NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ UỐN ÉP GỖ KEO LAI (ACACIA HYBRID)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
*******************

QUÁCH VĂN THIÊM

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ UỐN ÉP GỖ KEO LAI
(ACACIA HYBRID)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Thành Phố Hồ Chí Minh
Tháng 4/2009

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
*******************

QUÁCH VĂN THIÊM

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ UỐN ÉP GỖ KEO LAI
(ACACIA HYBRID)
Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị và Công nghệ gỗ, giấy
Mã số:

605224

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Hướng dẫn Khoa học
1. PGS.TS. ĐẶNG ĐÌNH BÔI

Thành Phố Hồ Chí Minh
Tháng 4/2009

2


NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÁC THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ UỐN ÉP GỖ KEO LAI
(Acacia hybrid)
QUÁCH VĂN THIÊM

Hội đồng chấm luận văn:
1. Chủ tịch:

TS. HOÀNG THỊ THANH HƯƠNG
Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh

2. Thư ký:

TS. PHẠM NGỌC NAM
Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh

3. Phản biện 1:

PGS.TS. TRẦN VĂN CHỨ
Trường Đại Học Lâm Nghiệp

4. Phản biện 2:

TS. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh

5. Ủy viên:

PGS.TS. ĐẶNG ĐÌNH BÔI
Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
HIỆU TRƯỞNG

3


LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tôi tên là Quách Văn Thiêm sinh ngày 02 tháng 12 năm 1977 tại huyện Hưng Hà,
tỉnh Thái Bình Con Ông Quách Văn Thủy và Bà Hà Thị Thái
Tốt nghiệp tú tài tại Trường Trung học phổ thông Bắc Duyên Hà, tỉnh Thái Bình
năm 1995
Tốt nghiệp Đại học ngành Chế biến lâm sản hệ Chính quy tại Đại học Lâm Nghiệp,
huyện Chương Mỹ, thành phố Hà Nội
Từ tháng 3 năm 2001 đến tháng 11 năm 2006 làm việc tại Trường Công Nhân Kỹ
Thuật Lâm Nghiệp số 3, Dĩ An, Bình Dương. Từ tháng 12 năm 2006 đến nay làm việc
tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh.
Tháng 9 năm 2006 theo học Cao học ngành Chế biến lâm sản tại Đại học Nông

Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh
Tình trạng gia đình: Vợ Nguyễn Thị Thanh Nhàn năm kết hôn 2003, có con Quách
Tuấn Thành, sinh năm 2004
Địa chỉ liên lạc: Quách Văn Thiêm - Bộ môn kỹ nghệ gỗ, Khoa Cơ khí chế tạo máy,
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh.
Điện thoại: 06503779252
Email (Fax):

4


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Quách Văn Thiêm

5


LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành luận văn tốt nghiệp em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc đến:
- Thầy giáo trực tiếp hướng dẫn: PGS.TS. Đặng Đình Bôi.
- Quý thầy cô trong Ban giám hiệu, Phòng sau đại học và quý Phòng, Ban
Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
- Quý thầy cô trong Bộ môn chế biến lâm sản, Ban chủ nhiệm khoa Lâm
nghiệp.
- Quý thầy cô trong Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí chế tạo máy và

quý Phòng, Ban Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
- Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Nguyên Bình, Tân Uyên, Bình Dương. Cùng
toàn thể các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực
hiện luận văn./

6


TÓM TẮT
Đề tài “ Nghiên cứu xây dựng các thông số công nghệ uốn ép gỗ Keo Lai (Acacia
hybrid)” được tiến hành tại Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Nguyên Bình, Tân Uyên,
Bình Dương, thời gian từ tháng 6 đến tháng 9 năm 2008. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu
hoàn toàn ngẫu nhiên đã đạt được kết quả nghiên cứu như sau:
1. Xác định được phương trình hồi qui biểu diễn sự phụ thuộc của hàm tỷ lệ phục hồi độ
cong khi uốn (Y1-j) và hàm tỷ lệ hư hỏng (Y2-j) vào nhiệt độ uốn, áp suất uốn, thời gian
uốn, thời gian hấp hơi là hàm bậc hai đối với ba bán kính cong khi uốn như sau:
* Uốn gỗ có bán kính cong 800mm [R800]
Y(1-8) = 66,619 – 30,536.X1 – 2,314.X2 – 3,044.X3 – 1,065.X4 + 1,179.X1.X3 - 1,757.X1.X4
- 0,779.X3.X4 + 2,908.X12 + 1,941.X22 + 1,908.X32 + 0,784.X42
Y (2-8) = 46,978 + 2,183.X1 + 3,770.X2 + 2,183.X3 – 10,516.X4 – 0,893.X1.X2 + 0,893.X1.X3
- 2,083.X1.X4 + 0,893.X3.X4 - 2,661.X12 + 2,101.X42

Bài toán tối ưu được lập trên cơ sở của hai hàm Y(1-8) và Y(2-8) đặc trưng cho hai chỉ
tiêu nghiên cứu trong vùng thực nghiệm. Thiết lập hai hàm này, kết quả tối ưu đạt được
khi α = 0,7 như sau: Y(1-8) = 10,5%; Y(2-8) = 20,6% khi nhiệt độ uốn là 1250C; áp suất uốn
là 6,3KG/cm2, thời gian uốn là 41phút, thời gian hấp hơi là 60phút.
* Uốn gỗ có bán kính cong 1000mm [R1000]
Y(1-10) = 55,755 – 27,635.X1 – 1,968.X2 – 3,562.X3 – 1,830.X4 + 1,255.X1.X3 – 1,055.X3.X4
+ 2,438.X12 + 1,842.X22 + 2,063.X32 + 0,945.X42
Y(2-10) = 27,457 + 1,190.X1 + 3,175.X2 – 0,794.X3 – 7,540.X4 – 1,190.X1.X2 – 2,976.X1.X 4

