Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu của xích cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại kon tum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HỒ VĂN CUÔNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THƠNG SỐ TỐI ƯU
CỦA XÍCH CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ
NHIÊN TẠI KON TUM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HỒ VĂN CUÔNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THƠNG SỐ TỐI ƯU
CỦA XÍCH CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ
NHIÊN TẠI KON TUM

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. DƯƠNG VĂN TÀI

NĂM 2013


1

MỞ ĐẦU
Rừng là nguồn tài nguyên quý giá của con người, rừng cung cấp nguyên liệu
cho sản xuất của nền kinh tế quốc dân, rừng còn là nguồn sinh thủy cho sông suối,
hồ thủy điện và chống lại hiệu ứng nhà kính, hạn chế biến đổi khí hậu tồn cầu hiện
nay. Ngồi ra rừng cịn có chức năng phục vụ du lịch sinh thái, văn hóa và danh lam
thắng cảnh của mỗi địa phương mỗi quốc gia.
Hiện nay Việt nam có diện tích rừng là: 13.258.843 ha, rừng tự nhiên là:
10.339.305 ha, rừng trồng là : 2.919.538 ha độ che phủ trung bình trên tồn quốc là
39.1%. Rừng Việt Nam rất đa dạng về hệ thực vật cũng như hệ sinh thái đặc biệt
rừng là nguồn cung cấp khối lượng gỗ rất lớn cho nền kinh tế quốc dân, theo số liệu
điều tra năm 2010 rừng tự nhiên của Việt Nam có trữ lượng gỗ khoảng 2 tỷ m3.
Hiện nay hàng năm ở Việt Nam khai thác chọn khoảng 200.000m3 gỗ từ rừng tự
nhiên để phục vụ cho nhu cầu phát triển của nền kinh tế. Trong đó khối lượng gỗ khai
thác rừng rừng tự nhiên ở khu vực Tây Nguyên chiến 50%. Theo chiến lược phát triển
ngành Lâm nghiệp đến năm 2020 khối lượng gỗ khai thác từ rừng tự nhiên hàng năm
khoảng một triệu m3.
Tỉnh Kon Tum là khu vực tập trung diện tích rừng tự nhiên khá lớn, với trữ lượng
cao, nhiều loại gỗ quí hiếm. Hàng năm tỉnh được chính phủ và Bộ Nơng nghiệp và Phát
triển nông thôn cho phép khai thác khoảng 10.000 m3 gỗ từ rừng tự nhiên theo hướng

bền vững.
Hiện nay công nghệ khai thác chọn gỗ từ rừng tự nhiên theo hướng bền vững
ở một số địa phương đã áp dụng cơ giới hóa từ đó năng suất tăng lên, giảm công lao
động, bước đầu cho hiệu quả cao. Trong quá trình áp dụng cơ giới hóa vào khai thác
gỗ thì việc sử dụng cưa xăng để chặt hạ, cắt khúc, cắt ngọn là phổ biến và hiệu quả
rất cao. Tuy nhiên, việc sử dụng cưa xăng vào chặt hạ gỗ rừng tự nhiên cịn một số
hạn chế đó là năng suất thấp, tuổi thọ cưa thấp, cưa bị quá tải, xích cưa nhanh mịn,
rung động của cưa tác dụng lên người sử dụng lớn, nguyên nhân là do gỗ trong rừng
tự nhiên có đường kính lớn, nhiều loại gỗ có cơ lý tính rất cứng, gỗ nhiều bạch vè.
Để áp dụng cưa xăng vào chặt hạ gỗ rừng tự nhiên cần thiết phải có nghiên
cứu các thơng số tối ưu của xích cưa để giảm lực cắt, giảm rung động từ đó tăng


2

năng suất và tăng tuổi thọ của cưa, có như vậy thì sử dụng thiết bị có hiệu quả kinh
tế cao
Với những lý do đã được trình bày ở trên chúng tôi chọn và thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu xác định một số thông số tố i ưu của xích cưa xăng để chă ̣t ha ̣ gỗ
rừng tự nhiên tại Kon Tum”
Bố cục, nội dung của đề tài cụ thể như sau:
Mở đầu.
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
Chương 2: Mục tiêu, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu.
Chương 3: Cơ sở lý thuyết về q trình cắt ngang gỗ rừng tự nhiên bằng xích cưa.
Chương 4: Xác định một số thông số kỹ thuật của xích cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự
nhiên.
Kết luận và kiến nghị.

3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về rừng rừng tự nhiên ở tỉnh Kon Tum.
1.1.1. Điề u kiêṇ tự nhiên
Vi ̣ trí điạ lý: Kon Tum là tỉnh miề n núi vùng cao, biên giới, nằ m ở phiá bắ c
Tây Nguyên trong toa ̣ đô ̣ điạ lý từ 107020'15" đế n 108032'30" kinh đô ̣ đông và từ
13055'10" đế n 15027'15" vi ̃ đô ̣ bắ c.
Kon Tum có diê ̣n tić h tự nhiên 9.676,5 km2, chiế m 3,1% diê ̣n tić h toàn quố c,
phía bắ c giáp tỉnh Quảng Nam (chiề u dài ranh giới 142 km); phiá nam giáp tỉnh Gia
Lai (203 km), phiá đông giáp Quảng Ngaĩ (74 km), phiá tây giáp hai nước Lào và
Campuchia (có chung đường biên giới dài 280,7 km).
Điạ hiǹ h: phầ n lớn tin̉ h Kon Tum nằ m ở phía tây dãy Trường Sơn, điạ hình
thấ p dầ n từ bắ c xuố ng nam và từ đông sang tây. Điạ hiǹ h của tin
̉ h Kon Tum khá đa
da ̣ng: đồ i núi, cao nguyên và vùng trũng xen kẽ nhau. Trong đó:
1) Điạ hiǹ h đồ i, núi: chiế m khoảng 2/5 diê ̣n tić h toàn tỉnh, bao gồ m những
đồ i núi liề n dải có đô ̣ dố c 150 trở lên. Các núi ở Kon Tum do cấ u ta ̣o bởi đá biế n
chấ t cổ nên có da ̣ng khố i như khố i Ngo ̣c Linh (có đin
̉ h Ngo ̣c Linh cao 2.598 m) nơi bắ t nguồ n của nhiề u con sông chảy về Quảng Nam, Đà Nẵng như sông Thu Bồn
và sông Vu Gia; chảy về Quảng Ngaĩ như sông Trà Khúc. Điạ hình núi cao liền dải
phân bố chủ yế u ở phía bắ c - tây bắ c cha ̣y sang phiá đông tin̉ h Kon Tum. Ngoài ra,
Kon Tum còn có mô ̣t số ngo ̣n núi như: ngo ̣n Bon San (1.939 m); ngo ̣n Ngo ̣c Kring
(2.066 m). Mă ̣t điạ hình bi ̣ phân cắ t hiể m trở, ta ̣o thành các thung lũng hẹp, khe,
suố i. Điạ hình đồ i tâ ̣p trung chủ yế u ở huyê ̣n Sa Thầ y có da ̣ng nghiêng về phía tây
và thấ p dầ n về phiá tây nam, xen giữa vùng đồ i là dãy núi Chưmomray.
2) Điạ hình thung lũng: nằ m do ̣c theo sông Pô Kô đi về phía nam của tỉnh, có
da ̣ng lòng máng thấ p dầ n về phiá nam, theo thung lũng có những đồ i lươ ̣n sóng như
Đăk Uy, Đăk Hà và có nhiề u chỗ bề mă ̣t bằ ng phẳ ng như vùng thành phố Kon Tum.

