Xác định một số thông số tối ưu của xích cưa xăng khi cắt ngang gỗ rừng trồng

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-----------------------

NGUYỄN NHƯ TÙ NG

XÁC ĐINH
̣ MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA XÍ CH CƯA XĂNG
KHI CẮT NGANG GỖ RỪNG TRỒNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiế t bi cơ
̣ giới hóa nông lâm nghiêp̣
Mã số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN VĂN QUÂN

HÀ NỘI - 2010


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------

NGUYỄN NHƯ TÙ NG

XÁC ĐINH
̣ MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA XÍ CH CƯA XĂNG
KHI CẮT NGANG GỖ RỪNG TRỒNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2010


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Sau hai mươi năm thực hiện đường lối đổi mới, Việt Nam có sự thay
đổi sâu sắc và toàn diện về mặt kinh tế và xã hội. Cùng với sự tăng trưởng
kinh tế nói chung, ngành lâm nghiệp cũng có những thay đổi cơ bản. Tài
nguyên rừng phong phú và đa dạng của Việt Nam sau một thời gian suy giảm
đang được phục hồi. Năm 2003 đạt tỷ lệ che phủ 36,1% diện tích lãnh thổ,
trong đó rừng tự nhiên: 10.004.709ha chiếm 82,7% và rừng trồng: 2.089.809
ha chiếm 17,3%. Tổng trữ lượng gỗ là 782 triệu m3, trong đó rừng tự nhiên:
751,4 triệu m3 chiếm 96% và rừng trồng 30,6 triệu m3 chiếm 4%. Diện tích
rừng trồng hàng năm không ngừng tăng lên, từ năm 1999 đến nay tăng bình
quân 69.000 ha/năm tương đương 0,9% độ che phủ toàn quốc, trong khi đó
diện tích rừng toàn thế giới giảm trung bình 9,391 triệu ha/năm tương đương
0,2 % che phủ [1], [2].
Cùng với sự phát triển của đấ t nước, đời sống kinh tế của nhân dân tăng
nhanh làm cho nhu cầu về gỗ ngày càng cao. Diện tích rừng trồng đang phát
triển mạnh chủ yế u phu ̣c vu ̣ cho nhu cầu về gỗ nguyên liệu giấy và ván nhân

tạo, mô ̣t phầ n làm gỗ nguyên liêụ để làm hàng xuấ t khẩ u. Gỗ nguyên liệu để
làm hàng xuất khẩu của nước ta, từ năm 2000 trở lại đây phần lớn phải nhập
khẩu từ nước ngoài. Năm 2003 đã nhập trên 250 triệu USD gỗ và phụ liệu gỗ,
năm 2004 nhập 700 triệu USD tương đương 2,5 triệu m3 gỗ tròn, gỗ xẻ, ván
nhân tạo từ 20 nước trên thế giới [1], [3].
Hiê ̣n nay, ngành khai thác gỗ nguyên liêụ giấ y và ván nhân ta ̣o đang
từng bước đươ ̣c cơ giới hóa, hiêṇ đa ̣i hóa. Với điề u kiê ̣n điạ hiǹ h trồ ng rừng
nguyên liêụ ở nước ta tương đố i dố c, nhấ t là ở miề n bắ c, viê ̣c đưa các máy
móc, thiế t bi ̣ cơ giới vào sản xuấ t còn ha ̣n chế . Thiế t bi ̣ cơ giới đươ ̣c đưa vào
sử du ̣ng chủ yế u trong khâu khai thác gỗ rừng trồ ng là cưa xăng. Hầ u hế t các


2

loa ̣i cưa xăng đưa vào sử du ̣ng đươ ̣c nhâ ̣p khẩ u từ các nước: Thu ̣y Điể n, My,̃
Liên Xô, …. Các loa ̣i cưa này thường đươ ̣c nghiên cứu và sử du ̣ng trong điề u
kiêṇ và đă ̣c điể m của nước sản xuấ t, khi sử du ̣ng cưa xăng ở nước ta (với đă ̣c
điể m về điề u kiê ̣n làm viê ̣c, tính chấ t gỗ,.. khác với những quố c gia sản xuấ t
ra cưa xăng) các loa ̣i cưa xăng này vẫn hoa ̣t đô ̣ng bình thường. Tuy nhiên,
chưa có những nghiên cứu, đánh giá để kiể m tra chế đô ̣ và các thông số làm
viêc̣ tố i ưu khi sử du ̣ng cưa xăng ở nước ta. Để cưa xăng làm viêc̣ tố t với từng
loa ̣i gỗ, trong từng điề u kiê ̣n cu ̣ thể của nước ta đảm bảo năng suấ t cao, chi
phí năng lươ ̣ng thấ p thì viê ̣c nghiên cứu cu ̣ thể và chi tiế t hơn về các thông số
tố i ưu của cưa xăng khi hoa ̣t đô ̣ng là cầ n thiế t.
Chính vì vậy, kế t thúc khóa đào ta ̣o thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành kỹ
thuật máy và thiế t bi ̣ cơ giới hóa nông lâm nghiệp, được sự đồng ý của Ban
chủ nhiệm Khoa sau đại học Trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện luận
văn tốt nghiệp với đề tài: “Xác đi ̣nh một số thông số tố i ưu của xích cưa xăng
khi cắ t ngang gỗ rừng trồ ng”.
Mục tiêu của luâ ̣n văn: Xây dựng đươ ̣c mố i quan hê ̣ của các yếu tố

đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi cắ t ngang gỗ rừng trồ ng bằ ng
xích cưa xăng. Từ đó xác định tri ̣ số tối ưu của mô ̣t số thông số kỹ thuâ ̣t trên
xích cưa xăng khi cắ t ngang gỗ rừng trồ ng để đạt được năng suất cao và chi
phí năng lượng riêng nhỏ nhất.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nghiên cứu về cưa xăng để chă ̣t ha ̣
1.1.1. Khái quát về tin
̀ h hin
̀ h nghiên cứu áp du ̣ng cưa xăng vào chă ̣t ha ̣ gỗ
Cưa xăng là thiế t bi ̣ chă ̣t ha ̣ cầ m tay đươ ̣c sử du ̣ng rô ̣ng raĩ trong công
nghê ̣ khai thác gỗ. Công du ̣ng chủ yế u của cưa xăng là chă ̣t ha ̣, cắ t cành, cắ t
ngo ̣n, cắ t khúc gỗ, ngoài ra còn có thể sử du ̣ng vào mô ̣t số công viêc̣ khác như
xẻ gỗ, chă ̣t ha ̣ tre. Theo kế t quả nghiên cứu của tổ chức Nông Lương thế giới
FAO [21], [22], từ các nước phát triể n như: Phầ n Lan, Thu ̣y Điể n đế n các
nước đang phát triể n như Malaysia, Inđônêxia,…đề u sử du ̣ng cưa xăng là
thiế t bi ̣ chính để chă ̣t ha ̣ gỗ. Cưa xăng có rấ t nhiề u các ưu điể m so với các
thiế t bi ̣khác như: Kích thước go ̣n nhe ̣, dễ sử du ̣ng, vố n đầ u tư it́ , tiń h cơ đô ̣ng
cao (có thể di chuyể n và làm viê ̣c trên nhiề u loa ̣i điạ hình khác nhau,…) Theo
[30], tỷ lê ̣ chă ̣t ha ̣ gỗ bằ ng cơ giới ở Phầ n Lan là 98% trong đó tỷ lê ̣ chă ̣t ha ̣
bằ ng cưa xăng là 70% còn 28% là sử du ̣ng máy chă ̣t ha ̣ liên hơ ̣p. Đố i với
Brazil tỷ lê ̣ chă ̣t ha ̣ bằ ng cơ giới là 90% trong đó 80% chă ̣t ha ̣ bằ ng cưa xăng
còn 10% sử du ̣ng máy chă ̣t ha ̣ liên hơ ̣p. Theo tài liêụ [25], [26] “Sổ tay về
công nghê ̣ thích hơ ̣p trong các hoa ̣t đô ̣ng Lâm nghiê ̣p ở các nước đang phát
triể n”, đố i với Malaysia, Philippine, Thái Lan tỷ lê ̣ chă ̣t ha ̣ bằ ng cưa xăng là
90% còn 10% là chă ̣t ha ̣ bằ ng thủ công.