+ 1,786.X2.X4 + 1,190.X3.X4 + 1,405.X22 + 0,811.X32 + 3,787.X42

Bài toán tối ưu được lập trên cơ sở của hai hàm Y(1-10) và Y(2-10) đặc trưng cho hai chỉ
tiêu nghiên cứu trong vùng thực nghiệm. Thiết lập hai hàm này, kết quả tối ưu đạt được
khi α = 0,6 như sau: Y(1-10) = 10,8%; Y(2-10) = 18,8% khi nhiệt độ uốn là 1250C; áp suất uốn
là 6,0KG/cm2, thời gian uốn là 44phút, thời gian hấp hơi là 53phút.
* Uốn gỗ có bán kính cong 1400mm [R1400]
Y(1-14) = 48,257 – 25,138.X1 – 1,621.X2 – 4,079.X3 – 2,596.X4 + 1,331.X1.X3 + 2,294.X1.X4
– 1,331.X3.X4 + 2,287.X12 + 1,649.X22 + 2,124.X32 + 1,012.X42
Y(2-14) = 18,367 + 1,984.X1 + 0,974.X2 – 1,190.X3 – 5,556.X4 + 1,786.X1.X2 – 1,190.X1.X3
- 4,167.X1.X4 + 2,976.X2.X4 + 1,361.X12 + 3,146.X22 + 1,956.X32 + 4,337.X42

7


Bài toán tối ưu được lập trên cơ sở của hai hàm Y(1-14) và Y(2-14) đặc trưng cho hai chỉ
tiêu nghiên cứu trong vùng thực nghiệm. Thiết lập hai hàm này, kết quả tối ưu đạt được
khi α = 0,5 như sau: Y(1-14) = 10,1%; Y(2-14) = 14,5% khi nhiệt độ uốn là 1250C; áp suất uốn
là 5,8KG/cm2, thời gian uốn là 48phút, thời gian hấp hơi là 51phút.
2. Xác định được phương trình hồi qui biểu diễn sự phụ thuộc của hàm tỷ lệ phục hồi độ
cong khi uốn (Yh1-j ) và hàm tỷ lệ hư hỏng (Yh2-j) vào nhiệt độ uốn, áp suất uốn, thời gian
uốn, nồng độ Urê là hàm bậc hai đối với các bán kính cong khi uốn như sau:
* Uốn gỗ có bán kính cong 800mm [Rh 800]
Y(h1-8) = 63,389 – 30,696.X1 – 0,904.X2 – 4,094.X3 – 1,648.X4 + 2,755.X1.X3 + 0,904.X1.X4
+ 2,311.X12 + 2,851.X22 + 3,036.X32 + 2,317.X42
Y(h2-8) = 29,493 + 1,075.X1 + 0,538.X2 – 0,538.X3 – 2,419.X4 + 1,210.X1.X2 - 1,613.X1.X4
+ 2,016.X2.X4 + 0,758.X12 + 1,968.X22 +1,162.X32 + 1,968.X42

Bài toán tối ưu được lập trên cơ sở của hai hàm Y(h1-8) và Y(h2-8) đặc trưng cho hai chỉ
tiêu nghiên cứu trong vùng thực nghiệm. Thiết lập hai hàm này, kết quả tối ưu đạt được

khi α = 0,2 như sau: Y(h1-8) = 13,6%; Y(h2-8) = 30,6% khi nhiệt độ uốn là 1250C; áp suất uốn
là 5,7KG/cm2, thời gian uốn là 39phút, nồng độ urê là 49%
* Uốn gỗ có bán kính cong 1000mm [Rh1000]
Y(h1-10) = 58,014 – 28,665.X1 – 1,166.X2 – 3,938.X3 – 1,770.X4 + 2,134.X1.X3 + 1,058.X1.X4
+ 0,501.X2.X3 + 2,462.X12 + 2,595.X22 + 2,726.X32 + 2,014.X42
Y(h2-10) = 25,346 + 1,1613.X1 + 1,344.X2 – 0,806.X3 – 3,763.X4 + 0,806.X1.X2 – 3,629.X1.X4
+ 0,806.X2.X4 – 0,691.X12 + 0,922.X22 + 1,325.X32 + 3,341.X42

Bài toán tối ưu được lập trên cơ sở của hai hàm Y(h1-10) và Y(h2-10) đặc trưng cho hai chỉ
tiêu nghiên cứu trong vùng thực nghiệm. Thiết lập hai hàm này, kết quả tối ưu đạt được
khi α =0,5 như sau: Y(h1-10) = 11,9%; Y(h1-10) = 19,6% khi nhiệt độ uốn là 1250C; áp suất
uốn là 6,1KG/cm2, thời gian uốn là 40phút, nồng độ urê là 48%.
* Uốn gỗ có bán kính cong 1400mm [Rh1400]
Y(h1-14) = 53,664 – 26,958.X1 – 1,381.X2 – 3,813.X3 – 1,869.X4 + 1,628.X1.X3 + 1,181.X1.X4
+ 0,737.X2.X3 – 1,331.X3.X4 + 2,590.X12 + 2,315.X22 + 2,402.X32 + 1,696.X42
Y(h2-14) = 18,703 + 1,478.X1 + 0,941.X2 – 0,672.X3 – 3,091.X4 – 3,024.X1.X4 + 1,042.X22
+ 1,042.X32 + 2,655.X42