Thung lũng Sa Thầ y đươ ̣c hình thành giữa các dãy núi kéo dài về phiá đông chạy
do ̣c biên giới Viê ̣t Nam - Campuchia.


4

3) Điạ hình cao nguyên: tin̉ h Kon Tum có cao nguyên Konplong nằ m giữa
daỹ An Khê và dãy Ngo ̣c Linh có đô ̣ cao 1.100 - 1.300 m, đây là cao nguyên nhỏ,
cha ̣y theo hướng tây bắ c - đông nam.
Khí hâ ̣u: Kon Tum thuô ̣c vùng khí hâ ̣u nhiê ̣t đới gió mùa cao nguyên. Nhiê ̣t
đô ̣ trung bình trong năm dao đô ̣ng trong khoảng 22 - 230C, biên đô ̣ nhiê ̣t đô ̣ dao
đô ̣ng trong ngày 8 - 90C. Kon Tum có 2 mùa rõ rê ̣t: mùa mưa chủ yế u bắ t đầ u từ
tháng 4 đế n tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đế n tháng 3 năm sau. Hàng năm, lượng
mưa trung bình khoảng 2.121 mm, lươ ̣ng mưa năm cao nhấ t 2.260 mm, năm thấ p
nhấ t 1.234 mm, tháng có lươ ̣ng mưa cao nhấ t là tháng 8. Mùa khô, gió chủ yếu theo
hướng đông bắ c; mùa mưa, gió chủ yế u theo hướng tây nam. Đô ̣ ẩ m trung bin
̀ h
hàng năm dao đô ̣ng trong khoảng 78 - 87%. Đô ̣ ẩ m không khí tháng cao nhấ t là
tháng 8 - 9 (khoảng 90%), tháng thấ p nhấ t là tháng 3 (khoảng 66%).
1.1.2. Rừng và tài nguyên rừng:
a) Rừng: đế n năm 2011, diê ̣n tić h đấ t lâm nghiê ̣p của Kon Tum là 660.341
ha, chiế m 68,14% diê ̣n tích tự nhiên. Kon Tum có các kiể u rừng chiń h sau:
- Rừng lá kim nhiê ̣t đới hỗn hơ ̣p cây và lá rô ̣ng: đây là kiể u rừng điể n hiǹ h
của rừng tỉnh Kon Tum, phân bố chủ yế u trên đô ̣ cao 500 m, có ở hầ u hế t huyê ̣n, thi ̣
trong tin̉ h.
- Rừng lá rộng nhiê ̣t đới: có hầ u hế t trong tin̉ h và thường phân bố ở ven
sông.
- Rừng thưa khô cây ho ̣ dầ u (rừng khô ̣p): phân bố chủ yế u ở huyê ̣n Ngo ̣c
Hồ i, huyê ̣n Đăk Glei (do ̣c theo biên giới Viê ̣t Nam, Lào, Campuchia).
b) Tài nguyên rừng:

- Thực vâ ̣t: theo kế t quả điề u tra bước đầ u, tin̉ h Kon Tum có khoảng hơn 300
loài, thuô ̣c hơn 180 chi và 75 ho ̣ thực vâ ̣t có hoa. Cây ha ̣t trầ n có 12 loài, 5 chi, 4
ho ̣; cây ha ̣t kiń có 305 loài, 175 chi, 71 ho ̣; cây mô ̣t lá mầ m có 20 loài, 19 chi, 6 ho ̣;
cây 2 lá có mầ m 285 loài, 156 chi, 65 ho ̣. Trong đó, các ho ̣ nhiề u nhấ t là ho ̣ đâ ̣u, ho ̣
dầ u, ho ̣ long naõ , ho ̣ thầ u dầ u, ho ̣ trinh nữ, ho ̣ đào lô ̣n hô ̣t, ho ̣ xoan và ho ̣ trám. Nhin
̀
chung, thảm thực vâ ̣t ở Kon Tum đa da ̣ng, thể hiê ̣n nhiề u loa ̣i rừng khác nhau trong
nề n cảnh chung của đới rừng nhiê ̣t đới gió mùa, có 3 đai cao, thấ p khác nhau: 600


5

m trở xuố ng, 600 - 1.600 m và trên 1.600 m. Hiê ̣n nay, nổ i trô ̣i nhấ t vẫn là rừng
râ ̣m, trong rừng râ ̣m có quầ n hơ ̣p chủ đa ̣o là thông hai lá, dẻ, re, pơmu, đỗ quyên,
chua,... ở đô ̣ cao 1.500 - 1.800 m chủ yế u là thông ba lá, chua, dẻ, re, kháo, che ̣c,...
Nhắ c đế n nguồ n lơ ̣i rừng ở Kon Tum phải kể đế n vùng núi Ngo ̣c Linh với những
cây dươ ̣c liê ̣u quý như sâm Ngo ̣c Linh, đẳ ng sâm, hà thủ ô và quế . Trong những
năm gầ n đây, diê ̣n tích rừng của Kon Tum bi ̣ thu he ̣p do chiế n tranh, khai thác gỗ
lâ ̣u và các sản phẩ m khác của rừng. Nhưng nhìn chung, Kon Tum vẫn là tỉnh có
nhiề u rừng gỗ quý và có giá tri ̣kinh tế cao.
1.2.Tổng quan về tình hình khai thác gỗ rừng tự nhiên tại tỉnh Kon Tum.
1.2.1. Tình hình khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Kon Tum
Hiện nay việc khai thác gỗ rừng tự nhiên tại tỉnh Kon Tum được giao cho
Công Ty lâm nghiệp Đắc Tô thực hiện, theo kế hoạch đã được Bộ Nông nghiệp và
phát triển nông thôn và Ủy ban nhân dân tỉnh phê duyệt, hàng năm Công ty Lâm
nghiệp Đắc Tô được phép khai thác chọn gỗ rừng tự nhiên khối lượng 8.000m3,
theo tiêu chí bền vững.
Để được cấp phép khai thác, công ty đã được tổ chức GTZ giúp đỡ, tập huấn
từ năm 2007 đến 2011, gỗ của công ty khai thác đã được tổ chức lâm nghiệp thế
giới cấp chứng nhận "Gỗ có kiểm sốt". Hiện nay cơng ty đã thực hiện qui trình

cơng nghệ khai thác đã được Bộ Nông nghiệp và tổ chức lâm nghiệp thế giới ban
hành nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường sinh thái, tăng năng suất và giảm
giá thành khai thác, lấy hiệu quả kinh tế trong việc khai thác rừng để phát triển kinh
tế xã hội địa phương ở nơi có khu khai thác.
Đặc điểm của q trình khai thác gỗ rừng tự nhiên tại cơng ty lâm nghiệp
Đắc Tô là khai thác chọn, cây gỗ có đường kính >60cm, mhóm gỗ là từ nhóm 3
đếm nhóm 6, cường độ khai thác 20-25%, độ dốc khu vực khai thác là 20- 25 độ,
[1].
1.1.2. Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Đắc Tô Kon Tum
Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Đắc Tô Kon Tum chủ yếu bằng cơ
giới năng xuất cao, song chi phí sản xuất cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật về tái sinh
rừng sau khai thác. Công nghệ khai thác rừng tự nhiên được thể hiện theo sơ đồ sau:


