và bảng S0 với lực cản cắt riêng của từng loại
gỗ (Kc). Đó là cơ sở khoa học cho việc xác định giá trị hợp lý một số tham số của cưa
vịng đứng .
- Từ phương trình rung động của lưỡi cưa, tiến hành khảo sát ra được đồ thị,

xác định được biên độ rung động ngang của lưỡi làm cơ sở đánh giá chất lượng bề
mặt ván xẻ.
- Vận dụng lý thuyết đồng dạng và thứ nguyên trong nghiên cứu thực nghiệm
đã xây dựng được phương pháp tổng quát để lập và giải bài toán tối ưu hóa các thơng
số của cưa vịng đứng. Phương pháp này có thể sử dụng cho các bài tốn có nhiều
tham số ảnh hưởng tương tự trong kỹ thuật.
4. Ý nghiã thực tiễn của đề tài luâ ̣n án
- Kết quả nghiên cứu của luận án được sử dụng cho việc thiết kế, chế tạo và
hồn thiện cưa vịng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động do đề tài cấp nhà nước mã
số ĐTĐL.CN-10/16 thiết kế chế tạo.
- Những kết quả của luận án có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các đơn
vị nghiên cứu, những đơn vị chế tạo cưa vòng đứng.

luan an


4

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về cưa vòng xẻ gỗ ở trên thế giới
Sản xuất gỗ xẻ bằng cơ giới
được bắt đầu từ đầu thế kỷ XIV ở Châu
Âu, cụ thể như cưa sọc đầu tiên được
sử dụng từ những năm 1348, sau đó
đến những năm 1777 các máy cưa đĩa
được suất hiện và sử dụng. Các máy
cưa vòng đứng phát minh đầu tiên vào
năm 1809 do William Newberry người
Anh theo tài liệu [40], [52], [55] như

hình 1.1. Tuy nhiên, trong quá trình
làm việc của cưa bề mặt bánh đà không
được bon mê và kỹ thuật nối hai đầu
lưỡi cưa thành một vịng khép kín chưa

Hình 1. 1: Hình ảnh cưa vịng do
William Newberry phát minh, 1809

được hợp lý dẫn đến lưỡi cưa bị đứt và
tuột liên tục trong quá trình hoạt động.
Đến năm 1846, một nữ kỹ sư người Pháp Anne Paulin Crepin đã phát minh
ra phương pháp hàn cho lưỡi cưa, do vậy về cơ bản đã khắc phục được hiện tượng
đứt lưỡi cưa trong quá trình làm việc.
Theo Roland Johnson đề cập trong tài liệu [55], khơng lâu sau đó một nhà
sản xuất cưa A. Perin người Pháp đã mua bản quyền phương pháp hàn lưỡi cưa trên
của Crepin. Ông đã kết hợp phương pháp hàn này với vật liệu hợp kim thép và kỹ
thuật gia nhiệt trước để tạo ra lưỡi cưa vịng hiện đại đầu tiên. Từ đó cưa vịng được
dùng ngày càng phổ biến và trở thành thiết bị không thể thiếu trong các xưởng chế
biến gỗ được trang bị cơ giới hóa để thay thế dần cưa đĩa và cưa sọc.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các thiết bị chế biến cũng
được nghiên cứu cải tiến, trong những năm 1970- 1990 thiết bị xẻ gỗ đã được nghiên

luan an


5

cứu cải tiến để tăng tỷ lệ cơ giới hóa lên, khâu đẩy gỗ đã được cơ giới hóa, một số
loại cưa sọc đã có hệ thống rulơ để đẩy gỗ tự động, một số loại cưa vịng đứng có hệ
thống đẩy gỗ bằng cáp kéo. Giai đoạn này thiết bị xẻ gỗ đã được bán tự động. Tuy