Bài toán tối ưu được lập trên cơ sở của hai hàm Y(h1-14) và Y(h2-14) đặc trưng cho hai chỉ
tiêu nghiên cứu trong vùng thực nghiệm. Thiết lập hai hàm này, kết quả tối ưu đạt được
khi α = 0,6 như sau: Y(h1-14) = 11,1%; Y(h2-14) = 16,1% khi nhiệt độ uốn là 1250C; áp suất
uốn là 6,1KG/cm2, thời gian uốn là 43phút, nồng độ urê là 47%.

8


SUMMARY
The thesis “Research on determination technological of parameters for Acacia hybrid
wood bending” was done at Nguyen Binh Company Limited, Tan Uyen District, Binh
Duong Province, from June to September 2008, The experiments were designed in

complete random with the following results:
1. Multiple regression equation were established for the restoretion ratio after bending
(Y1-j) and the failure ratio in bending (Y2-j) Which depend on bending temperatures,
bending pressures, bending times, steaming times, is surface function with three radius
following:
* Bending wood at radius 800mm [R800]
Y(1-8) = 66,619 – 30,536.X1 – 2,314.X2 – 3,044.X3 – 1,065.X4 + 1,179.X1.X3 - 1,757.X1.X4
- 0,779.X3.X4 + 2,908.X12 + 1,941.X22 + 1,908.X32 + 0,784.X42
Y (2-8) = 46,978 + 2,183.X1 + 3,770.X2 + 2,183.X3 – 10,516.X4 – 0,893.X1.X2 + 0,893.X1.X3
- 2,083.X1.X4 + 0,893.X3.X4 - 2,661.X12 + 2,101.X42

The optimum problem was established based on the two regression in the constraints of
the experimental range. When α = 0,7 we have following results: Y(1-8) = 10,5%; Y(2-8) =
20,6% in which bending temperature is 1250C, bending pressure is 6,3 KG/cm2, bending
time is 40 minute, steaming time is 60 minute.
* Bending wood at radius 1000mm [R1000]
Y(1-10) = 55,755 – 27,635.X1 – 1,968.X2 – 3,562.X3 – 1,830.X4 + 1,255.X1.X3 – 1,055.X3.X4
+ 2,438.X12 + 1,842.X22 + 2,063.X32 + 0,945.X42
Y(2-10) = 27,457 + 1,190.X1 + 3,175.X2 – 0,794.X3 – 7,540.X4 – 1,190.X1.X2 – 2,976.X1.X 4
+ 1,786.X2.X4 + 1,190.X3.X4 + 1,405.X22 + 0,811.X32 + 3,787.X42

The optimum problem was established based on the two regression in the constraints of
the experimental range. When α = 0,6 we have following results: Y(1-10) = 10,8%; Y(2-10) =
18,8% in which bending temperature is 1250C, bending pressure is 6,0 KG/cm2, bending
time is 44 minute, steaming time is 53 minute.
* Bending wood at radius 1400mm [R1400]
Y(1-14) = 48,257 – 25,138.X1 – 1,621.X2 – 4,079.X3 – 2,596.X4 + 1,331.X1.X3 + 2,294.X1.X4
– 1,331.X3.X4 + 2,287.X12 + 1,649.X22 + 2,124.X32 + 1,012.X42
Y(2-14) = 18,367 + 1,984.X1 + 0,974.X2 – 1,190.X3 – 5,556.X4 + 1,786.X1.X2 – 1,190.X1.X3
- 4,167.X1.X4 + 2,976.X2.X4 + 1,361.X12 + 3,146.X22 + 1,956.X32 + 4,337.X42

9


The optimum problem was established based on the two regression in the constraints of
the experimental range. When α = 0,6 we have following results: Y(1-14) = 10,1%; Y(2-14) =
14,5% in which bending temperature is 1250C, bending pressure is 5,8 KG/cm2, bending
time is 48 minute, steaming time is 51 minute.
2. Multiple regression equation were established for the restoretion ratio after bending
(Y1-j) and the failure ratio in bending (Y2-j) Which depend on bending temperatures,,
bending pressures, bending times, concentration of urea, is surface function with three
radius following:
* Bending wood at radius 800mm [Rh800]
Y(h1-8) = 63,389 – 30,696.X1 – 0,904.X2 – 4,094.X3 – 1,648.X4 + 2,755.X1.X3 + 0,904.X1.X4
+ 2,311.X12 + 2,851.X22 + 3,036.X32 + 2,317.X42
Y(h2-8) = 29,493 + 1,075.X1 + 0,538.X2 – 0,538.X3 – 2,419.X4 + 1,210.X1.X2 - 1,613.X1.X4
+ 2,016.X2.X4 + 0,758.X12 + 1,968.X22 +1,162.X32 + 1,968.X42

