Thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh áp suất và thời gian ép cho máy uốn gỗ tại công ty nội thất xuất khẩu shinec hải phòng

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN NƠNG THƠN

KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ÁP SUẤT VÀ
THỜI GIAN ÉP CHO MÁY UỐN GỖ TẠI CÔNG TY NỘI THẤT
XUẤT KHẨU SHINEC - HẢI PHỊNG.

NGÀNH: CƠNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN NƠNG THƠN
MÃ NGÀNH: 102

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Hoàng Việt

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Cơng Hưng

Khố học

: 2004 – 2008.

Hà Tây, 2008


Lời cảm ơn
Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Việt - ngƣời
đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ tơi trong q trình học tập và làm khố luận
tốt nghiệp.

Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa công nghiệp phát
triển nông thôn - Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ tơi hồn
thành luận văn này.
Đồng thời, tôi cũng chân thành cảm ơn nhà máy sản xuất nội thất xuất
khẩu Shinec đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực tập tại nhà máy.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn những ngƣời thân trong gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã luôn động viên tôi trong suốt thời gian qua.
Xuân Mai, ngày 9 tháng 5 năm 2008.
Sinh Viên

Nguyễn Công Hƣng

1


ĐẶT VẤN ĐỀ
Cơng nghiệp hố hiện đại hố là mục tiêu chiến lƣợc của Đảng và Nhà
nƣớc ta, trong sự nghiệp xây dựng Việt Nam trở thành nƣớc phát triển mạnh
mẽ về kinh tế và ổn định về chính trị, xã hội. Đảng và Nhà nƣớc ta đã đặt giáo
dục, nghiên cứu và ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật lên hàng đầu. Luật khoa
học công nghệ ban hành từ tháng 6 năm 2000 nhấn mạnh “Khoa học công nghệ
là quốc sách hàng đầu trong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ tổ quốc. Là nền tảng
và động lực cho sự nghiệp CNH – HĐH của đất nƣớc, phát triển nhanh và bền
vững”. Trên cơ sở đó việc cơ giới hoá tự động hoá các khâu sản xuất là yêu cầu
cấp thiết đối với nhiều ngành sản xuất nói chung và ngành lâm nghiệp nói
riêng. Các q trình cơng nghệ đƣợc áp dụng địi hỏi sự chính xác, an tồn và
hiệu quả.
Trong q trình phát triển của các sản phẩm nội thất nhằm đáp ứng nhu
cầu về các sản phẩm nội thất làm bằng gỗ nhƣng phải có chất lƣợng sản phẩm
tốt và có tính thẩm mĩ cao, giảm thiểu sức lao động của con ngƣời và nâng cao

tỷ lệ thành khí của gỗ thì việc cơ giới hố - tự động hoá các khâu sản xuất là
yêu cầu cấp thiết của các cơ sổ sản xuất.
Với mục tiêu ấy tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “ Thiết kế hệ thống tự
động điều chỉnh áp suất và thời gian ép cho máy uốn gỗ tại nhà máy sản
xuất nội thất xuất khẩu Shinec - Hải Phòng”.
Kết quả nghiên cứu lập ra một hệ thống tự động điều chỉnh các thơng số
cơng nghệ cho máy uốn gỗ, góp phần quan trọng tạo ra các sản phẩm đạt chất
lƣợng tốt, có tính thẩm mĩ cao và giảm thiểu sức lao động của con ngƣời.

2


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.Tình hình chế biến và sử dụng gỗ trên Thế giới và Việt nam
1.1.1.Tình hình chế biến và sử dụng gỗ trên Thế giới
* Sử dụng gỗ
Theo thống kê, lƣợng gỗ khai thác qua cơng nghệ chế biến bình qn
hàng năm là 1.293.300.000 m3  1.852.500 m3.Trong đó vùng có lƣợng gỗ cơng
nghiệp lớn nhất vẫn là Bắc Mỹ với 385.000 m3, Châu Âu và Nga là
359.500.000 m3, Châu Á 76.240.000 m3.
* Về tốc độ phát triển.
Lƣợng gỗ đƣa vào chế biến trong vòng 20 năm qua đã tăng lên 43.2%.
Trong đó Bắc Mỹ tăng lên 52.8%, Nam Mỹ tăng 132%, khu vực Trung Đông
tăng 117%. Nhiều nƣớc khác tuy không tăng về số lƣợng nhƣng tăng nhanh về
chất lƣợng thiết bị công nghệ, một số nƣớc có lƣợng gỗ đƣa vào chế biến giảm
đi nhằm khôi phục lại lƣợng che phủ rừng. Đối với các nƣớc Châu Á trừ Trung
Quốc có mức tăng lớn 67.8% cịn lại hầu nhƣ khơng tăng nhƣng về thiết bị và
cơng nghệ có những bƣớc phát triển lớn nhƣ Nhật Bản.
Lƣợng gỗ đƣa vào chế biến có thể phân theo 3 loại hình cơng nghệ.