6

Rừng tự
nhiên đủ
điều kiện
khai thác
Vận chuyển
gỗ về nơi
tiêu thụ

Chuẩn bị (thiết kế khai
thác, làm đường vận
xuất, vận chuyển, kho
gỗ)
Bốc gỗ lên
xe ô tô vận

chuyển

Chặt hạ
cây, cắt
ngọn

Phân loại, xếp
đống tại Kho I

Vận xuất gỗ ra
hoặc bãi bốc gỗ
tạm thời, cắt
khúc (nếu cần)
Bốc gỗ lên xe
Reo vận chuyển
ra kho gỗ I

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ khai thác gỗ tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô
a) Rừng tự nhiên đủ điều kiện khai thác
Việc khai thác gỗ rừng tự nhiên được tiến hành ở những khu rừng đã đủ điều
kiện khai thác bao gồm: cây gỗ đến đếm tuổi thành thục công nghệ, trữ lượng đủ
lớn, lồi gỗ khơng thuộc loại q hiến cần bảo tồn, khu vực khai thác nằm trong
diện tích đã được phê duyệt trong phương án điều chế rừng.
Cơng ty lâm nghiệp Đắc Tơ có khoảng 17.000 ha rừng tự nhiên đã được phê
duyệt phương án quản lý rừng bền vững, diện tích này đủ điều kiện để thiết kế khai
thác chọn theo hướng bền vững.
b) Khâu chuẩn bị khai thác
Trước khi tiến hành khai thác một khu tài rừng tự nhiên thì cần tiến hành
thiết kế được các cấp có thẩm quyền phê duyệt, nội dung của thiết kế bao gồm:
- Điều tra mật độ cây, đường kính, chiều cao, lồi cây, địa hình khu khai

thác.
- Xác định trữ lượng cây đứng, cường độ khai thác, khối lượng gỗ cần khai
thác
- Thiết kế kho gỗ I hoặc bãi bốc gỗ, đường vận xuất, vận chuyển và các cơng
trình phục vụ khu khai thác.
- Thi cơng đường vận xuất, vận chuyển và các cơng trình phục vụ khai thác.
b) Khâu chặt hạ cây, cắt ngọn
Khâu chặt hạ là khâu đầu tiên rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất
lượng gỗ và tái sinh rừng sau khai thác. Chặt hạ đúng qui trình kỹ thuật, góp phần
thúc đẩy tái sinh rừng và thuận lợi cho quá trình vận xuất. Hiện nay việc chặt hạ gỗ


7

rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu là sử dụng cưa xăng, ưu điểm
của dụng cụ chặt hạ cưa xăng là:
- Dễ sử dụng, năng suất cao, phù hợp địa hình.
- Vốn đầu tư thấp, sẵn có ở địa phương
Nhược điểm của cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp
Đắc Tơ là:
- Tuổi thọ của cưa thấp, chi phí sản xuất cao, hiệu quả kinh tế thấp
- Chiều cao gốc chặt lớn không đảm bảo yêu cầu của qui phạm khai thác gây
lãng phí gỗ, nguyên nhân là do gỗ rừng tự nhiên đường kính gốc lớn, gỗ có nhiều
bạch vè, cơ lý tính phần gỗ ở gần sát đất lớn khi cắt ở phần gỗ này là rất khó khăn.
- Xích cưa nhanh bị cùn, tuổi thọ cưa thấp, ngun nhân là do cơ lý tính của
gỗ lớn khơng phù hợp với góc cắt của xích cưa, dẫn đến lực cắt lớn, gây ra hiện
tượng quá tải cho động cơ, dẫn đến tuổi thọ động cơ thấp
Tóm lại: Dụng cụ chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại Kon Tum chủ yếu bằng cưa
xăng cho năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế, đây là thiết bị chặt hạ phù hợp
nhất hiện nay. Tuy nhiên chặt hạ bằng cưa xăng cịn một số tồn tại đó là khi cắt phải

phần gỗ gốc cây có bạnh vè, cây gỗ cứng thì khó khăn máy khơng đủ cơng suất, dẫn
đến chiều cao gốc chặt lớn, tuổi thọ của xích cưa giảm, để khắc phục tồn tại này cần
phải nghiên cứu lựa chọn loại cưa có cơng suất phù hợp.
c) Khâu vận xuất, cắt khúc
Phương thức vận xuất gỗ rừng tự nhiên ở Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ
yếu là sử dụng máy kéo vận xuất. Hiện tại Công ty đang sử dụng máy kéo vận xuất
Komatsu dạng bánh xích, máy kéo vận xuất này sử dụng tời kéo cả cây gỗ dài từ
trong rừng ra bãi bốc gỗ tạm thời. Loại máy kéo vận xuất này cho năng suất cao,
kéo được cây gỗ lớn, tuy nhiện tồn tại lớn của loại thiết bị này đó là nó ảnh hưởng
đến mơi trường sinh thái, gây xói mịn đất. Gỗ sau khi kéo ra bãi bốc gỗ tạm thời
nếu cây gỗ quá dài thì tiến hành cắt 2 khúc để thuận lới cho quá trình vận chuyển.
d) Khâu bốc xếp và vận chuyển gỗ từ bãi bốc gỗ tạm thời ra kho gỗ I
Đặc điểm của quá trình bốc xếp và vận chuyển gỗ từ kho gỗ I đến bãi bốc gỗ
tạm thời là gỗ có chiều dài và đường kính lớn, đường vận chuyển khó khăn, chủ yếu
đường vận chuyển mở trên đỉnh dông để giảm thiểu khối lượng đào đắp, giảm thiểu


8

tác động xấu đếm môi trường, nên độ dốc của đường vận chuyển lớn, các loại xe
vận chuyển thông thường không thể di chuyển trên đường này được, nên khâu bốc
xếp và vận chuyển gỗ từ bãi bốc gỗ tạm thời ra khi gỗ I tại Công ty lâm nghiệp Đắc
Tô chủ yếu là sử dụng xe reo để vừa bốc xếp vừa vận chuyển. Vì vậy loại xe vận
chuyển phù hợp nhất là xe reo, loại xe này tự bốc, năng suất vận chuyển lớn.
e) Phân loại và xếp đống tại kho gỗ I
Gỗ sau khi được xe Reo vận chuyển ra được phân loại theo đường kính,
nhóm gỗ và lơ khai thác, sau đó xếp thành đống để bán cho các đơn vị có nhu cầu
sử dụng. Việc phận loại, xếp đống thực hiện bằng máy xếp đống Komatsu.
f) Khâu bỗ xếp vận chuyển gỗ từ kho I đến nơi tiêu thụ
Gỗ sau khi được bán đấu giá, được bỗ lên xe vận chuyển gỗ chuyên dùng để

vận chuyển về nơi tiêu thụ kho gỗ II hoặc nhà máy chế biến. Quá trình bốc xếp
bằng máy bốc Komatsu.