The optimum problem was established based on the two regression in the constraints of
the experimental range. When α = 0,2 we have following results: Y(h1-8) = 13,6%; Y(h2-8) =
30,6% in which bending temperature is 1250C, bending pressure is 5,7 KG/cm2, bending
time is 39 minute, concentration of urea is 49%.
* Bending wood at radius 1000mm [Rh1000]
Y(h1-10) = 58,014 – 28,665.X1 – 1,166.X2 – 3,938.X3 – 1,770.X4 + 2,134.X1.X3 + 1,058.X1.X4
+ 0,501.X2.X3 + 2,462.X12 + 2,595.X22 + 2,726.X32 + 2,014.X42
Y(h2-10) = 25,346 + 1,1613.X1 + 1,344.X2 – 0,806.X3 – 3,763.X4 + 0,806.X1.X2 – 3,629.X1.X4
+ 0,806.X2.X4 – 0,691.X12 + 0,922.X22 + 1,325.X32 + 3,341.X42

The optimum problem was established based on the two regression in the constraints of
the experimental range. When α = 0,5 we have following results: Y(h1-10) = 11,9%; Y(h2-8)

= 19,6% in which bending temperature is 1250C, bending pressure is 6,1 KG/cm2, bending
time is 40 minute, concentration of urea is 48%.
* Bending wood at radius 1400mm [Rh1400]
Y(h1-14) = 53,664 – 26,958.X1 – 1,381.X2 – 3,813.X3 – 1,869.X4 + 1,628.X1.X3 + 1,181.X1.X4
+ 0,737.X2.X3 – 1,331.X3.X4 + 2,590.X12 + 2,315.X22 + 2,402.X32 + 1,696.X42
Y(h2-14) = 18,703 + 1,478.X1 + 0,941.X2 – 0,672.X3 – 3,091.X4 – 3,024.X1.X4 + 1,042.X22
+ 1,042.X32 + 2,655.X42

The optimum problem was established based on the two regression in the constraints of
the experimental range. When α = 0,6 we have following results: Y(h1-14) = 11,1%; Y(h2-8)
= 16,1% in which bending temperature is 1250C, bending pressure is 6,1 KG/cm2, bending
time is 43 minute, concentration of urea is 47%.

10


MỤC LỤC
CHƯƠNG
TRANG
Trang tựa
Trang Chuẩn Y
i
Lý Lịch Cá Nhân
ii
Lời Cam đoan
iii
Cảm tạ
iv
Tóm tắt
v

Mục lục
viii
Danh sách các ký hiệu
xii
Danh sách các bảng
xiii
Danh sách các hình
xiv
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1
2. TỔNG QUAN
4
2.1. Cơ sở lý thuyết về uốn ép gỗ
4
2.1.1. Nguyên lý uốn cong gỗ
4
2.1.1.1. Xác định vị trí của trục trung hòa khi uốn
4
2.1.1.2. Xác định bán kính cong của trục trung hòa khi uốn
5
2.1.1.3. Xác định tính năng uốn cong của gỗ
7
2.1.2. Một số đặc điểm tính chất của gỗ ảnh hưởng tới quá trình uốn nén
10
2.1.2.1. Đặc điểm cấu tạo gỗ
10
2.1.2.2. Một số tính chất của các thành phần trong gỗ
11
2.1.2.3. Biến đổi cấu trúc, tính chất gỗ dưới tác động của nhiệt độ
16

2.1.3. Quy trình uốn cong gỗ
18
2.1.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu
18
2.1.2.2. Xử lý mềm hoá
18
2.1.2.3. Ép uốn cong
25
2.1.2.4. Sấy định hình
28
2.1.2.5. Phân loại
29
2.1.2.6. Gia công cuối
29

11


2.1.4. Tính chất ổn định của hình dạng gỗ uốn
2.1.5 Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình uốn
2.2. Tìm hiểu về đặc tính kỹ thuật của gỗ keo lai
2.2.1. Đặc điểm sinh thái
2.2.2. Tìm hiểu về cấu tạo
2.2.3. Tìm hiểu về tính chất vật lý
2.2.4. Tìm hiểu về tính chất cơ học của gỗ
2.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài
2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
2.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
2.3.3. Nhận định chung về tình hình nghiên cứu
3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Nội dung nghiên cứu
3.1.1. Uốn gỗ xử lý bằng hấp hơi
3.1.2. Uốn gỗ xử lý bằng urê
3.2. Phương pháp nghiên cứu
3.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
3.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Uốn gỗ xử lý bằng hấp hơi
4.1.1. Uốn gỗ có bán kính cong 800mm (R800)
4.1.1.1. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc nhất
4.1.1.2. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc hai
4.1.1.3. Phân tích kết quả thực nghiệm ở mô hình bậc 2
4.1.1.4. Xác định các thông số tối ưu
4.1.2. Uốn gỗ có bán kính cong 1000mm (R1000)
4.1.2.1. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc nhất
4.1.2.2. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc hai
4.1.2.3. Phân tích kết quả thực nghiệm ở mô hình bậc 2
4.1.2.4. Xác định các thông số tối ưu
4.1.3. Uốn gỗ có bán kính cong 1400mm (R1400)

12

30
31
32
32
33
33
34
34

34
37
41
43
43
43
43
43
43
43
58
58
58
58
59
60
62
64
64
65
66
68
70


4.1.3.1. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc nhất
4.1.3.2. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc hai
4.1.3.3. Phân tích kết quả thực nghiệm ở mô hình bậc 2
4.1.3.4. Xác định các thông số tối ưu
4.2. Uốn gỗ xử lý bằng urê