Mô ̣t số nước đang phát triể n ở Châu Phi: Ethiopia, Tanzania, Zimbabwe
[31] tỷ lê ̣ chă ̣t ha ̣ gỗ bằ ng cưa xăng là 70% còn 30 % là chă ̣t ha ̣ bằ ng thủ công.
Có rấ t nhiề u công trình nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh rằ ng chă ̣t ha ̣ gỗ
bằ ng cưa xăng giảm thiể u tác đô ̣ng xấ u đế n môi trường sinh thái hơn là chă ̣t ha ̣
bằ ng máy chă ̣t ha ̣ liên hơ ̣p. Kế t quả nghiên cứu so sánh giữa chă ̣t ha ̣ bằ ng thủ
công, chă ̣t ha ̣ bằ ng cưa xăng và bằ ng máy chă ̣t ha ̣ liên hơ ̣p trong viê ̣c khai thác


4

rừng trồ ng ở Phầ n Lan [25], đã khẳ ng đinh
̣ rằ ng chă ̣t ha ̣ bằ ng cưa xăng thì chi
phí nhỏ nhấ t, ít ảnh hưởng đế n môi trường nhấ t.
Ở Viê ̣t Nam, trong cơ giới hóa khâu chă ̣t ha ̣ cũng sử du ̣ng cưa xăng là
chủ yế u, không sử du ̣ng máy chă ̣t ha ̣ liên hơ ̣p đươ ̣c vì điạ hình phức ta ̣p, rừng
phân tán, điề u kiê ̣n kinh tế còn khó khăn. Viê ̣c sử du ̣ng cưa xăng để chă ̣t ha ̣
gỗ ở nước ta đã có từ những năm 1960, theo số liê ̣u điề u tra tỷ lê ̣ chă ̣t ha ̣ bằ ng
cưa xăng chiế m 70% còn 30% là chă ̣t ha ̣ bằ ng thủ công.
Trong quá triǹ h nghiên cứu hoàn thiê ̣n cưa xăng mô ̣t số nước phát triể n
như: Thu ̣y Điể n, Đức, My,̃ … đã thu đươ ̣c những thành tựa to lớn và đã đươ ̣c
công bố trong nhiề u công trình [29], [38]. Hiê ̣n nay, nhiề u hañ g cưa nổ i tiế ng
sản xuấ t cưa có chấ t lươ ̣ng cao với số lươ ̣ng hàng triê ̣u chiế c mỗi năm, như
các hañ g Husqvarna của Thu ̣y Điể n, Stihl của Đức, Mc culloch và Homelite
của My,̃ Echo của Nhâ ̣t Bản,….Từ những năm 1980 các nhà chế ta ̣o đã ứng
du ̣ng nhiề u thành tựu khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t để chế ta ̣o ra các loa ̣i cưa có tính
năng ưu viê ̣t hơn như hê ̣ thố ng điê ̣n đã chuyể n từ đánh lửa má vít sang đánh
lửa bán dẫn, mô ̣t số chi tiế t làm bằ ng thép đươ ̣c thay bằ ng hơ ̣p kim hoă ̣c bằ ng
nhựa tổ ng hơ ̣p nên tro ̣ng lươ ̣ng của cưa giảm xuố ng còn 6 - 7 kg, rung đô ̣ng
và tiế ng ồ n cũng đươ ̣c nghiên cứu giảm xuố ng.
Tóm la ̣i: Cưa xăng đã đươ ̣c các nhà khoa ho ̣c và các hañ g sản xuấ t

nghiên cứu và hoàn thiêṇ về kế t cấ u, tro ̣ng lươ ̣ng, công suấ t, tiế ng ồ n và rung
đô ̣ng. Tuy nhiên, khi áp du ̣ng với đố i tươ ̣ng là gỗ rừng trồ ng ở nước ta cầ n
phải có những nghiên cứu cu ̣ thể để đánh giá chính xác khả năng áp du ̣ng
đồ ng thời đưa ra hướng nghiên cứu bổ sung hoàn thiê ̣n cưa xăng.
1.1.2. Mô ̣t số nghiên cứu trong quá trin
̀ h sử du ̣ng cưa xăng trên thế giới
Khi sử du ̣ng cưa xăng vào mô ̣t điề u kiêṇ làm viê ̣c cu ̣ thể cầ n thiế t phải
có những nghiên cứu để đảm bảo các yêu cầ u về kỹ thuâ ̣t đồ ng thời đem la ̣i
hiêụ quả kinh tế cao. Tác giả Cunha-IA trong công trình [20], đã nghiên cứu


5

ảnh hưởng của rung đô ̣ng và tiế ng ồ n đế n năng suấ t lao đô ̣ng, kế t quả nghiên
cứu cho thấ y tiế ng ồ n và rung đô ̣ng của cưa xăng càng nhỏ năng suấ t lao đô ̣ng
càng tăng lên, đố i với loa ̣i cưa có tiế ng ồ n lớn hơn 140dba và rung đô ̣ng lớn
hơn 12m/s2 thì năng suấ t giảm 20% so với cưa cùng loa ̣i có rung đô ̣ng và
tiế ng ồ n cho phép.
Năm 1998 FAO đươ ̣c sự giúp đỡ của chính phủ Phầ n Lan đã thực hiêṇ
đề tài: “Đánh giá hiê ̣u quả sử du ̣ng cưa xăng chă ̣t ha ̣ gỗ rừng trồ ng ta ̣i
Zimbabawe” [23], kế t quả nghiên cứu xác đinh
̣ đươ ̣c năng suấ t và giá thành
chă ̣t ha ̣ của mô ̣t số loa ̣i cưa xăng dùng để chă ̣t ha ̣ gỗ rừng trồ ng và khẳ ng đinh
̣
sử du ̣ng cưa Husqvarna 365 cho hiêụ quả nhấ t.
Tác giả Suwala-M trong công triǹ h [33], đã nghiên cứu giá thành chă ̣t
ha ̣ gỗ ở Ba Lan, kế t quả cho thấ y giá thành chă ̣t ha ̣ gỗ bằ ng cưa xăng thấ p hơn
chă ̣t ha ̣ bằ ng máy liên hơ ̣p chă ̣t ha ̣ và thủ công.
Công trình nghiên cứu: “Năng suấ t của cưa xăng khi chă ̣t ha ̣ gỗ rừng
trồ ng ở mô ̣t số lâm phầ n của Nhâ ̣t Bản” [28], tác giả cho thấ y thời gian làm