Hình 1.2: Sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô


9

Nhận xét: Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên hiện nay đã được cơ giới
hóa, từ đó cho năng suất cao, giảm nhẹ sức lao động và số công lao động, tuy nhiên
một số khâu cơng việc cịn có tồn tại cần phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện đó là
khâu chặt hạ cây.
1.3. Tổng quan nghiên cứu về thiết bị chặt hạ gỗ rừng tự nhiên
Cưa xăng là thiết bị chặt hạ cầm tay được sử dụng rộng rãi trong công nghệ
khai thác gỗ. Công dụng chủ yếu của cưa xăng là chặt hạ, cắt cành, cắt khúc gỗ,
ngồi ra cịn sử dụng vào một số cơng việc khác như xẻ gỗ, chặt hạ tre… Theo kết
quả nghiên cứu của tổ chức Nông Lương thế giới FAO [28], [29], [30], từ các nước
phát triển như Phần Lan, Thụy Điển đến các nước đang phát triển như Malaysia,
Inđônêxia... đều sử dụng cưa xăng là thiết bị chính để chặt hạ gỗ. Cưa xăng có
nhiều ưu điểm như: Kích thước gọn nhẹ, dễ sử dụng, vốn đầu tư ít và có thể hoạt
động trên nhiều dạng địa hình khác nhau. Theo [35], tỷ lệ chặt hạ gỗ bằng cơ giới ở
Phần Lan là 98% trong đó tỷ lệ chặt hạ bằng cưa xăng là 70% còn 28% là chặt bằng
máy chặt hạ liên hợp, đối với Brazil tỷ lệ chặt bằng cơ giới hố là 90% trong đó
80% chặt bằng cưa xăng còn 10% là chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp. Theo tài
liệu "Sổ tay về công nghệ thích hợp trong các hoạt động Lâm nghiệp ở các nước
đang phát triển" [41], [42], đối với Malaysia, Philippine, Thái Lan tỷ lệ chặt hạ bằng
cưa xăng là 90% còn 10% là chặt hạ bằng thủ công.
Một số nước đang phát triển ở Châu Phi: Etiopia, Tanzania, Zimbabwe [34]
tỷ lệ chặt hạ gỗ bằng cưa xăng là 70% còn 30% là chặt hạ bằng thủ cơng. Có rất
nhiều cơng trình nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh rằng chặt hạ gỗ bằng cưa

xăng thì giảm thiểu tác động xấu đến môi trường sinh thái hơn là chặt hạ bằng máy
chặt hạ liên hợp. Kết quả nghiên cứu so sánh giữa chặt hạ bằng thủ công, chặt hạ
bằng cưa xăng và máy chặt hạ liên hợp trong việc khai thác tỉa thưa rừng trồng ở
Phần Lan [37], đã khẳng định rằng chặt hạ bằng cưa xăng chi phí nhỏ nhất và ít ảnh
hưởng đến mơi trường nhất.
Ở Việt Nam trong cơ giới hoá khâu chặt hạ cũng sử dụng cưa xăng là chủ
yếu, không dùng máy chặt hạ liên hợp vì địa hình phức tạp, rừng phân tán, điều kiện
kinh tế nước ta cịn khó khăn. Việc sử dụng cưa xăng trong chặt hạ gỗ ở nước ta đã


10

có từ những năm 1960, theo số liệu điều tra tỷ lệ chặt hạ bằng cưa xăng chiếm 70%
còn 30% chặt bằng thủ cơng.
Trong q trình nghiên cứu hồn thiện cưa xăng một số nước phát triển như
Thụy Điển, Đức, Mỹ đã thu được nhiều thành tựu to lớn và đã được cơng bố trong
nhiều cơng trình [44], [45]. Hiện nay nhiều hãng cưa nổi tiếng hàng năm sản xuất
hàng triệu cưa với chất lượng cao như hãng Husqvarna của Thụy Điển, Slihl của
Đức, Mc culloch và Homelite của Mỹ, Echo của Nhật Bản. Từ năm 1980 các nhà
chế tạo đã ứng dụng nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật để chế tạo ra các loại cưa có
tính năng ưu việt hơn như hệ thống điện đã chuyển từ đánh lửa mavít sang đánh lửa
bán dẫn, một số chi tiết làm bằng thép thay bằng hợp kim, bằng nhựa tổng hợp nên
trọng lượng của cưa giảm xuống còn khoảng 6-7kg, rung động và tiếng ồn cũng
được nghiên cứu giảm xuống.
Tóm lại, cưa xăng đã được các nhà khoa học và các hãng sản suất nghiên
cứu và hoàn thiện về kết cấu, trọng lượng, công suất, tiếng ồn và rung động, tuy
nhiên khi áp dụng cho đối tượng chặt hạ tràm cần phải có nghiên cứu xem có
phù hợp đối tượng mới hay không, nếu chưa phù hợp cần nghiên cứu bổ sung
hồn thiện.
a) Một số nghiên cứu về q trình sử dụng cưa xăng trên thế giới

Khi sử dụng thiết bị nói chung và cưa xăng nói riêng vào một điều kiện làm
việc cụ thể cần phải có nghiên cứu để mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tác giả CunhaIA trong cơng trình [24], đã nghiên cứu ảnh hưởng của rung động, tiếng ồn đến
năng suất lao động, kết quả nghiên cứu cho thấy tiếng ồn và rung động của cưa
xăng càng nhỏ năng suất lao động tăng lên, đối với loại cưa có tiếng ồn lớn hơn
140dba và rung động lớn hơn 12m/s2 thì năng suất giảm 20% so với cưa cùng loại
có rung động và tiếng ồn cho phép.
Tác giả Goglia-V trong cơng trình nghiên cứu [27], đã đề cập đến sức khoẻ
của người công nhân khi sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ, tác giả cho thấy nhiều yếu tố
ảnh hưởng đến hệ thần kinh như tiếng ồn, trọng lượng của cưa, rung động của cưa
và khí xả ra từ động cơ. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra một số giải pháp khắc phục,
song các giải pháp này chưa hoàn thiện.


11

Năm 1998 FAO được sự giúp đỡ của chính phủ Phần Lan đã thực hiện đề tài
"Đánh giá hiệu quả sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng tại Zimbabwe" [29], kết
quả nghiên cứu xác định được năng suất và giá thành chặt hạ của một số loại cưa
xăng dùng để chặt hạ gỗ rừng trồng và khẳng định dùng cưa xăng Husqvana 362
cho hiệu quả nhất.
Tác giả Suwala - M trong cơng trình [44], đã nghiên cứu giá thành chặt hạ gỗ
ở Ba Lan, kết quả cho thấy giá thành chặt hạ gỗ bằng cưa xăng thấp hơn chặt hạ
bằng máy chặt hạ liên hợp và thủ công.
Công trình nghiên cứu:"Năng suất của cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng ở một
số lâm phần của Nhật Bản"[33], tác giả cho thấy thời gian làm việc trong ngày là
366 phút, thời gian di chuyển là 26%, lượng ô xy lớn nhất cần thiết là 2.42 lít/phút,
năng suất trung bình khoảng 15-18 m3/ca. Trong quá trình nghiên cứu tác giả chưa
đề cập đến một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất như xích cưa, rung động và
trọng lượng cưa.
Đánh giá ảnh hưởng của cưa xăng chặt hạ gỗ đến mơi trường sinh thái có các