nhiên, một số khâu công việc trong công nghệ xẻ gỗ vẫn chưa được giải quyết như
q trình xoay gỗ, tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu, vam kẹp gỗ [40].
Những năm đầu thế kỷ 21 thiết bị cưa xẻ gỗ đã được tự động hóa các khâu từ
khâu đưa gỗ lên bằng tải đến khâu vam kẹp gỗ, lập bản đồ xẻ tối ưu, quá trình xẻ và
lấy gỗ ra đều được tính tốn lập trình tự động hóa theo chương trình. Ưu điểm nổi bật
của thiết bị xẻ gỗ tự động là: Năng suất xẻ cao, chất lượng sản phẩm cao, giảm công
lao động, tỷ lệ thành phẩm cao.
Hiện nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, những tiến bộ trong cơ
giới hóa và tự động hóa đã từng bước được các nhà sản xuất tích hợp vào trong thiết
bị cưa vòng, đặc biệt là hệ thống cưa vòng đứng như sử dụng hệ thống thủy lực và
động cơ servo trong các cơ cấu chuyển động, ứng dụng cơng nghệ laser, lập trình và
điều khiển tự động, nhằm nâng cao năng suất, tăng tỷ lệ lợi dụng và tạo ra ván xẻ có
chất lượng tốt hơn theo Andreas Malmer, 2011 [35].
Theo các tài liệu [35]; [43], hiện nay tại các nhà máy chế biến gỗ ở một số
nước phát triển như Đức, Italia, Nhật Bản đều sử dụng dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự
động, trên thực tế có nhiều cơng ty, hãng chế tạo dây chuyền xẻ gỗ tự động, điển hình
là dây chuyền xẻ gỗ tự động nhãn hiệu Bongioanmi do Italia sản xuất. Hệ thống xẻ là
cưa vịng đứng có bộ phận định hướng để hạn chế dao động của lưỡi, có hệ thống quét
tia laser xác định kích thước cây gỗ để phần mềm tự động tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu,
hệ thống tự động xoay khúc gỗ để đạt được vị trí xẻ tối ưu, hệ thống xẻ và lấy ván xẻ
hoàn toàn tự động. Đây là dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động hiện đại cho năng suất, chất
lượng sản phẩm và tỷ lệ gỗ thành phẩm cao.
Italia là quốc gia có ngành cơng nghiệp chế tạo hệ thống cưa xẻ tự động rất
phát triển. Hiện nay có nhiều dây chuyền xẻ gỗ được chế tạo ở Italia như hãng cưa
Bongioanmi, đây là hãng chế tạo hệ thống dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động nổi tiếng
hiện nay, dây chuyền thiết bị này chưa có hệ thống quét tia laser (scans 3D) để tự động
xoay trở gỗ theo vị trí tối ưu, dây chuyền này cho chất lượng và tỷ lệ thành phẩm rất
cao, vốn đầu tư dây chuyền khá đắt.

luan an

6

Cộng hòa Liên bang Đức là nước chế tạo ra nhiều dây chuyền thiết bị xẻ gỗ
tự động với công nghệ hiện đại, sử dụng tay robot để xoay trở gỗ, sử dụng tia laser
qt hình dạng và kích thước cây gỗ sau đó phầm mềm tự động tính tốn lập bản đồ
xẻ tối ưu điều khiển hệ thống xoay trở gỗ và xẻ theo chương trình đã được thiết lập.
Hãng cưa được sử dụng rộng rãi đó là Moehringer - Canali, đây là hãng cưa đã ứng
dụng công nghệ qt tia laser (scans 3D) vào hệ thống tính tốn lập bản đồ xẻ tối ưu,
chất lượng ván xẻ của dây chuyền thiết bị này rất cao, tuy nhiên hệ thống dây chuyền
thiết bị xẻ gỗ tự động này có vốn đầu tư rất đắt khoảng 1 triệu USD.
Một số công ty của Pháp cũng đã chế tạo và đưa ra thị trường dây chuyền
thiết bị xẻ gỗ tự động, dây chuyền thiết bị được sử dụng nhiều là hãng cưa LBL
Brenta, dây chuyền này khơng có hệ thống rọc rìa và xẻ lại, khơng có hệ thống qt
tia laser (scans 3D) để tự động xoay trở gỗ tìn vị trí xẻ tối ưu.
Trên hình 1.2 là dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động nhãn hiệu Bongioanmi do
Italia chế tạo hiện được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và Nam Mỹ.

Hình 1. 2: Dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động do Italia chế tạo
Như vậy việc nghiên cứu công nghệ và thiết kế chế tạo dây chuyền thiết bị
xẻ gỗ tự động trên thế giới đã đạt được thành tựu to lớn, đã góp phần nâng cao năng
suất chất lượng và tỷ lệ thành phẩm. Song dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động có vốn
đầu tư lớn, kỹ thuật sử dụng phức tạp và phụ thuộc vào đối tượng gỗ của mỗi nước,