4.2.1. Uốn gỗ có bán kính cong 800mm (Rh800)
4.2.1.1. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc nhất
4.2.1.2. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc hai
4.2.1.3. Phân tích kết quả thực nghiệm ở mô hình bậc 2
4.2.1.4. Xác định các thông số tối ưu
4.2.2. Uốn gỗ có bán kính cong 1000mm (Rh1000)
4.2.2.1. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc nhất
4.2.2.2. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc hai
4.2.2.3. Phân tích kết quả thực nghiệm ở mô hình bậc 2
4.2.2.4. Xác định các thông số tối ưu
4.2.3. Uốn gỗ có bán kính cong 1400mm (Rh1400)
4.2.3.1. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc nhất
4.2.3.2. Kết quả thí nghiệm và xử lý kết quả thí nghiệm ở mô hình bậc hai
4.2.3.3. Phân tích kết quả thực nghiệm ở mô hình bậc 2
4.2.3.4. Xác định các thông số tối ưu
4.3. Thảo luận
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
5.2. Kiến nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

13

70
71
72
74
76
76

76
77
78
80
82
82
83
84
86
88
88
89
90
92
94
96
96
97
98
100


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU
σk - Ứng suất mặt kéo (KG/cm2)
σn - Ứng suất mặt nén (KG/cm2)
εk - Biến dạng kéo dọc thớ (%)
εn - Biến dạng nén dọc thớ (%)
εk,max - Biến dạng tương đối cực đại khi kéo (%)
η - Tỷ số giới hạn bền kéo và giới hạn bền nén
R - Bán kính cong tính đến trục trung hòa (mm)

φ - Góc uốn cong (0)
r - Bán kính cong khuôn mẫu uốn cong (mm)
h - Chiều cao thanh gỗ uốn (mm)
T - Nhiệt độ uốn (0C)
P - Áp suất uốn (KG/cm2)
Tg - Thời gian uốn (phút)
H - Thời gian hấp hơi (phút)
N - Nồng độ urê (%)
ΔC - Tỷ lệ phục hồi độ cong sau uốn (%)
ΔK. Tỷ lệ hư hỏng sau uốn (%)
Y(1-8) Hàm tỷ lệ phục hồi độ cong khi uốn gỗ với bán kính 800mm và xử lý bằng hấp hơi
Y(1-10) Hàm tỷ lệ phục hồi độ cong khi uốn gỗ với bán kính 1000mm và xử lý bằng hấp hơi
Y(1-14) Hàm tỷ lệ phục hồi độ cong khi uốn gỗ với bán kính 1400mm và xử lý bằng hấp hơi
Y(h1-8) Hàm tỷ lệ phục hồi độ cong khi uốn gỗ với bán kính 800mm và xử lý bằng urê
Y(h1-10) Hàm tỷ lệ phục hồi độ cong khi uốn gỗ với bán kính 1000mm và xử lý bằng urê
Y(h1-14) Hàm tỷ lệ phục hồi độ cong khi uốn gỗ với bán kính 1400mm và xử lý bằng urê
Y(2-8) Hàm tỷ lệ hư hỏng khi uốn gỗ với bán kính 800mm và xử lý bằng hấp hơi
Y(2-10) Hàm tỷ lệ hư hỏng khi uốn gỗ với bán kính 1000mm và xử lý bằng hấp hơi
Y(2-14) Hàm tỷ lệ hư hỏng khi uốn gỗ với bán kính 1400mm và xử lý bằng hấp hơi
Y(h2-8) Hàm tỷ lệ hư hỏng khi uốn gỗ với bán kính 800mm và xử lý bằng urê
Y(h2-10) Hàm tỷ lệ hư hỏng khi uốn gỗ với bán kính 1000mm và xử lý bằng urê
Y(h2-14) Hàm tỷ lệ hư hỏng khi uốn gỗ với bán kính 1400mm và xử lý bằng urê

14


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 3.1 Miền thực nghiệm theo phương án bậc nhất uốn gỗ xử lý bằng hấp hơi

49

Bảng 3.2 Miền thực nghiệm theo phương án bậc hai uốn gỗ xử lý bằng hấp hơi

50

Bảng 3.3 Miền thực nghiệm theo phương án bậc nhất uốn gỗ xử lý bằng urê

50

Bảng 3.4 Miền thực nghiệm theo phương án bậc hai uốn gỗ xử lý bằng urê

51

Bảng 3.5 Ma trận thí nghiệm bậc nhất

52

Bảng 3.6 Ma trận thí nghiệm bậc hai

52

Bảng 3.7 Kế hoạch thí nghiệm

53

15

DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 2.1 Phân bố ứng suất của gỗ uốn cong

4

Hình 2.2 Biến dạng tương đối của gỗ khi uốn

5

Hình 2.3 Ứng suất và biến dạng khi uốn cong gỗ

8

Hình 2.4 Ứng suất kéo và nén dọc thớ của gỗ

10

Hình 2.5 Phân tử cellulose

11

Hình 2.6 Quá trình phân giải cellulose

12

Hình 2.7 Liên kết cầu hydro giữa các phân tử cellulose

12

Hình 2.8 Quá trình trương của cellulose

13

Hình 2.9 Các dạng biến đổi cấu trúc trong gỗ khi có tác nhân xử lý

16

Hình 2.10 Đường cong nhiệt độ - mô đun của phi kết tinh cao phân tử

20

Hình 2.11 Thiết bị ép liên tục và ép phân đoạn

26

Hình 2.12 Thiết bị uốn gỗ

26

Hình 2.13 Thiết bị uốn gỗ gia nhiệt bằng hơi nước

27

Hình 2.14 Phương pháp uốn cụm chi tiết cong hình đóng kín

28

Hình 2.15 Sự biến đổi bán kính cong trong quá trình hút ẩm của gỗ

30

Hình 2.16 Biểu đồ trạng thái của gỗ khi xử lý

38

Hình 2.17 Ứng suất và biến dạng của gỗ khi uốn cong

39

Hình 2.18 Phương pháp uốn vạt đầu gỗ và dùng nẹp kim loại

39

Hình 2.19 Phương pháp dùng vết cưa cắt khi uốn

40

Hình 3.1 Xác định bán kính cong của mẫu sau khi uốn

47

Hình 3.2 Bài toán hộp đen

49

Hình 4.1 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(1-8)