cơng trình [37], kết quả nghiên cứu cho thấy chặt hạ bằng cưa xăng giảm thiểu tác
động xấu đến môi trường sinh thái hơn so với chặt hạ bằng dụng cụ thủ công và
bằng máy chặt hạ liên hợp, khi chặt hạ bằng cưa xăng chiều cao gốc chặt thấp, đáp
ứng qui phạm khai thác gỗ và tre nứa.
Tác giả Sullman trong cơng trình [45], đã nghiên cứu sử dụng cưa xăng để
sản xuất gỗ xẻ ở Guyana, tác giả đã nghiên cứu các phương pháp xẻ, năng suất và
chất lượng mạch xẻ, tính tốn công suất động cơ. Tác giả cũng đề xuất một số giải
pháp như thay đổi một số thông số của phần tử cắt của xích cưa để chuyển từ dạng
cắt ngang sang cắt dọc để nâng cao năng suất lao động.
Tóm lại, trong q trình sử dụng cưa xăng để chặt hạ gỗ đã có nhiều nghiên
cứu, do đó cưa xăng khơng ngừng được cải tiến, hồn thiện cho phù hợp với đối
tượng và điều kiện sử dụng.
b) Một số nghiên cứu hồn thiện xích cưa xăng
Xích cưa là bộ phận quan trọng trong cơ cấu cắt của cưa xăng, theo lý thuyết cắt
gọt các thông số của răng cắt ảnh hưởng lớn đến năng suất, tiêu hao năng lượng, chất


12

lượng mạch cắt, do vậy cùng với việc hoàn thiện cưa xăng thì xích cưa cũng ngày càng
được hồn thiện. Do công dụng chủ yếu của cưa xăng là chặt hạ gỗ rừng trồng nên các
nghiên cứu về xích cưa chủ yếu tập trung cho đối tượng là gỗ rừng trồng.
Ở Liên Xơ cũ: Việc tính tốn hồn thiện hệ thống cắt của cưa xăng đã được
các tác giả công bố trong các cơng trình [52], [53]. Năm 1950 ở Liên Xơ cũ chủ yếu
là sử dụng loại xích cưa có răng cắt thẳng 4 phần tử (loại xích 260M) sau đó cải tiến
thành loại xích cưa 8 phần tử (loại xích PC-15M), đặc điểm của loại xích này là
khơng có gờ hạn chế ăn gỗ, cơng dụng chủ yếu loại xích này dùng để cắt ngang cây
gỗ, khi sử dụng để cắt chéo thân cây thì cho năng suất thấp. Sau đó xích cưa PC15M được cải tiến thành xích cưa "vạn năng" có dạng răng cắt hình chữ () và phủ
Crom để tăng độ cứng vững chịu mài mịn, loại xích cưa này làm việc tốt trong q
trình cắt gỗ dưới bất kỳ góc độ nào đối với thớ gỗ.

Các nước phát triển như Thụy Điển, Canada, Mỹ, Đức đã sản xuất ra xích
cưa cắt hỗn hợp (cắt ngang, cắt chéo) thường gọi là xích cưa "vạn năng" răng cắt có
dạng hình chữ () chun dùng chặt hạ một số loại gỗ rừng trồng. Trước đây xích
cưa có bước xích lớn, chiều rộng của xích lớn, độ cứng của lưỡi cắt thấp nên tiêu
hao công suất lớn, năng suất thấp, tuổi thọ xích giảm [21].
Năm 1980 xích cưa xăng đã được nghiên cứu và hoàn thiện về bước xích,
chiều dầy xích, các góc cắt của phần tử cắt [29], [30], hiện nay tất cả xích cưa xăng
chặt hạ gỗ đều có dạng rằng hình (). Để hồn thiện xích cưa các nhà nghiên cứu đã
sử dụng phương pháp phân tích q trình cắt, dùng phương pháp thực nghiệm để xác
định các thơng số hình học của phần tử cắt .
Tác giả Wang -JingXin, Greene - WD đã nghiên cứu hệ thống mơ phỏng
bằng máy tính sự ảnh hưởng lẫn nhau của các bộ phận khi cưa xăng chặt hạ gỗ,
nghiên cứu đã tìm được mối quan hệ giữa yếu tố của lưỡi cắt đến công suất động
cơ. Tác giả sử dụng phương pháp thực nghiệm để xác định các thơng số của lưỡi
cắt và đường kính bánh sao chủ động và đã chỉ ra nguyên lý thiết kế bánh sao chủ
động hiện thời là khơng phù hợp có nhiều hạn chế, từ đó đưa ra nguyên lý mới cho
việc cải tiến thiết kế bánh sao chủ động. Kết luận đã chỉ rõ các thông số của lưỡi cắt
chỉ phù hợp với một số loại gỗ.


13

Tóm lại, xích cưa xăng đã được nghiên cứu tương đối hồn thiện về kết cấu,
các thơng số của lưỡi cắt và độ cứng, song các cơng trình nghiên cứu xích cưa chặt
hạ gỗ rừng tự nhiên cịn rất hạn chế.
c) Một số cơng trình nghiên cứu cưa xăng ở Việt Nam.
Ở Việt Nam từ năm 1956 đã nhập một số cưa xăng của Liên Xơ cũ, sau đó
nhập một số cưa xăng của Cộng hoà dân chủ Đức cũ nhằm nâng cao năng suất lao
động trong khâu chặt hạ và cắt khúc gỗ rừng trồng. Năm 1979 nước ta nhập một số
loại cưa Uran 2T và Uran 2TE của Liên Xơ cũ. Trong q trình sử dụng cịn có

nhiều hạn chế do đặc điểm kỹ thuật của máy không phù hợp với điều kiện địa hình
và sức khoẻ của người Việt Nam. Những năm gần đây Việt Nam đã nhập về nhiều
loại cưa xăng có chất lượng tốt như cưa Husqvarna, cưa Slihl, cưa Dolmar ... các
loại cưa này có trọng lượng nhỏ, độ rung và tiếng ồn thấp phù hợp với điều kiện địa
hình và sức khoẻ của người Việt Nam, nên hiện nay cưa xăng là thiết bị chặt hạ gỗ
phổ biến. Song việc nghiên cứu sử dụng cưa xăng ở Việt Nam còn hạn chế.
Nguyễn Trọng Hùng (1985) cùng với Viện Khoa học Lâm nghiệp đã tiến
hành nghiên cứu khảo nghiệm 3 loại cưa xăng: cưa Uran-2 của Nga, cưa Husqvarna
và cưa Partner của Thụy điển. Nghiên cứu này đã đưa ra kết luận rằng: cưa xăng
của Thụy Điển có tốc độ cắt nhanh hơn, mang vác nhẹ nhàng hơn. Một đời cưa của
Thụy Điển chặt hạ được khối lượng gỗ lớn gấp đôi và tiêu thụ nhiên liệu chỉ bằng
1/2 so với cưa Uran- 2. Nghiên cứu trên chỉ tập trung cho đối tượng rừng tự nhiên gỗ
lớn, còn đối tượng khác chưa đề cập đến.
Năm 1987 Tổng công ty nguyên liệu giấy Vĩnh Phú phối hợp với chuyên gia
Thụy Điển tiến hành khảo nghiệm một số loại cưa xăng của hãng Husqvarna ở vùng
nguyên liệu giấy Vĩnh Phú. Kết quả đã xác định được năng suất, chi phí nhiên liệu
cho một số loại cưa. Quá trình khảo nghiệm chỉ thực hiện đối với loại cây là Bồ Đề
và Bạch Đàn còn đối với các loại gỗ khác chưa tiến hành khảo nghiệm.
Năm 1993 Viện Khoa học Lâm nghiệp đã thực hiện đề tài khảo nghiệm cưa
xăng P-70 và tời hai trống trong chặt hạ và vận xuất gỗ Đước ở rừng ngập mặn. Đề
tài đã khảo nghiệm cưa xăng Partner P-70 và tời 2 trống Kompakt 3000/2 của Thụy
Điển trong toàn bộ khâu khai thác. Kết quả cho thấy có thể áp dụng cưa xăng và tời 2
trống vào khai thác gỗ Đước rừng ngập mặn được.