viêc̣ trong ngày là 366 phút, thời gian di chuyể n là 26%, lươ ̣ng ô xy lớn nhấ t
cầ n thiế t là 2.42 lít/phút, năng suấ t trung bình khoảng 15-18m3/ca. Trong quá
trình nghiên cứu tác giả chưa đề cấ p đế n mô ̣t số yế u tố ảnh hưởng đế n năng
suấ t như xích cưa, rung đô ̣ng và tro ̣ng lươ ̣ng cưa.
Đánh giá về ảnh hưởng của cưa xăng chă ̣t ha ̣ gỗ đế n môi trường sinh
thái có công trình [27], kế t quả nghiên cứu cho thấ y chă ̣t ha ̣ bằ ng cưa xăng
giảm thiể u tác đô ̣ng xấ u đế n môi trường sinh thái hơn so với chă ̣t ha ̣ bằ ng
máy liên hơ ̣p và chă ̣t ha ̣ bằ ng du ̣ng cu ̣ thủ công.
Tác giả Sullman trong công trình [32], đã nghiên cứu sử du ̣ng cưa xăng
để sản xuấ t gỗ xẻ ở Guyana, tác giả đã nghiên cứu phương pháp xẻ, năng suấ t
và chấ t lươ ̣ng ma ̣ch xẻ, tin
́ h toán công suấ t của đô ̣ng cơ. Tác giả cũng đề xuấ t


6

mô ̣t số giải pháp như thay đổ i mô ̣t số thông số của phầ n tử cắ t của xích cưa để
chuyể n từ da ̣ng cắ t ngang sang cắ t do ̣c để nâng cao năng suấ t lao đô ̣ng.
Tóm la ̣i: Đã có nhiề u công trình nghiên cứu trong quá trình sử du ̣ng
cưa xăng để chă ̣t ha ̣ gỗ, do đó cưa xăng không ngừng đươ ̣c cải tiế n, hoàn
thiêṇ cho phù hơ ̣p với đố i tươ ̣ng và điề u kiê ̣n sử du ̣ng.
1.1.3. Mô ̣t số nghiên cứu hoàn thiêṇ xích cưa xăng
Xích cưa là bô ̣ phâ ̣n quan tro ̣ng trong cơ cấ u cắ t của cưa xăng. Theo lý
thuyế t cắ t go ̣t các thông số của răng cắ t ảnh hưởng lớn đế n năng suấ t, tiêu hao
năng lươ ̣ng và chấ t lươ ̣ng ma ̣ch cắ t, do vâ ̣y cùng với viê ̣c hoàn thiêṇ cưa xăng
thì xích cưa xăng cũng ngày càng đươ ̣c nghiên cứu và hoàn thiêṇ hơn. Đố i
tươ ̣ng chủ yế u của cưa xăng là các loa ̣i gỗ cả rừng trồ ng và rừng tự nhiên.
Ở Liên Xô cũ, viê ̣c tính toán hoàn thiê ̣n hê ̣ thố ng cắ t của cưa xăng đã
được các tác giả công bố trong các công trình [35], [38]. Năm 1950 ở Liên Xô cũ
chủ yế u là sử du ̣ng loa ̣i xích cưa có răng cắ t thẳ ng 4 phầ n tử, sau đó cải tiế n

thành loa ̣i xích cưa 8 phầ n tử (loa ̣i xích PC-15M), đă ̣c điể m của loa ̣i xích này là
không có gờ ha ̣n chế ăn gỗ, công du ̣ng chủ yế u là dùng để cắ t ngang cây gỗ, khi
sử du ̣ng để cắ t chéo thân cây thì cho năng suấ t thấ p. Xích cưa PC-15M tiế p tu ̣c
được cải tiế n thành xích cưa “va ̣n năng” có da ̣ng cắ t hình chữ (Γ) và phủ Crom
để tăng đô ̣ cứng vững, chiụ mài mòn, loa ̣i xích này làm viê ̣c tố t trong quá trình
cắ t gỗ dưới bấ t kỳ góc đô ̣ nào đố i với thớ gỗ.
Các nước phát triể n như Thu ̣y Điể n, Canada, My,̃ Đức đã sản xuấ t ra
xích cưa cắ t hỗn hơ ̣p (cắ t ngang, cắ t chéo) thường go ̣i là xích cưa “va ̣n năng”,
răng cắ t có da ̣ng hin
̀ h chữ (Γ) chuyên dùng để chă ̣t ha ̣ gỗ. Trước đây xích cưa
có bước xích và chiề u rô ̣ng của xích lớn, đô ̣ cứng của lưỡi cắ t thấ p nên tiêu
hao công suấ t lớn, năng suấ t thấ p, tuổ i tho ̣ của xích giảm [19].
Năm 1980 xích cưa xăng đã đươ ̣c nghiên cứu và hoàn thiê ̣n về bước
xích, chiề u dầ y xích, các góc cắ t của phầ n tử cắ t [21], [29]. Hiê ̣n nay, tấ t cả


7

các loa ̣i xích cưa xăng chă ̣t ha ̣ gỗ đề u có da ̣ng hiǹ h chữ (Γ). Để hoàn thiê ̣n
xích cưa, các nhà khoa ho ̣c đã sử du ̣ng phương pháp phân tích quá trình cắ t,
dùng phương pháp thực nghiê ̣m để xác đinh
̣ các thông số hình ho ̣c của phầ n
tử cắ t [24].
Tác giả Wang-JingXin, Greene-WD trong công trình [3], đã nghiên cứu
hê ̣ thố ng mô phỏng bằ ng máy tính sự ảnh hưởng lẫn nhau của các bô ̣ phâ ̣n khi
cưa xăng chă ̣t ha ̣ gỗ, nghiên cứu đã tìm ra đươ ̣c các mố i quan hê ̣ giữa yế u tố
lưỡi cắ t đế n công suấ t đô ̣ng cơ. Tác giả sử du ̣ng phương pháp thực nghiê ̣m để
xác đinh
̣ các thông số của lưỡi cắ t, đường kính bánh sao chủ đô ̣ng và đã chỉ ra
nguyên lý thiế t kế bánh sao chủ đô ̣ng hiêṇ thời là không phù hơ ̣p có nhiề u ha ̣n