60

Hình 4.2 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(1-8) dạng mã hóa

61

Hình 4.3 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(2-8)

61

16


Hình 4.4 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(2-8) dạng mã hóa

62

Hình 4.5 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(1-10)

66

Hình 4.6 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(1-10) dạng mã hóa

67

Hình 4.7 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(2-10)

67

Hình 4.8 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(2-10)dạng mã hóa

68

Hình 4.9 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(1-14)

72

Hình 4.10 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(1-14)dạng mã hóa

73

Hình 4.11 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(2-14)

73

Hình 4.12 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(2-14) dạng mã hóa

74

Hình 4.13 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(h1-8)

78

Hình 4.14 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(h1-8) dạng mã hóa

79

Hình 4.15 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(h2-8)

79

Hình 4.16 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(h2-8) dạng mã hóa

80

Hình 4.17 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(h1-10)

84

Hình 4.18 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(h1-10) dạng mã hóa

85

Hình 4.19 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(h2-10)

85

Hình 4.20 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(h2-10) dạng mã hóa

86

Hình 4.21 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(h1-14)

90

Hình 4.22 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(h1-14) dạng mã hóa

91

Hình 4.23 Đồ thị so sánh các điểm thực nghiệm với lý thuyết hàm Y(h2-14)

91

Hình 4.24 Đồ thị ảnh hưởng của các hệ số hồi quy tới hàm Y(h2-14)dạng mã hóa

92

17


Chương 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong sản xuất hàng mộc thường phải gia công các chi tiết, cụm chi tiết cong, gia
công chế tạo chi tiết, cụm chi tiết này chủ yếu có hai phương pháp là phương pháp gia
công bằng cưa cắt và uốn ép gỗ thành hình.
Gia công cưa tức là dùng cưa vòng lượn cắt thành chi tiết cong, rồi phay. Phương
pháp này không cần thêm thiết bị chuyên dùng, nhưng do rất nhiều sợi gỗ bị cắt đứt,
làm cho cường độ chịu lực của chi tiết giảm xuống, trang sức tương đối khó. Khi gia
công chi tiết có độ cong lớn hay cụm chi tiết hình vành khăn thường phải ghép nhiều
thanh với nhau, gia công phức tạp, tỷ lệ lợi dụng gỗ thấp.
Gia công uốn ép, là dùng phương pháp ép các thanh gỗ, gỗ mỏng (ván mỏng) hoặc
ván dăm, ván sợi ép thành các chi tiết, cụm chi tiết hình cong. Loại công nghệ gia công
này có thể nâng cao năng suất, tiết kiệm gỗ, và có thể trực tiếp tạo ra các hình dạng
phức tạp, đơn giản hoá kết cấu sản phẩm, nhưng phải dùng thiết bị uốn cong chuyên
dùng.
Với đặc điểm của hai phương pháp gia công này thì phương pháp gia công uốn ép

có nhiều ưu điểm hơn như tiết kiệm nguyên liệu, khả năng chịu ứng lực uốn, kéo tốt
hơn… Mặc dù trong sản xuất đã áp dụng phương pháp này, nhưng từ trước tới nay
chưa có nhiều nghiên cứu về lĩnh vực này đặc biệt là những nghiên cứu liên quan đến
các thông số chế độ uốn cho loại gỗ từ rừng trồng như Cao su, Keo lai, Dầu, Xà cừ,
Điều, Chò chỉ…
Thực trạng hiện nay nhu cầu về sử dụng gỗ uốn cong ngày càng nhiều và từng bước
thay thế dần các chi tiết cong gia công bằng cưa cắt. Để đáp ứng nhu cầu này đã có

18


nhiều cơ sở uốn ép gỗ ra đời; nhưng thực tế các cơ sở uốn ép gỗ này chưa chú trọng
đến việc tìm ra được thông số chế độ ép thích hợp với từng loại gỗ do đó ảnh hưởng tới
năng suất và chất lượng sản phẩm. Nhằm nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản
phẩm thì việc tìm gia được các thông số chế độ ép thích hợp là rất quan trọng.
Gỗ Keo Lai là một loài cây rừng trồng mọc nhanh, chu kỳ khai thác ngắn hiện nay
đang có trữ lượng lớn, được sử dụng nhiều, mang lại hiệu qủa kinh tế cao, và đang
được sử dụng nhiều để gia công các loại bàn ghế xuất khẩu. Chính vì những lý do trên
tôi chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng các thông số công nghệ uốn ép gỗ Keo lai”
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Lập được mô hình tương quan giữa các nhân tố nghiên cứu trong quá trình uốn ép
gỗ Keo lai.
Xây dựng được các thông số công nghệ hợp lý nhất cho một số dạng sản phẩm lưng
tựa của sản phẩm ghế từ gỗ Keo lai mà hiện nay đang được sử dụng rộng rãi.
1.3. Đối tượng khảo sát
Đối tượng khảo sát là gỗ Keo lai có độ tuổi khai thác 7 – 10 năm; khu vực phân bố
ở một số tỉnh Miền Đông Nam Bộ
1.4. Phạm vi nghiên cứu
Trong phạm vi của đề tài chúng tôi nghiên cứu 3 dạng sản phẩm chủ yếu của lưng
tựa ghế hiện nay đang được sử dụng rộng rãi. Mỗi sản phẩm chúng tôi xây dựng một