luan an


7

mỗi quốc gia, khi áp dụng vào mỗi nước cần có nghiên cứu cho phù hợp với đối tượng
gỗ cần xẻ và vốn đầu tư cũng như trình độ của công nhân vận hành dây chuyền thiết
bị.
1.2. Tổng quan về cưa vòng xẻ gỗ ở Việt Nam
Theo số liệu của hiệp hội chế biến gỗ, hiện nay ở Việt Nam có khoảng 3900
nhà máy chế biến gỗ và có hàng vạn xưởng chế biến gỗ của các công ty, doanh nghiệp
và hộ gia đình. Các đơn vị chế biến này đã tạo công việc ổn định cho hàng triệu lao
động, kim ngạch xuất đồ gỗ và các sản phẩm từ gỗ. Tính đến hết năm 2020, kim
ngạch xuất khẩu gỗ và các sản phẩm gỗ của Việt Nam đạt 12,3 tỷ USD, tăng 16,2%
so với năm 2019, giá trị lâm sản xuất siêu đạt trên 10 tỷ USD - cao nhất từ trước đến
nay, tiếp tục đứng trong 10 nhóm sản phẩm xuất khẩu chủ lực của Việt Nam [33].
Việt Nam hàng năm khai thác khoảng 10 triệu m3 gỗ từ rừng trồng để phục vụ
cho nhu cầu của nền kinh tế quốc dân, trong đó 0,5 triệu m3 gỗ nhỏ phục vụ cho sản
xuất bột giấy, 6,5 triệu m3 gỗ nhỏ sử dụng để băm dăm gỗ xuất khẩu, số còn lại
khoảng 3 triệu m3 gỗ lớn đưa vào chế biến tạo ra các sản phẩm phục vụ trong xây
dựng và đồ gỗ xuất khẩu. Ngoài ra hàng năm Việt Nam còn nhập khẩu khoảng 4,5-5
triệu m3 gỗ từ các nước phục vụ cho sản xuất đồ gỗ xuất khẩu. Như vậy khối lượng
gỗ tròn cần xẻ là rất lớn khoảng 7,5- 8 triệu m3 gỗ (bao gồm gỗ rừng trồng trong nước
và gỗ nhập khẩu)[34].
Trong công nghệ chế biến gỗ, khâu sản xuất gỗ xẻ (từ gỗ tròn ra gỗ ván và gỗ
thanh) là khâu đầu và rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến năng suất chất lượng và tỷ lệ
lợi dụng gỗ, từ đó ảnh hưởng lớn đến giá thành sản phẩm và hiệu quả kinh tế. Hiện
nay ở Việt Nam, 95% q trình xẻ gỗ trịn ra gỗ ván được thực hiện bằng cưa vòng
nằm và cưa vịng đứng.
Loại cưa vịng nằm (hình 1.3) hiện đang được sử dụng ở Việt Nam đa phần
vẫn đẩy máy cưa và vam kẹp gỗ đều bằng thủ cơng, nó có ưu điểm là đơn giản, vốn
đầu tư thấp, song loại cưa này có nhiều nhược điểm là lao động nặng nhọc, năng suất
xẻ thấp: Nếu xẻ gỗ nhỏ rừng trồng đạt khoảng 2-2,5m3/ca gỗ thành phẩm, nếu xẻ gỗ
nhập khẩu đạt 3-4 m3/ca ván thành phẩm. Một tồn tại nữa của xẻ gỗ bằng cưa vòng

luan an


8

nằm là độ mấp mô bề mặt tấm ván xẻ lớn, độ lượn sóng của tấm ván xẻ cao, từ đó tỷ
lệ lợi dụng gỗ thấp (độ dư gia cơng lớn), chiều rộng mạch xẻ lớn (gỗ biến thành mùn
cưa nhiều).

Hình 1. 3: Cưa vịng nằm thiết bị xẻ gỗ lớn phổ biến hiện nay ở Việt Nam
Hiện nay ở Việt Nam, một số cơng ty cơ khí đã cải tiến cưa vanh thành cưa
vịng đứng (hình 1.4) để xẻ gỗ nhỏ rừng trồng, thiết bị có vốn đầu tư thấp khoảng 40
triệu đồng/máy. Hoạt động của loại cưa vòng đứng này là gỗ tròn phải cắt thành khúc
ngắn từ 0,5- 1,2m, sau đó người cơng nhân phải đưa khúc gỗ lên mặt bàn xẻ, sau đó
dùng tay đẩy khúc gỗ vào lưỡi cưa, người thứ 2 bên đối diện kéo khúc gỗ, như vậy
để xẻ được thì phải có 2 công nhân. Loại cưa cải tiến này phù hợp với xẻ từ gỗ ván
ra gỗ thanh. Nếu xẻ từ gỗ trịn ra gỗ thanh thì năng suất đạt khoảng 0,1m3/h gỗ thanh
và sử dụng 3 lao động. Tồn lại lớn nhất của loại thiết bị này là công nhân lao động
rất nặng nhọc, hay xẩy ra tai nạn lao động, tuy nhiên loại cưa vòng đứng cải tiến này
khi xẻ gỗ nhỏ cho năng suất và tỷ lệ thành khí cao hơn cưa vịng nằm.