chế , từ đó đưa ra nguyên lý mới cho viê ̣c cải tiế n thiế t kế bánh sao chủ đô ̣ng.
Kế t luâ ̣n đã chỉ rõ thông số của lưỡi cắ t chỉ phù hơ ̣p với mô ̣t số loa ̣i gỗ.
Tóm la ̣i: Xích cưa xăng chă ̣t ha ̣ gỗ đã đươ ̣c nghiên cứu tương đố i hoàn
thiêṇ về kế t cấ u, các thông số của lưỡi cắ t và đô ̣ cứng, song các công triǹ h chỉ
nghiên cứu trên mô ̣t số loa ̣i gỗ ở đấ t nước sở ta ̣i, các nghiên cứu trên đố i
tươ ̣ng là gỗ rừng trồ ng còn ha ̣n chế .
1.1.4. Nghiên cứu sử du ̣ng cưa xăng ở Viêṭ Nam
Ở Viê ̣t Nam, từ những năm 1960 đã nhâ ̣p mô ̣t số cưa xăng của Liên Xô cũ,
sau đó nhâ ̣p mô ̣t số cưa xăng của Cô ̣ng hòa dân chủ Đức cũ nhằ m nâng cao năng
suấ t lao đô ̣ng trong chă ̣t ha ̣ gỗ. Năm 1979 nước ta nhâ ̣p mô ̣t số loa ̣i cưa Uran 2T và
Uran 2TE của Liên Xô cũ. Trong quá triǹ h sử du ̣ng còn có nhiề u ha ̣n chế do đă ̣c
điể m kỹ thuâ ̣t của máy không phù hợp với điề u kiêṇ điạ hiǹ h và sức khỏe của người
Viê ̣t Nam. Những năm gầ n đây, nước ta đã nhâ ̣p nhiề u loa ̣i cưa xăng có chấ t lượng
tố t như: Cưa Husqvarna, cưa Stihl, cưa Dolmar, …các loa ̣i cưa này có tro ̣ng lượng
nhỏ, đô ̣ rung và tiế ng ồ n thấ p phù hợp với điề u kiêṇ điạ hiǹ h và sức khỏe của người
Viê ̣t Nam. Cưa xăng trở thành thiế t bi ̣ chă ̣t ha ̣ gỗ phổ biế n ở Viêṭ Nam, song viê ̣c
nghiên cứu để sử du ̣ng và hoàn thiêṇ cưa xăng ở Viêṭ Nam còn ha ̣n chế .


8

Tác giả Nguyễn Tro ̣ng Hùng (1985) cùng với Viê ̣n Khoa ho ̣c Lâm
nghiê ̣p đã tiế n hành nghiên cứu khảo nghiêm
̣ 3 loa ̣i cưa xăng: cưa Uran-2 của
Nga, cưa Husqvarna và cưa Partner của Thu ̣y Điể n. Nghiên cứu này đã đưa ra
các kế t luâ ̣n: Cưa xăng của Thu ̣y Điể n có tố c đô ̣ cắ t nhanh hơn, mang vác nhe ̣
nhàng hơn. Mô ̣t đời cưa của Thu ̣y Điể n chă ̣t ha ̣ đươ ̣c khố i lươ ̣ng gỗ lớn gấ p
đôi và tiêu thu ̣ nhiên liêụ bằ ng mô ̣t nửa so với cưa Uran-2 [10]. Nghiên cứu
chỉ tâ ̣p trung trên đố i tươ ̣ng là rừng tự nhiên gỗ lớn, còn các đố i tươ ̣ng khác
thì chưa đề câ ̣p đế n.

Năm 1987 Tổ ng công ty nguyên liêụ giấ y Viñ h Phú phố i hơ ̣p với
chuyên gia Thu ̣y Điể n tiế n hành khảo nghiê ̣m mô ̣t số loa ̣i cưa xăng của hañ g
Husqvarna ở vùng nguyên liê ̣u giấ y Viñ h Phú. Kế t quả đã xác đinh
̣ đươ ̣c năng
suấ t, chi phí nhiên liê ̣u cho mô ̣t số loa ̣i cưa [7]. Quá trình khảo nghiê ̣m chỉ
thực hiêṇ trên hai loài cây là: Ba ̣ch Đàn và cây Bồ Đề còn đố i với cây Keo lá
tràm (Loài cây trồ ng nguyên liê ̣u giấ y phổ biế n hiêṇ nay) thì chưa đươ ̣c tiế n
hành khảo nghiê ̣m.
Năm 1993 Viê ̣n Khoa ho ̣c Lâm nghiêp̣ đã tiế n hành khảo nghiê ̣m cưa
xăng P -70 và tời hai trố ng trong chă ̣t ha ̣ và vâ ̣n xuấ t gỗ Đước ở rừng gâ ̣p mă ̣n
[6], kế t quả cho thấ y có thể áp du ̣ng cưa xăng và tời hai trố ng để khai thác gỗ
Đước rừng gâ ̣p mă ̣n.
Trong tài liê ̣u [15], tác giả Dương Văn Tài đã nghiên cứu tuyể n cho ̣n
mô ̣t số loa ̣i cưa xăng để chă ̣t ha ̣ gỗ rừng trồ ng ở Viêṭ Nam, kế t quả của công
triǹ h đã xây dựng đươ ̣c phương pháp tuyể n cho ̣n thiế t bi ̣ chă ̣t ha ̣, tiế n hành
khảo nghiê ̣m mô ̣t số loa ̣i cưa xăng chă ̣t ha ̣ gỗ rừng trồ ng và lựa cho ̣n ra đươ ̣c
mô ̣t số loa ̣i cưa phù hơ ̣p.
Năm 2005 luâ ̣n án tiế n sỹ của tác giả Dương Văn Tài nghiên cứu và sử
du ̣ng cưa xăng để chă ̣t ha ̣ mô ̣t số loài Tre ở niề m Bắ c Viê ̣t Nam [17], kế t quả
của đề tài đã tiń h toán thiế t kế đươ ̣c da ̣ng xích cưa kiể u mới phù hơ ̣p với quá


9

triǹ h chă ̣t ha ̣ mô ̣t số loa ̣i tre, xác đinh
̣ đươ ̣c các thông số tố i ưu của răng cắ t,
đã xác đinh
̣ đươ ̣c công suấ t của đô ̣ng cơ, … Tuy nhiên đề tài chỉ nghiên cứu
trên đố i tươ ̣ng là mô ̣t số loa ̣i tre ở niề m Bắ c Viêṭ Nam, còn đố i với các đố i
tươ ̣ng khác như: Các loa ̣i gỗ rừng trồ ng phổ biế n làm nguyên liê ̣u giấ y (Keo,

Ba ̣ch Đàn, …) thì chưa đề câ ̣p đế n.
Tóm la ̣i: Ở Viêṭ Nam đã có mô ̣t số công trình nghiên cứu để sử du ̣ng
và hoàn thiêṇ cưa xăng, tuy nhiên các nghiên cứu này mới chỉ dừng la ̣i trên
mô ̣t số đố i tươ ̣ng ha ̣n chế . Cầ n thiế t có những nghiên cứu để sử du ̣ng cưa
xăng trên nhiề u đố i tươ ̣ng khác nhau, để đánh giá và để viê ̣c áp du ̣ng cưa
xăng vào quá trình chă ̣t ha ̣ đa ̣t hiêụ quả cao nhấ t.
1.2. Nghiên cứu về quá trin
̀ h cắ t go ̣t gỗ
1.2.1. Tình hình nghiên cứu về cắ t go ̣t gỗ trên thế giới
Quá trin
̀ h cưa xẻ gỗ là quá triǹ h gia công gỗ bằ ng cơ ho ̣c. Cùng với sự
phát triể n trong gia công gỗ bằ ng cơ ho ̣c, lý thuyế t cắ t go ̣t gỗ đã ra đời và phát
triể n không ngừng. Những người có công trong viê ̣c xây dựng và phát triể n lý
thuyế t cắ t go ̣t gỗ phải kể đế n các nhà bác ho ̣c Xô Viế t như: Giáo sư I.A.
Time, giáo sư P.A. Aphanaxiev, kỹ sư Denpher, giáo sư M.A. Đêsevôi, giáo
sư C.A. Voskrexenski, giáo sư A.L. Bersatski, ….
Lý thuyế t cắ t go ̣t gỗ đi sâu nghiên cứu về lực phát sinh trong quá triǹ h
gia công gỗ bằ ng cơ ho ̣c, công suấ t của thiế t bi,̣ chi phí năng lươ ̣ng cho viê ̣c
cắ t gỗ, …. Đây là những đa ̣i lươ ̣ng quan tro ̣ng, làm cơ sở cầ n thiế t cho viê ̣c
tiń h toán thiế t kế và sử du ̣ng hơ ̣p lý các thiế t bi ̣gia công gỗ.
Năm 1933, giáo sư tiế n si ̃ M.A. Đêsevôi đã tổ ng hợp và xây dựng hoàn chin̉ h lý
thuyế t cắ t gọt gỗ. Năm 1939, ông cho ra đời cuố n sách “Kỹ thuâ ̣t gia công gỗ”. Đây là
một công triǹ h lớn bao gồ m các vấ n đề về lý thuyế t và kinh nghiê ̣m thực tế trong gia
công gỗ mà trên thế giới lúc đó chưa có công triǹ h nghiên cứu tương tự nào ra đời.