chế độ công nghệ uốn ép thích hợp.
Khi nghiên cứu xây dựng các thông số công nghệ cho mỗi loại sản phẩm để uốn ép
gỗ có nhiều yếu tố tác động. Tuy nhiên do thời gian và điều kiện có hạn nên chúng tối
chỉ chọn những yếu tố có ảnh hưởng nhiều đến quá trình nghiên cứu và cố định những
yếu tố ít ảnh hưởng tới quá trình uốn ép gỗ. Trong mỗi dạng sản phẩm chúng tôi xử lý
gỗ trước khi uốn với 2 phương pháp như sau:
*

Uốn gỗ xử lý bằng hấp hơi

- Yếu tố cố định:

19


o Loại gỗ: Keo lai
o Chiều thớ gỗ: chiều dọc thớ gỗ, uốn ngang phẳng
o Kich thước phôi: dài x dày x rộng (460 x 20 x 40)mm
o Độ ẩm ban đầu của gỗ 8 ÷ 12%. Sau đó gỗ được đem đi ngâm nước 2giờ ở
nhiệt độ thường; độ ẩm của gỗ sau khi ngâm trong khoảng 21 ÷ 23%.
o Nhiệt độ hấp gỗ trước khi uốn trong khoảng 95 ÷ 1050C
o Độ cong uốn.: R800; R1000; R1400
- Yếu tố biến đổi: nhiệt độ uốn, áp suất uốn, thời gian uốn, thời gian hấp hơi
*

Uốn gỗ xử lý bằng urê

- Yếu tố cố định:
o Loại gỗ: Keo lai
o Chiều thớ gỗ: chiều dọc thớ gỗ, uốn ngang phẳng

o Kich thước phôi: dài x dày x rộng (460 x 20 x 40)mm
o Độ ẩm ban đầu của gỗ 8 ÷ 12%. Sau đó gỗ được đem luộc trong dung dịch
urê 2giờ với các nồng độ khác nhau ở nhiệt độ khoảng 60 ÷ 700C; độ ẩm của
gỗ sau khi luộc khoảng 22 ÷ 25%.
o Độ cong uốn.: R800; R1000; R1400
- Yếu tố biến đổi: nhiệt độ uốn, áp suất uốn, thời gian uốn, nồng độ urê.
1.5. Ý nghĩa của đề tài
Làm tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu xây dựng các thông số chế độ uốn ép
cho gỗ.
Các cơ sở sản xuất có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này vào thực tiễn sản xuất đối
với các loại sản phẩm cùng loại và tương đương.

20


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Cơ sở lý thuyết về uốn ép gỗ
2.1.1. Nguyên lý uốn cong gỗ
2.1.1.1. Xác định vị trí của trục trung hòa khi uốn
Khi gỗ chịu uốn thì một mặt gỗ phía ngoài chịu kéo, bề mặt phía trong chịu nén.
Ứng suất - ứng biến mặt kéo là phân bố đường thẳng, phân bố ứng suất mặt nén, trong
phạm vi biến dạng đàn hồi, gần với phân bố đường thẳng, sau khi vượt quá giới hạn tỷ
lệ, gây ra biến dạng tính dẻo, thành phân bố đường cong, lớp trung hoà dần dần chuyển
dịch về phía mặt kéo. Xem ứng suất của phần gỗ uốn cong là phân bố bậc thang hình
2.1; lớp trung hoà cách bề mặt khuôn mẫu uốn cong là x.

σk

kéo

nén

σn

21


Hình 2.1 Phân bố ứng suất của gỗ uốn cong
Theo hình 2.1 ta có:

a+b+c=h

(2.1)

x=a+b

(2.2)

c=h-x
Căn cứ vào nguyên tắc diện tích phân bố ứng suất kéo và nén phải bằng nhau ta có:
1
1
.σ k .c = σ n .x − .σ n .b
2
2

(2.3)

εk, σk - biến dạng và ứng suất mặt kéo.

εn, σn - biến dạng và ứng suất mặt nén.
Theo hình 2-1 ta có:

σn b
σ
b
; đặt n = η
= =
σk c h− x
σk

Từ phương trình (2.3) và (2.4) ta có:

(2.4)

1
1
.σ n (h − x) = σ n .x − .η .(h − x).σ n
2η
2

1
1+η 2
x
h (1 + η ) 2
η
x = .η .(h − x) + (h − x) ⇔
=
⇔ =
2

2
2η
h−x
x 1+η 2
x=

1+η 2
.h
(1 + η ) 2

(2.5)

Như vậy nếu biết trước được giới hạn bền kéo và nén dọc thớ gỗ ta có thể tìm được
vị trí trục trung hòa của dầm uốn.
2.1.1.2. Xác định bán kính cong của trục trung hòa khi uốn
* Trường hợp đường trung hòa dịch chuyển về mặt chịu kéo
Biến dạng tương đối được xác định bằng công thức: ε = Δρ
ρ

ρ

r

22

(2.6)