luan an


9

Hình 1. 4: Cưa vịng đứng sử dụng phổ biến hiện nay ở Việt Nam
Với cưa vòng nằm và cưa vanh cải tiến thành cưa vòng đứng ở trên ta thấy ở
Việt Nam vẫn được sử dụng là đa số, tuy nhiên chất lượng và năng suất thấp và không
an tồn trong q trình hoạt động, do đó các phân xưởng sản xuất những năm gần đây

đã sử dụng dây chuyền xẻ tự động, tất cả các khâu từ vam kẹp, xoay lật gỗ đều được
tự động sẽ làm tăng năng suất và chất lượng, đồng thời đảm bảo an tồn khi vận hành.
Cưa vịng xẻ gỗ ở Việt Nam hiện nay còn rất nhiều tồn tại như đã phân tích ở trên,
loại thiết bị này chỉ phù hợp với điều kiện sản xuất nhất định, đó là sản xuất nhỏ lẻ sản
phẩm tự cung tự cấp. Chúng ta đang hội nhập ngày càng sâu rộng với khu vực và thế giới
thì các thiết bị xẻ gỗ cần phải có đổi mới để hội nhập và phát triển. Việc đổi mới công nghệ
và thiết bị trong chế biến các sản phẩm nơng lâm sản nói chung và trong cơng nghệ chế
biến gỗ nói riêng được Chính phủ rất quan tâm ưu tiên phát triển để các doanh nghiệp chế
biến gỗ Việt Nam hội nhập khu vực Asean và hiệp định TPP vào năm 2016.
Để tăng năng suất, chất lượng sản phẩm gỗ, giảm chi phí năng lượng, đặc biệt
là phù hợp với cơ sở sản xuất và loại gỗ ở nước ta, cần phải nghiên cứu chế tạo ra một
hệ thống dây chuyền tự động đưa vào dùng trong quá trình sản xuất ở nước ta đó là
việc rất cấp thiết.
Do đó việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo dây chuyền thiết bị
xẻ gỗ tự động năng suất 3-4 m3/h gỗ thành phẩm" được đặt ra nhằm đáp ứng được yêu

luan an


10

cầu cấp bách về dây chuyền thiết bị xẻ gỗ hiện nay ở Việt Nam như hình 1.5, theo tài
liệu [21].
Hệ thống xẻ gỗ tự động do đề tài chế tạo mặc dù đã hoàn thành, nhưng để áp
dụng rộng rãi trong thực tế thì cần nghiên cứu tối ưu để phù hợp hơn với thực tế sản xuất.

Hình 1.5: Sản phẩm của đề tài cấp nhà nước mã số ĐTĐL-10.16
Trong q trình tính tốn, thiết kế cưa vịng đứng xẻ gỗ tự động, đề tài cấp
quốc gia [29] mới chỉ tính tốn giá trị các thơng số cơ bản của cưa dựa trên điều kiện
làm việc và điều kiện bền, chưa xét đến hiệu quả làm việc của máy do đó cần tiến

hành tính tốn, bổ sung để đưa ra được các giá trị tối ưu nhất đáp ứng yêu cầu tăng
năng suất xẻ, giảm chi phí năng lượng, nhưng vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm và
an toàn trong những giới hạn cho phép. Đó là vấn đề cần được nghiên cứu trong luận
án này.
1.3. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu về rung động của lưỡi cưa vòng
đứng xẻ gỗ trên thế giới
Rung động của lưỡi cưa trong q trình xẻ có ảnh hưởng lớn đến chất lượng
mạch xẻ và hiệu suất cắt, nên ngay từ những năm đầu của q trình nghiên cứu hình
thành cưa vịng đứng, đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu đề cập đến như:
Rung động của lưỡi cưa thuộc về một loại rung động đặc biệt, được gọi là rung
động lưỡi cưa di chuyển theo trục, lần đầu tiên được Rudolf Skutch đề cập đến vào

luan an