10

Vào thâ ̣p niên 70 của thế kỷ XX, lý thuyế t cắ t go ̣t gỗ ngày càng được hoàn
chỉnh, những công trình nghiên cứu mới về cắ t go ̣t của các giáo sư: A.L.

Berơsatski, C.A. Vơtcrexenski, E.G. Ivanopski đã ra đời. Lực phát sinh trong quá
trình gia công gỗ bằ ng cơ ho ̣c được nghiên cứu đầ y đủ hơn và chính xác hơn.
Ở mô ̣t số nước công nghiê ̣p phát triể n, gia công gỗ bằ ng cơ ho ̣c cũng đã
đươ ̣c nghiên cứu, tiêu biể u như các công triǹ h nghiên cứu của các tác giả sau:
- HJORTH.H, Máy gia công gỗ. Bruxen, 1937.
- Kiviaa. E, Lực cắ t gọt trong gia công gỗ. Hesinki, 1950.
- Barkas. WV, Nguyên lý gia công gỗ. London, 1932.
- Patronsky. LA, Những vấ n đề về dao cắ t. My,̃ 1953.
- Norman.C.Franz, Phân tích quá trình cắ t gỗ. My,̃ 1957.
Norman.C.Franz sau khi nghiên cứu cắ t thẳ ng do ̣c thớ ba loa ̣i gỗ Sugar
pine (Pinus Lamberticana. Dougl), Yelow birch (Betula alleghaniensis. Britt),
White as (Fraximus Americana. L) đă ̣c trưng cho ba loa ̣i gỗ (Gỗ lá kim vùng
ôn đới, gỗ lá rô ̣ng ma ̣ch phân tán và gỗ lá rô ̣ng ma ̣ch phân bố theo vòng năm).
Tác giả đã nghiên cứu chúng với tổ ng cô ̣ng 378 điề u kiêṇ khác nhau, với ba
cấ p đô ̣ ẩ m (1,5%, 3,5%, và đô ̣ ẩ m baõ hòa), 7 cấ p chiề u dày phoi (0,002;
0,005; 0,010; 0,015; 0,020; 0,025; và 0,030 inch), 6 góc cắ t trước (50, 100,
150, 200, 250, 300). Ông đã đưa ra mô ̣t số kế t luâ ̣n quan tro ̣ng sau đây:
- Quá trình cắ t go ̣t đươ ̣c đă ̣c trưng bởi ba da ̣ng cắ t go ̣t cơ bản.
- Các công cu ̣ hình thành tương ứng với da ̣ng phoi. Do vâ ̣y công suấ t
cầ n thiế t cho viê ̣c tách bỏ vâ ̣t liêụ phu ̣ thuô ̣c vào hình da ̣ng phoi.
- Quá trin
̀ h hình thành phoi phu ̣ thuô ̣c vào đă ̣c tính của gỗ và thông số
hin
̀ h ho ̣c cắ t.
- Viê ̣c hình thành phoi đô ̣c lâ ̣p với vâ ̣n tố c cắ t.
- Góc trước và chiề u dày vế t cắ t ảnh hưởng đế n viê ̣c hình thành phoi.


11

- Các lực ma sát phu ̣ thuô ̣c vào loa ̣i gỗ và đô ̣ ẩ m của gỗ nhưng ít quan
hê ̣ đế n đô ̣ nhám bề mă ̣t của dao vì các vế t mài song song với chiề u
chuyể n đô ̣ng của phoi.
- Giá tri cu
̣ ̉ a hê ̣số ma sát tương đố i đô ̣c lâ ̣p với góc trước và chiề u dày phoi.
Như vâ ̣y, mă ̣c dù đã có nhiề u tài liê ̣u nghiên cứu về gia công gỗ bằ ng
cơ ho ̣c, nhưng chúng ta chưa có nhiề u những nghiên cứu chuyên sâu và
những thông tin mô ̣t cách có hê ̣ thố ng về cắ t go ̣t gỗ.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về cắ t go ̣t gỗ ở trong nước
Do nhiề u nguyên nhân khác nhau, nên những nghiên cứu cơ bản về gia
công gỗ bằ ng cơ ho ̣c ở trong nước còn ha ̣n chế , tiêu biể u là mô ̣t số công trình
nghiên cứu của các tác giả:
- Hoàng Nguyên (1968), “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yế u tố đế n
lực và độ tù của răng khi xẻ gỗ Viê ̣t Nam bằ ng cưa sọc”.Đề tài nghiên cứu
khoa ho ̣c.
- Hoàng Nguyên (1980), Máy và thiế t bi ̣ gia công gỗ, NXB Nông
nghiê ̣p, Hà Nô ̣i.
- Nguyên Văn Minh (1956), “Gia công gỗ Viê ̣t Nam”.
- Hoàng Viêṭ (2003), “Máy và thiế t bi ̣ chế biế n gỗ” NXB Nông nghiệp,
Hà Nội.
Tóm lại: Trên thế giới có nhiề u nghiên cứu về gia công gỗ bằ ng cơ
ho ̣c, các nghiên cứu này tương đố i hê ̣ thố ng và ngày càng đươ ̣c hoàn chỉnh. Ở
nước ta, việc nghiên cứu về gia công gỗ bằ ng cơ ho ̣c chưa được quan tâm
nhiều. Ngoài ra, ở nước ta vâ ̣t liêụ gỗ có tính chấ t khác so với ở nước ngoài
và từng loa ̣i gỗ khác nhau thì tính chấ t cũng khác nhau, do đó các yế u tố ảnh
hưởng đế n quá trin
̀ h gia công gỗ bằ ng cơ ho ̣c cũng khác nhau. Vì vâ ̣y, cầ n
thiế t có những nghiên cứu mô ̣t cách cu ̣ thể và có hê ̣ thố ng về gia công gỗ