Biến
dạng

tương
đối khi
của nén
gỗ khi
uốn thái giới hạn được xác
Theo hình 2.2;Hình
biến 2.2
dạng
tương
đối
cực đại
ở trạng
định:
εn =

a+b

ρ

ta có ε n =

; εk =

c

(2.7)

ρ

a+b

η 2 +1
.ε k
.ε k hay ε n =
2.η
c

(2.8)

Giới hạn bền khi kéo dọc thớ đối với các loại thông thường lớn hơn giới hạn bền
nén dọc khoảng 2 ÷ 3lần. Vì vậy qua đẳng thức (2.7 và 2.8) ta thấy biến dạng trong
miền nén lớn hơn trong miền kéo khoảng 1,5 ÷ 7lần.
Biến dạng khi kéo dọc thớ εk có sự phụ thuộc vào loại gỗ nhưng không lớn. còn
biến dạng nén dọc thớ phụ thuộc rất nhiều vào loại gỗ và tình trạng gỗ.
Như vậy để xác định bán kính nhỏ nhất của mẫu gỗ có chiều cao h, chúng ta viết
phương trình biến dạng tương đối cực đại cho thớ gỗ bị kéo như sau:
Biến dạng lớn nhất là: ε k ,max =
Trong đó:

Δρ max

Δρ max = c = 2.h.

(2.9)

ρ
η

(2.10)

(η + 1) 2

ρ = r + h − c = r + h − 2.h.

η
(η + 1) 2

(2.11)

Thay (2.9) và (2.10) vào (2.8) Ta có:
2.h.

ε k ,max =

η
(η + 1) 2

⎡
2η ⎤
r + h ⎢1 −
2 ⎥
⎣ (η + 1) ⎦

⇔r=

h

ε k ,max

⎡ 2.η
⎤

(1 − ε k ,max ) − ε k ,max ⎥
⎢
2
⎣ (η + 1)
⎦

23

(2.12)


Vậy bán kính cho phép của mẫu gỗ là: r ≥

h

ε k ,max

⎡ 2.η
⎤
(1 − ε k ,max ) − ε k ,max ⎥ (2.13)
⎢
2
⎣ (η + 1)
⎦

Biến dạng tương đối kéo dọc thớ gỗ là nhỏ so với đơn vị vì vậy ta có thể bỏ qua
biến dạng tương đối khi kéo mà không gây ra sai số quá lớn và biểu thức được viết
dưới dạng:
h

r≥

Trong đó:

ε k ,max

2.η
(η + 1) 2

(2.14)

h – là chiều cao thanh gỗ uốn

(mm)

εk,max - biến dạng tương đối cực đại khi kéo
η - tỷ số giới hạn bền kéo và giới hạn bền nén
Tóm lại qua công thức (2.14) để xác định rmin cần phải biết chiều cao của thanh,
biến dạng tương đối cực đại khi kéo, giới hạn bền kéo và giới hạn bền nén dọc thớ gỗ.
* Trường hợp không tính đến sự dịch chuyển của đường trung hòa khi uốn
Nếu không tính đến sự dịch chuyển đường trung hòa khi uốn rmin được xác định như
sau: Δρ =

h
h
h
; ρ = + r ; ε k ,max =
và
2
2.r + h

2

⎞
h⎛ 1
− 1⎟⎟
2 ⎝ ε k ,max
⎠

Ta có r = .⎜⎜

(2.15)

Bán kính cong cực tiểu của mẫu khi dịch chuyển trục trung hòa vào vùng kéo là:
ε k ,max =

Δρ max

(2.16)

ρ

Δρ max = h ; ρ = h + rmin

Thay (2.17) vào (2.16) ta có ε k ,max =

(2.17)
⎞
⎛ 1
h
⇒ r = h.⎜⎜

− 1⎟⎟
h + rmin
⎠
⎝ ε k ,max

(2.18)

2.1.1.3. Xác định tính năng uốn cong của gỗ
Khi uốn cong gỗ, dần dần hình thành 2 mặt lồi lõm, ở mặt lồi chịu ứng suất kéo,
mặt lõm chịu ứng suất nén. Phân bố ứng suất của nó là giảm dần từ bề mặt thanh gỗ về

24


phía trục trung hòa (hình 2.3), 1 lớp sợi ở giữa không chịu kéo cũng không chịu nén,
lớp này gọi là lớp trung hoà. Thanh gỗ chiều dài l sau uốn cong, dãn dài mặt bị kéo là l
+ Δl, chiều dài mặt bị nén là l - Δl, chiều dài lớp trung hoà không đổi, vẫn là l.

Hình 2.3 Ứng suất và biến dạng khi uốn cong gỗ
Chiều dài lớp trung hòa là: l = π .R.

φ

(2.19)

180

Trong đó: R - Bán kính cong tính đến trục trung hòa.

φ - Góc uốn cong.

⎛
⎝

h⎞ φ
= l + Δl
2 ⎠ 180

Chiều dài mặt kéo là: l1 = π .⎜ R + ⎟

(2.20)

h φ
Δl = π . .
2 180

(2.21)

Từ (2.19) và (2.21) ta có: biến dạng kéo ε là: ε =
Thông thường dùng

Δl
h
h
=
⇔ 2.ε =
2R
l
R

(2.22)

h
để biểu thị tính năng uốn cong của gỗ. Gỗ có cùng chiều
R

dày, bán kính có thể uốn cong nhỏ, thì cho thấy tính năng uốn cong của nó tốt.

25