14

Trong tài liệu [17], tác giả đã nghiên cứu tuyển chọn một số loại cưa xăng
chặt hạ gỗ rừng trồng ở Việt Nam, kết quả của cơng trình đã xây dựng được phương
pháp tuyển chọn thiết bị chặt hạ, tiến hành khảo nghiệm một số loại cưa xăng chặt

hạ gỗ rừng trồng và lựa chọn ra được một loại cưa phù hợp.
Luận án tiến sỹ của tác giả Dương Văn Tài [16], đã nghiên cứu sử dụng cưa
xăng vào chặt hạ tre, kết quả nghiên cứu đã tạo ra loại xích cưa ba phần tử để chặt
hạ tre, đã lựa chọn loại cưa xăng phù hợp để chặt hạ tre.
Tác giả Lê Văn Bình trong cơng trình " Nghiên cứu thông số tố i ưu của xích
cưa xăng để chă ̣t ha ̣ gỗ rừng tràm" [], đã xác định được một số thơng số hợp lý của
xích cưa xăng để sử dụng chặt hạ gỗ rừng tràm ở đồng bằng sơng Cửu Long.
Tóm lại: Có nhiều cơng trình nghiên cứu về cưa xăng cũng như xích cưa
xăng ở trên thế giới cũng như ở Việt nam, các kết quả nghiên cứu đã được áp dụng
vào sản xuất, song các cơng trình nghiên cứu về cưa xăng và xích cưa xăng để chặt
hạ gỗ rừng tự nhiên còn hạn chế.
Kết luận chương 1
Từ những trình bày ở trên có thể đi đến một số kết luận:
1. Rừng tự nhiên ở Việt Nam có có diện tích rất lớn khoảng 10,3 triệu ha với
trữ lượng gỗ lên đến hàng tỷ m3, với đặc tính sinh trưởng và tái sinh nhanh, nên
rừng tự nhiên là một nguồn cung cấp gỗ nguyên liệu lớn cho các ngành kinh tế quốc
dân, để giảm bớt nhu cầu về nguyên liệu gỗ nhập khẩu cho ngành cơng nghiệp, góp
phần phát triển kinh tế xã hội của đất nước.
2. Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên hiện nay chủ yếu là cơ giới hóa, từ
đó cho năng suất lao động cao, và giảm bớt nặng nhọc cho công nhân. Tuy cưa
xăng đã được sử dụng phổ biến để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên, nhưng cho đến nay vẫn
chưa có nghiên cứu để khắc phục những nhược điểm tồn tại của thiết bị này.
3. Cưa xăng chặt hạ gỗ đã được nghiên cứu tương đối hoàn thiện về công
nghệ và thiết bị, song nghiên cứu sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên còn rất
hạn chế ở trong và ngoài nước.


15

Chương 2

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu.
Xác định được một số thông số tối ưu của xích cưa để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên
tại Kon Tum, nhằm giảm rung động, giảm chi phí nhiên liệu để tăng năng suất,
giảm giá thành sản xuất, đồng thời đáp ứng được quy phạm kỹ thuật trong chặt hạ
gỗ rừng tự nhiên.
2.2. Đối tượng và thiết bị nghiên cứu.
2.2.1. Đối tượng chặt hạ.
Căn cứ vào kết quả điều tra khảo sát tại khu khai thác thuộc Công ty lâm
nghiệp Đắc Tô, chúng tôi xác định được kích thước, chủng loại gỗ cần chặt hạ trong
các khu rừng được thiết kế khai thác và thống kê ở bảng 2.1 dưới đây
Bảng 1: Kích thước, chủng loại gỗ cần chặt hạ trong khu khai thác
TT

Loại gỗ

Nhón

Đường

kính Chiều cao Tỷ lệ của loại

gỗ

TB (cm)

TB(m)

gỗ trong lô (%)

1

Dẻ trắng

V

70

15

10

2

Cóc đá

III

80

15

40

3

Gổi

IV

70

14

10

4

Trường vải

IV

70

15

5

5

Kháo

III

70

15

8

6

Cáng lị

V

80

15

2

7

Giội nếp

V

80

14

3

9

Hồng quang

IV

70

15

7

10

Trâm tía

IV

80

15

5

11

Mít mài

V

70

16

5

12

Thạch đản

IV

80

15

5

Nhận xét: Căn cứ vào bảng 2.1 chúng tôi thấy loại gỗ có khối lượng khai
thác lớn nhất là loại gỗ: Cóc đá thuộc nhóm III do vậy chúng tơi chọn loại gỗ này


16

là đối tượng để nghiên cứu tính tốn xác định thơng số của xích cưa xăng để chặt hạ
loại gỗ này cũng như cho các loại gỗ khác trong khu rừng tự nhiên tại Kon Tum.
2.2.2. Cấu tạo thô đại của gỗ
Cấu tạo của gỗ có ảnh hưởng lớn đến q trình cắt gọt gỗ, do vậy chúng tơi
tiến hành nghiên cứu cấu tạo của gỗ tại trung tâm thí nghiệm khoa chế biến lâm sản
trường đại học lâm nghiệp. Kết quả ảnh cấu tạo thô đại 3 mặt cắt được thể hện trên
hình 2.2

Mặt cắt ngang

Mặt cắt xuyên tâm

Mặt cắt tiếp tuyến

Hình 2.1: Ảnh cấu tạo thơ đại 3 mặt cắt của gỗ cóc đá
Gỗ có giác lõi khơng phân biệt gỗ màu xám pha hồng nhạt. Vòng năm không
rõ, gỗ sớm gỗ muộn không phân biệt.
Mạch phân bố phân tán, tụ hợp đơn kép, mạch kích thước trung bình (=
0.15 – 0.22 mm), số lượng trunh bình (24 mạch/1mm2).
Tế bào mô mềm xếp dọc thân cây phân bố theo các hình thức vây quanh
mạch hình trịn khơng kín, vây quanh mạch kín hình trịn & hình cánh.
Tia kích thước trung bình (0.15 – 0.25 mm), số lượng trung bình (6-12
tia/mm), gỗ khơng có cấu tạo thành lớp, gỗ khơng có ống dẫn nhựa dọc, gỗ nặng
bền. Thớ gỗ nghiêng, tương đối mịn.
2.2.3. Tính chất vật lý:
Là chỉ tiêu vật lý rất quan trọng của gỗ nó ảnh hưởng đến các tính chất cơ lý
Khối lượng thể tích của gỗ là tỷ số giữa khối lượng gỗ trên đơn vị thể tích gỗ, được
xác định theo cơng thức :

 =

m
( g/cm3)
V

Ở đây tôi tiến hành xác định khối lượng thể tích ở độ ẩm thăng bằng (12%),
khối lượng thể tích khơ kiệt, cơng thức tính như sau:


17

 Khối lượng thể tích thăng bằng (MC= 12%):  12 =

 Khối lượng thể tích khơ kiệt:  0 =

m 12
( g/cm3)
V12

m0
( g/cm3)
V0

Khối lượng thể tích của gỗ được xác định theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 3131 –
1975 (TCVN 8048-2:2009). Hình dạng và kích thước như hình 2.2

Hình 2.2: Kích thước mẫu xác định khối lượng thể tích
- Sau khi gia công mẫu xong ta xử lý mẫu đến độ ẩm cân bằng với mơi
trường khơng khí thường (độ ẩm thăng bằng MC = 12% ) bằng cách cho mẫu vào tủ
dưỡng mẫu, đặt (to = 20± 2oC & độ ẩm φ = 60± 5oC), khi kiểm tra kích thước của
2 hoặc 3 mẫu giữa 2 lần đo liên tiếp cách nhau 6 tiếng chênh lệch không vượt quá
0.02 mm hoặc chênh lệch khối lượng mẫu giữa 2 lần cân < 0,05% khối lượng mẫu
thì lúc này mẫu đã đạt yêu cầu. Sau đó tiến hành cân và đo lại kích thước để xác
định khối lượng thể tích ở độ ẩm 12%. Ta tiếp tục sấy mẫu đến khô kiệt (MC =
0%), cân khối lượng và đo lại kích thước của mẫu để xác định khối lượng thể tích
khơ kiệt. Kết quả tính tốn được thể hiện ở bảng 2.1.
Bảng 2.2: Kết quả tính tốn khối lượng thể tích của gỗ
Khối lượng thể tích

 0( KLTT khơ kiệt)

Các thang
Min

0.83

Mean

0.87

Max

 12 ( KLTT= 12%)

2.2.4. Tính chất cơ học.

Giá trị (g/ cm3)

P ( %)
0.39

0.91

Min

0.86

Mean

0.90

Max

0.95

0.61


18

Tính chất cơ học và vật lý của gỗ có ảnh hưởng lớn đến quá trình cắt gọt,
song tài liệu cơng bố về tính chất cơ lý của gỗ rất ít. Để phục vụ cho việc tính tốn
các thơng số tối ưu của xích cưa xăng khi chặt hạ gỗ cũng như việc tính tốn các
thiết bị gia cơng cắt gọt gỗ chúng tơi tiến hành nghiên cứu tính chất cơ lý của gỗ tại
phịng thí nghiệm của trung tâm thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản Trường Đại học
Lâm nghiệp, quá trình thử mẫu được thể hiện trên hình 2.3

Hình 2.3: Q trình thí nghiệm xác định tính chất cơ lý của gỗ
* Xác định tính chất cơ học của gỗ nghiên cứu
Kết quả xác định tính chất cơ học của gỗ sau khi thí nghiệm và xử lý trên
máy tính, chúng tơi tổng hợp trong bảng 2.3 như sau:
Bảng 2.3: Bảng tổng hợp tính chất cơ học của gỗ
TT

Chỉ tiêu cơ học

Độ ẩm 12 % Đơn vị

1

Nén dọc thớ

67.4

N/mm2

4

Uốn tĩnh

125.6

N/mm2

6

Trượt dọc thớ tiếp tuyến

15.7

N/mm2

7

Trượt dọc thớ xuyên tâm

17.8

N/mm2

Ghi chú

* Phân tích tính chất cơ học của gỗ nghiên cứu

- Giới hạn bền nén dọc thớ: Giới hạn bền nén dọc thớ gỗ là 67,4 N/mm2 ,
căn cứ vào TCVN 1072 -71 thì giới hạn bền khi nén dọc thớ được xếp vào nhóm II.
Do đó gỗ nghiên cứu là lồi gỗ thích hợp sử dụng cho những chi tiết cơng trình
chịu lực.


19

- Giới hạn bền uốn tĩnh: Giới hạn bền uốn tĩnh  u t= 125.6 N/mm2 được xếp
vào nhóm III theo TCVN1072 - 71
- Giới hạn bền trượt dọc thớ: Giới hạn bền trượt dọc thớ của gỗ nghiên cứu

 td XT =15.7 N/mm2 và  td TT = 17.7 N/mm2 được xếp vào nhóm I theo TCVN1072 - 71.
Thơng qua việc phân tích và đánh giá tính chất cơ học của gỗ nghiên cứu ta
thấy nghiên cứu là loài gỗ có cường độ chịu lực cao thích hợp cho các cơng trình
chịu lực lớn. Tuy nhiên là lồi gỗ rất cứng nên q trình gia cơng cắt gọt rất khó,
cơng cắt gọt lớn. Khi gia cơng cắt gọt loại gỗ này phải nghiên cứu lưỡi cắt cho hợp
lý để lực cắt nhỏ, tiêu hao công suất nhỏ.
2.2.5. Thiết bị nghiên cứu.
a) Cấu tạo cưa xăng.
Cưa xăng là loại máy cầm tay nhỏ gọn. Tất cả các loại cưa xăng đều là động
cơ 2 kỳ chạy bằng nhiên liệu xăng. Các loại cưa xăng khác nhau có hình dạng khác
nhau, kích thước khác nhau, trọng lượng khác nhau, nhưng nguyên lý làm việc
giống nhau, các bộ phận của máy giống nhau. Cấu tạo của cưa xăng được thể hiện ở
hình 2.4.

Hình 2.4: Cấu tạo của cưa xăng


20

1. Nắp đậy xi lanh

14. Xích cưa

2. Tay cầm phía trước

15. Bản cưa

3. Phanh xích

16. Trấu bám vào gỗ

4. Hộp khởi động

17. Chắn xích

5. Nắp bình đựng nhớt

18. Chắn cụn

6. Tay cầm khởi động

19. Bảo vệ tay cầm phía sau

7. Vít điều chỉnh bộ chế hồ khí

20. Cị ga

8. Đóng mở gió (le gió)

21. Chốt an tồn

9. Tay cầm phía sau

22. Giảm áp

10. Công tắc tắt mở máy

23. Tuý mở bugi

11. Nắp bính xăng

24. Vít tăng xích

12. Ống xả

25. Hướng dẫn sử dụng

13. Bánh sao bị động

26. Bảo vệ bản, xích cưa

 Đặc tính về cấu tạo của cưa xăng:
Do cưa xăng là thiết bị cầm tay, khi làm việc người công nhân luân phải nâng ở
trên tay, mặt khác điều kiện làm việc, di chuyển phức tạp, độ dốc lớn do vậy cưa
xăng có đặc điểm cấu tạo khác với các loại máy khác là: Trọng lượng máy nhẹ, kết
cấu nhỏ gọn, độ rung thấp, công suất lớn. Đặc biệt là cưa xăng làm việc ở mọi tư thế
(đứng, nằm ngang, lật úp), với đặc điểm này một số chi tiết của cưa xăng làm bằng
nhựa, hợp kim. nên độ bền thấp, khi hỏng khó khắc phục.