12

bằ ng cơ ho ̣c ở các loa ̣i vâ ̣t liêụ gỗ khác nhau, nhấ t là các loa ̣i gỗ thông du ̣ng.
Từ đó đi thiế t kế hoă ̣c cải ta ̣o du ̣ng cu ̣ gia công, kỹ thuâ ̣t gia công, … nhằm
tăng năng suất lao động, cải ta ̣o điều kiện làm việc của công nhân.
Kế t luâ ̣n chương 1
1. Cưa xăng chă ̣t ha ̣ gỗ đươ ̣c nghiên cứu tương đố i hoàn thiêṇ về công
nghê ̣ cũng như về thiế t bi,̣ các nghiên cứu ở nước ngoài chỉ áp du ̣ng
với mô ̣t số đố i tươ ̣ng là gỗ rừng trồ ng hoă ̣c rừng tự nhiên của nước sở
ta ̣i. Ở Viê ̣t Nam đã có mô ̣t số nghiên cứu khảo nghiê ̣m, tuy nhiên vẫn
là các nghiên cứu bước đầ u nên kế t quả còn ha ̣n chế . Chưa có các
nghiên cứu về sử du ̣ng cưa xăng để chă ̣t ha ̣ gỗ Keo rừng trồ ng (là loa ̣i
gỗ rừng trồ ng nguyên liê ̣u giấ y phổ biế n ở niề m Bắ c hiê ̣n nay).
2. Nghiên cứu về cắ t go ̣t gỗ tương đố i hoàn thiên,
̣ song ở nước ta các
nghiên cứu còn ha ̣n chế .
3. Để có cơ sở lý thuyế t cho quá triǹ h tiń h toán, thiế t kế , hoàn thiêṇ
các thông số kỹ thuâ ̣t của cưa xăng khi sử du ̣ng để chă ̣t ha ̣ gỗ rừng
trồ ng, cũng như làm tài liê ̣u tham khảo cho quá trình tính toán thiế t
kế cải tiế n các thiế t bi ̣cắ t go ̣t gỗ thì viê ̣c thực hiêṇ đề tài: “Xác đi ̣nh
một số thông số tố i ưu của xích cưa xăng khi cắ t ngang gỗ rừng
trồ ng” mà luâ ̣n văn thực hiêṇ là cầ n thiế t.


13

Chương 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng đươ ̣c mố i quan hê ̣ của các yếu tố đến năng suất và chi phí
năng lượng riêng khi cắ t ngang gỗ rừng trồ ng bằ ng xích cưa xăng. Từ đó xác
định tri ̣ số tối ưu của mô ̣t số thông số kỹ thuâ ̣t trên xích cưa xăng khi cắ t
ngang gỗ rừng trồ ng để đạt được năng suất cao và chi phí năng lượng riêng
nhỏ nhất.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài không đi nghiên cứa trên nhiề u đố i tượng mà chỉ tiế n hành nghiên cứu
trên loa ̣i xić h cưa xăng. Cu ̣ thể là nghiên cứu mô ̣t số thông số kỹ thuâ ̣t của loa ̣i xích
cưa xăng đang được sử du ̣ng phổ biế n hiêṇ nay trong khai thác gỗ rừng trồ ng.
2.3. Phạm vi nghiên cứu
2.3.1. Giới ha ̣n về nô ̣i dung
Do thời gian thực hiện đề tài có hạn cho nên nghiên cứu chỉ tập trung
vào mô ̣t số yếu tố quan trọng như: góc mài, vâ ̣n tố c đẩ y cưa, chiề u cao gờ ha ̣n
chế ăn sâu, … sẽ đươ ̣c phân tích để lựa cho ̣n.
2.3.2. Thiết bi nghiên
cứu
̣
Luâ ̣n văn nghiên cứu loa ̣i xích cưa đang dùng phổ biế n hiêṇ nay (xích
cưa va ̣n năng) trong chă ̣t ha ̣ gỗ rừng trồ ng ở nước ta. Đó là:
Phầ n tử cắ t có da ̣ng hình chữ (Γ); bước răng 40,2 mm, bước xích 10,26 mm.
2.3.3. Loại gỗ nghiên cứu
Loa ̣i gỗ: Đề tài không nghiên cứu trên toàn bô ̣ các loa ̣i gỗ rừng trồ ng
mà nghiên cứu trên loa ̣i vâ ̣t liêụ là gỗ Keo lá tràm (loa ̣i cây gỗ rừng trồ ng làm
nguyên liê ̣u giấ y phổ biế n hiêṇ nay).


14

Điạ điểm lấ y gỗ để nghiên cứu: Đề tài không có điề u kiê ̣n nghiên cứu
cây Keo lá tràm đươ ̣c trồ ng ở các điạ phương khác nhau mà chỉ tâ ̣p trung

nghiên cứu cây Keo lá tràm đươ ̣c trồ ng với diêṇ tích lớn ở tỉnh Phú Tho ̣.
2.4. Nội dung nghiên cứu
Với pha ̣m vi nghiên cứu đã trình bày ở trên, để đa ̣t đươ ̣c mu ̣c tiêu của
đề tài đă ̣t ra, luâ ̣n văn tâ ̣p trung giải quyế t những nô ̣i dung sau:
2.4.1. Nghiên cứu lý thuyế t
Nô ̣i dung nghiên cứu lý thuyế t cầ n giải quyế t các vấ n đề sau đây:
- Xây dựng mô tình tính toán lực tác du ̣ng lên các phầ n tử của lưỡi cắ t
trong quá trin
̀ h cắ t ngang gỗ.
- Lâ ̣p công thức tính toán lực tác du ̣ng lên các phầ n tử của răng cắ t.
- Xác đinh
̣ công thức tính toán chi phí năng lươ ̣ng riêng Nr, khảo sát
các thông số ảnh hưởng đế n chi phí năng lươ ̣ng riêng khi cắ t ngang gỗ rừng
trồ ng bằ ng xích cưa xăng.
- Xác đinh
̣ công thức tính toán năng suấ t thuầ n túy Ntt, khảo sát các
thông số ảnh hưởng đế n năng suấ t thuầ n túy.
2.4.2. Nghiên cứu thư ̣c nghiêm
̣
Nghiên cứu thực nghiê ̣m để kiể m nghiêm
̣ các kế t quả tính theo lý
thuyế t và xác đinh
̣ đươ ̣c chi phí năng lươ ̣ng riêng, năng suấ t thuầ n túy trong
quá trình cắ t ngang gỗ Keo lá tràm rừng trồ ng bằ ng xích cưa có các thông số
kỹ thuâ ̣t khác nhau. Từ đó làm cơ sở để xác đinh
̣ mô ̣t số thông số tố i ưu của
răng cắ t, nô ̣i dung nghiên cứu thực nghiê ̣m bao gồ m các vấ n đề sau:
- Xác đinh
̣ chi phí năng lươ ̣ng riêng khi cắ t ngang gỗ Keo rừng trồ ng
bằ ng xích cưa với các thông số kỹ thuâ ̣t khác nhau.

- Xác đinh
̣ năng suấ t thuầ n túy Ntt khi cắ t ngang gỗ Keo rừng trồ ng
bằ ng xích cưa với các thông số kỹ thuâ ̣t khác nhau.


15

- Xác đinh
̣ các thông số tố i ưu của xích cưa xăng để cắ t ngang gỗ Keo
rừng trồ ng cho năng suấ t cao với chi phí năng lươ ̣ng thấ p nhấ t.
2.4.3. Khảo nghiêm
cứu với điề u kiêṇ tố i ưu
̣ thiế t bi nghiên
̣
Khảo nghiê ̣m quá triǹ h làm viêc̣ của xích cưa xăng với các thông số tố i
ưu, đánh giá kế t quả làm viê ̣c của xích cưa xăng này.
2.5. Phương pháp nghiên cứu
2.5.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyế t
Phương pháp nghiên cứu lý thuyế t sử du ̣ng trong luâ ̣n văn là áp du ̣ng
phương pháp nghiên cứu lý thuyế t về cắ t go ̣t gỗ. Nô ̣i dung của phương pháp
như sau:
Từ quá trình làm viê ̣c của thiế t bi ̣ lâ ̣p ra sơ đồ tính toán, vâ ̣n du ̣ng
phương pháp toán cơ để lâ ̣p ra phương trình tính toán lực cắ t, chi phí năng
lươ ̣ng riêng, năng suấ t, … từ đó khảo sát sự phu ̣ thuô ̣c của các đa ̣i lươ ̣ng
nghiên cứu vào các thông số ảnh hưởng để rút ra các kế t luâ ̣n cầ n thiế t. Nô ̣i
dung của phương pháp này đươ ̣c trình bày trong các tài liê ̣u [4], [14], [36].
2.5.2. Phương pháp nghiên cứu thư ̣c nghiêm
̣
Năng suấ t và chi phí năng lươ ̣ng riêng khi cắ t ngang gỗ phu ̣ thuô ̣c vào
rấ t nhiề u các yế u tố . Viê ̣c khảo sát sự ảnh hưởng của các yế u tố đế n hai chỉ

tiêu này bằ ng phương pháp lý thuyế t là rấ t khó khăn, đòi hỏi khố i lươ ̣ng
nghiên cứu rấ t lớn. Chính vì vậy, để giảm bớt khối lượng công việc, luâ ̣n văn
lựa chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Tuy nhiên, phương pháp
nghiên cứu thực nghiệm mà chúng tôi sử dụng không phải là thực nghiệm
thuần tuý mà là sự kết hợp hài hoà giữa lý thuyết và thực nghiệm; lấy lý
thuyết làm cơ sở, làm định hướng ban đầu hỗ trợ giảm bớt khối lượng công
việc, rút ngắn thời gian nghiên cứu thực nghiệm, đó là phương pháp quy
hoa ̣ch thực nghiê ̣m.


16

Theo [12] quy hoạch thực nghiệm là cơ sở phương pháp luận của
nghiên cứu thực nghiệm hiện đại. Đó là phương pháp nghiên cứu mới trong
đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực. Cơ sở toán học, nền tảng lý thuyết
của qui hoạch thực nghiệm là toán thống kế với hai lĩnh vực quan trọng là
phân tích phương sai và phân tích hồi qui. Viê ̣c lâ ̣p kế hoa ̣ch và tổ chức thực
nghiê ̣m cũng như xử lý các số liê ̣u thí nghiê ̣m đươ ̣c trình bày trong các tài liêụ
[13], [8], [5], [9], [11], [18].
Viê ̣c áp du ̣ng các phương pháp nghiên cứu trên đây sẽ đươ ̣c trình bày
cu ̣ thể ở các chương tiế p theo khi tiế n hành nghiên cứu từng nô ̣i dung.


17

Chương 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI
Mu ̣c đić h của chương này là xây dựng cơ sở lý thuyế t cho quá trin
̀ h cắ t
ngang gỗ bằ ng xić h cưa xăng. Cu ̣ thể là xác đinh

̣ được lực tác du ̣ng lên các phầ n tử
cắ t là cơ sở cho viêc̣ tính toán chi phí năng lượng riêng và năng suấ t khi chă ̣t ha ̣.
Phương pháp chung để nghiên cứu nô ̣i dung này là dựa vào nguyên lý
cắ t go ̣t gỗ, lâ ̣p các mô hình cơ ho ̣c xác đinh
̣ lực tương tác giữa phôi (gỗ) và
lưỡi cắ t, sử du ̣ng phương pháp giải tích để thiế t lâ ̣p các công thức tính toán
lực cắ t, chí phí năng lươ ̣ng riêng, năng suấ t cắ t. Từ đó khảo sát các yế u tố ảnh
hưởng đế n các đa ̣i lươ ̣ng nghiên cứu.
Nội dung nghiên cứu lý thuyế t gồ m có các vấ n đề sau:
- Cấ u ta ̣o của cưa xăng.
- Động học của quá trình cưa gỗ bằng xích cưa xăng.
- Lực cắt, công suất cắt và chi phí năng lượng khi cưa gỗ bằng xích cưa xăng.
- Năng suấ t khi cưa gỗ bằng xích cưa xăng.
3.1. Cấu tạo của cưa xăng
Các nô ̣i dung về cấ u ta ̣o của cưa xăng đươ ̣c thể hiêṇ đầ y đủ trong các
tài liê ̣u [15], [16], [17].
3.1.1. Cấ u ta ̣o chung
Cấu tạo của cưa xăng đươ ̣c trình bày ở hình 3.1, hình ảnh các loa ̣i cưa
xăng đươ ̣c triǹ h bày ở phu ̣ lu ̣c 1.
Cấ u ta ̣o chung của cưa xăng gồ m có các bô ̣ phâ ̣n chính sau:
- Động cơ.
- Cơ cấu truyền động.


18

- Bộ phận công tác.
- Khung, tay cầm.
- Hệ thống an toàn.
- Hê ̣ thố ng khởi đô ̣ng

8

8
Hình 3.1: Cấu tạo chung của cưa xăng
1- Khóa xích cưa; 2- Tay cầ m; 3- Khóa an toàn; 4- Khóa ga ; 5- Nắ p ly hợp;
6- Bánh sao; 7- Cơ cấ u khởi động; 8- Cơ cấ u cắ t gỗ
3.1.2. Bộ phận công tác (cơ cấu cắt gỗ)
Bộ phận công tác của cưa xăng gồm bánh sao chủ động, bản cưa và xích cưa.
a. Bánh sao chủ động
Bánh sao chủ động có tác dụng truyền chuyển động từ đĩa côn bị động
đến xích cưa. Bánh sao chủ động được lắp trên trục cơ nhờ can đuya hoặc làm


19

liền với đĩa côn bị động. Để tăng độ bền cho bánh sao chủ động thì người ta
thường tôi và thẩm thấu cacbon (xementit) với chiều sâu từ 0,7-1,0mm. Sau khi
nhiệt luyện, độ cứng của bánh sao đạt từ 46 đến 52RC.
b. Bản cưa
Đặc điểm chung của các loại bản cưa là chúng có cấu tạo đối xứng, nhờ
đó có thể thay đổi mặt tiếp xúc khi cắt gỗ, làm cho tuổi thọ của bản cưa tăng
lên từ 1,2 - 2 lần. Có hai loại bản cưa là loại đặc và loại có khoét lỗ để giảm
trọng lượng (Hình 3.2). Ngoài ra, còn có loại bản cưa có lắp bánh sao bị động ở
phần cuối của bản cưa, loại này có ưu điểm là kéo dài tuổi thọ và giảm lực cản
khi cắt, nhưng chế tạo phức tạp và thay thế bánh sao bị động nhiều lần.
Bản cưa được làm bằng thép 45XHMΦ tôi cao tần, độ cứng đạt 45-50 RC.

b
b

Hình 3.2: Bản cưa xăng
a. Bản cưa xăng có khoét lỗ; b. Bản cưa xăng đặc
1- Bản cưa; 2,4- Cơ cấu kẹp bản cưa; 3- Cơ cấu căng xích;
5- Đỡ bánh răng; 6- Lò xo giảm sóc


20

c. Xích cưa
Trong các loại cưa xăng hiện đại, loại xích cưa được dùng phổ biến hiện nay là
xích cưa vạn năng. Trong một dải xích có 3 loại mắt xích là mắt xích cắt, mắt xích đẩy và
mắt xích nối. Chúng được nối lại với nhau thành vòng kín nhờ các chốt xích (hình 3.3).