b) Nguyên lý hoạt động của cưa xích
Khi động cơ hoạt động mơ men quay được tạo ra ở đầu trục cơ. Trống trong
của côn gắn chặt với trục cơ nên quay theo trục cơ, làm cho má côn văng ra và
truyền mô men quay cho trống ngoài. trống ngoài gắn bánh sao chủ động, bánh sao
chủ động quay đẩy xích cưa chuyển động. Khi động cơ hoạt động xích cưa chuyển
động thành vịng trịn xung quanh bản cưa.
Q trình cắt được thực hiện khi đặt xích cưa đang chuyển động tiếp xúc với
vật cắt ( gỗ hoặc tre nứa), các phần tử cắt trên mắt xích cắt tạo ra mạch cắt. Q
trình cắt nhanh hay chậm phụ thuộc vào lực ấn cưa (tốc độ đẩy), vận tốc của xích
cưa ( tốc độ cắt) và các thông số của phần tử cắt trên mắt xích cắt. Để đặc trưng cho
khả năng cắt của mỗi loại cưa người ta dùng đại lượng đó là năng suất thuần tuý của


21

cưa. Năng suất thuần tuý là diện tích cắt được trên một đơn vị thời gian ( cm2/s ).
Mỗi một loại cưa có giá trị năng suất thuần tuý riêng. Tốc độ cắt của xích cưa được
thay đổi nhờ vào tay ga, tuỳ theo lực ấn cưa và đường kính của cây gỗ mà điều
chỉnh tốc độ cắt của xích cưa cho phù hợp.
 Hệ thống cắt bao gồm bản cưa và xích cưa.
- Bản cưa: Bản cưa dùng để đỡ và căng xích cưa, yêu cầu của bản cưa phải
cứng vững, chịu mài mòn, chịu ngoại lực tác dụng. Chiều dài của bản cưa phụ thuộc
vào công suất của động cơ. Chiều dài của bản cưa càng lớn thì tính cứng vững càng
thấp, ma sát giữa xích cưa với bản cưa lớn, dẫn đến tiêu hao công suất động cơ.
Chiều rộng của bản cưa quyết định đến tính cứng vững của bản cưa. Nếu tăng
chiều rộng bản cưa thì độ cứng vững cao nhưng trong lượng bản cưa lớn, ngược lại
nếu giảm chiều rộng thì độ cứng vững giảm đi. Thông thường chiều rộng bản cưa
lấy từ 810cm.
Một thông số quan trọng của bản cưa là bề dầy bản cưa. Nếu bề dầy lớn độ
cứng vững tăng làm cho bề rộng mạch cưa tăng lên dẫn đến lực cắt tăng, ngược lại

nếu bề dầy nhỏ độ cứng vững của bản cưa thấp. Thông thường bề dầy bản cưa
khoảng 56mm, mạch cưa rộng khoảng 7.58.5mm. Để giảm ma sát giữa bản cưa
và xích cưa ở phía đầu bản cưa có thiết kế bánh sao bị động. Trong quá trình làm
việc bánh sao bị động này ít được bơi trơn nên chúng nhanh hỏng.
Khi lắp xích cưa vào bản cưa cần chú ý độ căng của xích cưa. Nếu lắp xích
cưa căng q thì ma sát giữa xích cưa với bản cưa tăng nên tiêu hao công suất lớn.
Nếu lắp trùng q thì xích cưa dễ tuột ra ngồi bản cưa. Khi lắp xích cưa vào bản
cưa lực căng xích tốt nhất tà 150200N. Trong q trình làm việc do xích cưa bị
mịn dẫn đến trùng xích do vậy phải căng lại xích bằng cách đẩy bản cưa ra phía
trước. Cấu tạo của bản cưa được thể hiện ở hình 2.5

Hình 2.5: Cấu tạo của bản cưa


22

- Xích cưa: Xích cưa là bộ phận quan trọng nhất trong cơ cấu cắt. Xích cưa do
nhiều mắt xích có cấu tạo đặc biệt nối với nhau thành vịng kín. Cấu tạo các phần tử
của xích cưa được thể hiện ở hính 2.6

Hình 2.6: Cấu tạo các phần tử của xích cưa
1. Mắt xích cắt
2. Mắc xích đẩy
a. Mặt cắt đỉnh răng
c. Mặt cắt bên

3. Mắt nối
4. Chốt tán
b. Cạnh cắt đỉnh răng
d. Gờ hạn chế độ ăn sâu vào gỗ

Trong các phần tử của xích cưa thì phần tử mắt xích cắt là quan trọng nhất nó
quyết định đến năng suất, chất lượng, công suất của động cơ trong q trình cắt.
Mắt xích cắt của cưa xăng có 2 loại: Loại xích có mắt xích cắt với mặt cắt bên
phẳng, loại xích có mắt xích với mặt cắt bên cong. Trên mắt xích cắt có các thơng
số như sau:
- Góc nghiêng của cạnh cắt đỉnh răng () có nhiệm vụ cắt đáy mạch cưa.
- Góc nghiêng của cạnh cắt bên () có nhiệm vụ cắt thành mạch cưa.
- Độ chênh cao giữa gờ hạn chế ăn gỗ với mặt cắt đỉnh răng (d) tạo ra chiều
dầy phoi. Các thơng số của mắt xích cắt được thể hiện ở hình 2.7.

ϭ


α

Hình 2.7. Thơng số kỹ thuật của mắt xích cắt
Giá trị các thơng số của hai dạng mắt xích cắt được ghi ở bảng 2.4.


23

Bảng 2.4: Giá trị các thơng số của mắt xích cắt do các hãng chế tạo
Thông số kỹ thuật
Dạng mắt xích cắt
0

0

0

ϭ0

d (mm)

Dạng mắt xích cắt phẳng

30

50

40

85

0.65

Dạng mắt xích cắt cong

30

50

40

90

0.65

- Đặc điểm cấu tạo của mắt xích cắt: Mắt xích cắt là phần tử tham gia trực

tiếp vào quá trình cắt và tạo ra phoi cắt. Trong quá trình cắt phần tử này chịu mài
mòn lớn. Để tăng độ bền của phần tử này trên mắt xích cắt có mạ một lớp crơm.
Trong q trình sử dụng góc  và  có thể thay đổi tuỳ thuộc vào gỗ cứng hay gỗ
mềm. Nếu gỗ cứng điều chỉnh góc  nhỏ đi và góc  lớn lên, ngược lại nếu gỗ mềm
thì điều chỉnh góc  lớn lên và góc  nhỏ đi với mục đích là tăng năng suất.
2.3. Nội dung nghiên cứu.
Đề tài tập trung nghiên cứu khảo sát các thơng số của xích cưa xăng đó là: Các
lực tác dụng lên các phần tử của lưỡi cắt, các thông số của lưỡi cắt ảnh hưởng đến
lực cắt khi cắt ngang gỗ rừng tự nhiên hiện đang khai thác phổ biến ở các khu rừng
khai thác tại tỉnh Kon Tum. Để đạt được mục tiêu của đề tài chúng tôi tập trung
giải quyết những nội dung sau:
2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết:
Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải quyết các vấn đề sau:
- Xây dựng mơ hình tính toán lực tác dụng lên các phần tử của lưỡi cắt trong
q trình cắt ngang gỗ.
- Lập cơng thức tính toán lực tác dụng lên các phần tử răng cắt trong q
trình cắt ngang gỗ.
- Xây dựng mơ hình và lập phương trình vi phân dao động của cưa xăng khi
chặt hạ gỗ, trên cơ sở đó xác định các yếu tố ảnh hưởng và đề xuất giải pháp hạn
chế rung động tác dụng lên người sử dụng cưa.