Hình 3.3: Cấu tạo của các mắt xích
1- Mắt xích cắt; 2- Mắt xích đẩy; 3- Mắt xích nối; 4- Chốt xích;
5- Mắt xích an toàn và có vấu chống va đập
Căn cứ vào hình dạng của răng cắt, có hai loại răng là răng cắt hình chữ
C và răng cắt hình chữ Γ. Nguyên lý làm việc của chúng như sau (Hình 3-4):

a

b

c

d

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý làm việc của các loại răng cắt
a- Răng cắt hình chữ C; b- Răng cắt hình chữ Γ; c- Các thông số góc

của cạnh cắt AB; d- Các thông số cắt của cạnh cắt BC


21

- 1, 1, 1, 1 là góc trước, góc sau, góc mài, góc cắt của cạnh cắt AB.
- 2,

2, 2, 2 là góc trước, góc sau, góc mài, góc cắt của cạnh cắt BC.

Trong quá trình làm việc cạnh AB thực hiện dạng cắt chéo (ngang thớ
+ dọc thớ) còn cạnh BC thực hiện dạng cắt chéo (cắt bên + cắt dọc). So sánh
giữa 2 dạng răng thì dạng răng cong (hình C) tốn năng lượng hơn dạng răng
hình chữ (Γ) vì cạnh cắt đứng AB lớn hơn. Tuy nhiên dạng răng chữ (Γ) mài
dũa khó hơn.
Các thông số kỹ thuật cơ bản của xích cưa:
- Bước xích:
Là khoảng cách trung bình giữa 3 chốt xích liền kề. Hiện nay, đa số cưa
xăng có tốc độ quay khá lớn 7000 -10000v/phút, tốc độ cắt đạt 16-20m/s. Để
hạn chế sự va đập của mắt xích đẩy với răng của bánh sao chủ động nhằm
giảm sự mài mòn và tăng tuổi thọ cho bánh chủ động và xích cưa, người ta
làm khoảng cách giữa 2 chốt xích của mắt xích cắt và mắt xích đẩy không đều
nhau. Bước xích cưa phụ thuộc vào công suất của động cơ (Bảng 3-1)

inch
3/8
0,404
7/16
1/2
9/16

3/4

Bảng 3.1. Lựa chọn bước xích cưa
Bước xích
Loại cưa
mm
9,53
Cưa siêu nhẹ Ndc< 3,5 Mã lực
10,26
Loại nhẹ Ndc < 6 Mã lực
11,11
Loại trung 612,70
14,29
Loại nặng Ndc> 8 Mã lực
19,05

- Các thông số góc được lựa chọn phụ thuộc vào loại gỗ:
1 = 50-550 đối với gỗ mềm; 1=55-600 đối với gỗ cứng;
2 = 40-450 đối với gỗ mềm; 2=45-500 đối với gỗ cứng;


22

1 = 5-90 không thay đổi;
2 = 2-30 không thay đổi.
- Hạn chế độ ăn sâu:  = 0,7-1,0mm
Khi cắt cành, cắt cây bụi để giảm va đập giữa xích cưa và bánh sao chủ
động nên sử dụng xích cưa có vấu (hình 3.3).
3.2. Động học của quá trình cắ t gỗ bằng xích cưa xăng

3.2.1. Phương trin
̀ h đô ̣ng ho ̣c khi cắ t gỗ bằ ng xích cưa xăng
Muốn cưa được gỗ phải có hai chuyển động là chuyển động cắt và
chuyển động đẩy. Quan hệ giữa hai chuyển động này phụ thuộc vào kích
thước của cây gỗ và bước răng. Mối quan hệ này được gọi là quan hệ động
học khi cưa gỗ thể hiê ̣n ở hình 3.5.

Hình 3.5: Động học của quá trình cưa gỗ bằng cưa xăng
u- Vận tố c đẩy cưa; v- Tốc độ cắt; c- Lượng ăn gỗ của một răng;
H- Chiều cao mạch cưa; t- Bước răng.


23

Cùng một thời gian t0 theo hướng vận tốc cắ t v, răng cắt chuyển động
được một khoảng bằng bước răng t; theo hướng vận tốc đẩ y u, răng cắ t cũng
chuyển động được quãng đường bằng lươ ̣ng ăn gỗ của mô ̣t răng c.
t0 

c
t
và t 0 
v
u

Từ đó ta có:
u c

v t

(3.1)

Kế t luận:
Muốn tăng tốc độ đẩy u để tăng năng suất thì cần phải tăng tốc độ cắt v,
hoă ̣c là tăng lươ ̣ng ăn gỗ của mô ̣t răng c, hoă ̣c là giảm bước răng t.
3.2.2. Phân tích quá trin
̀ h cắ t của xích cưa
Xích cưa là mô ̣t du ̣ng cu ̣ cắ t, trên đó có nhiề u răng cắ t tổ hợp (Răng cắ t
phải, răng cắ t trái, gờ ha ̣n chế ăn gỗ và đẩ y phoi). Trong quá trình cắ t tấ t cả các
răng trên đề u tham gia vào quá trình cắ t để ta ̣o ma ̣ch cưa. Ngoài ra trên xích cưa
còn có chố t xích, mắ t nố i, mắ t dẫn hướng,… những chi tiế t này không tham gia
vào quá trình cắ t mà chỉ làm cho xích chuyể n đô ̣ng trên bản cưa. Như vâ ̣y, khi
nghiên cứu xích cưa ta chủ yế u đi nghiên cứu: Răng cắ t, còn các chi tiế t khác: Mắ t
xích nố i, ….thì kế thừa những nghiên cứu đã có trước đây.
Xét mô ̣t tổ hơ ̣p răng gồ m có: Răng cắ t trái, răng cắ t phải là m viê ̣c
theo nguyên lý na ̣o phoi. Khi tổ hơ ̣p răng nà y đi qua mô ̣t tiế t diê ̣n, răng cắ t
trái na ̣o đươc̣ mô ̣t mảnh phoi, răng cắ t phải na ̣o nố t phầ n phoi còn la ̣i, sau
khi tổ hơ ̣p răng cưa đi qua se ̃ ta ̣o ra mô ̣t ma ̣ch cưa.
Khi tiế n hành chă ̣t ha ̣ cây, mô ̣t răng cắ t sẽ tiế n hành hai công viê ̣c là cắ t
đáy và cắ t thành. Răng cắ t đáy sẽ cắ t phầ n đáy của ma ̣ch cắ t, đây là quá trình