+ Chế biến gỗ cơ hoá với các sản phẩm là gỗ xẻ, đồ mộc, dăm gỗ.
+ Chế biến cơ hoá là các loại ván nhân tạo nhằm cung cấp cho sản xuất
đồ mộc, xây dựng và các ngành khác.
+ Chế biến hoá học tạo ra các sản phẩm nhƣ giấy, sợi viseo.
1.1.2.Tình hình chế biến và sử dụng gỗ ở Việt nam.
Từ năm 1995 trở lại đây cùng với sự phát triển của các ngành trồng rừng
và do nguồn tài nguyên gỗ để đáp ứng đƣợc yêu cầu về các sản phẩm gỗ cho
con ngƣời thì các cơ sở sản xuất phải đầu tƣ các trang thiết bị, công nghệ cao.

3


Năm 2005 cả nƣớc đã có 9 nhà máy chế biến gỗ, tổng công suất 153.000
m3/ năm, 6 nhà máy ván sợi tổng công suất 183.000 m3/năm đi vào hoạt động.
Đến năm 2010 cả nƣớc sẽ có 21 nhà máy chế biến gỗ, tổng công suất
538.000 m3/ năm và 10 nhà máy ván nhân tạo tổng công suất 375.000 m3/ năm.
Tiến hành đầu tƣ nâng cấp mở rộng các nhà máy hiện có nhƣ: Nhà máy Giấy
Bãi Bằng, Tân Mai, Đồng Nai,Việt Trì….Đồng thời xây dựng thêm các cơ sở
mới nhƣ Kom Tum, Thanh Hố, Hồ Bình, Bắc Cạn, Bắc Giang, Nghệ An,
Bình Phƣớc …. Xu thế mới địi hỏi các nhà máy, xí nghiệp phải đầu tƣ thêm
cơng nghệ, các thiết bị máy móc tiên tiến để đáp ứng đƣợc các yêu cầu về sản
phẩm từ gỗ.
Các loại gỗ thƣờng đƣợc sử dụng, chế biến ở Việt Nam là gỗ rừng trồng
với đƣờng kính cây gỗ nhỏ, chất lƣợng gỗ không cao nhƣ Keo, Bạch Đàn , Lim
Xẹt … Nhƣ vậy để đáp ứng đƣợc các yêu cầu trên, địi hỏi khả năng ứng dụng
các cơng nghệ tiên tiến vào sản xuất, chế biến gỗ rừng trồng. Công nghệ biến
tính gỗ có tầm quan trọng trong chế biến gỗ, nó góp phần vào việc nâng cao
chất lƣợng sản phẩm, sử dụng gỗ rừng trồng làm nguyên liệu chủ yếu trong chế
biến gỗ. Trong đó cơng nghệ uốn cong gỗ có ứng dụng rất cao, góp phần giải
quyết bài tốn nâng cao tỷ lệ thành khí của gỗ, tạo ra các chi tiết có độ cong

phù hợp với yêu cầu của sản phẩm nội thất mà vẫn đảm bảo tính thẩm mĩ của
sản phẩm [8].
1.2. Xu thế ngành chế biến gỗ trên Thế giới và Việt nam
1.2.1. Xu thế ngành chế biến gỗ trên thế giới
* Xu thế công nghệ.
FAO đã dự báo rằng thế kỷ 21 gỗ và vật liệu gỗ vẫn là loại vật liệu chủ
yếu trong các lĩnh vực: Đồ mộc, giao thông vận tải, hàng không ....với ba
hƣớng cơ bản của chế biến gỗ đó là:

4


Phục hồi và phát triển các loại cây gỗ quý hiếm, gỗ có giá trị kinh tế cao
để vừa duy trì nguồn gien, vừa tạo nguồn ngun liệu cho cơng nghiệp bóc,
lạng, chạm khắc.
Sử dụng tổng hợp gỗ rừng trồng mọc nhanh. Các loại nguyên liệu chứa
sợi cellulose, chế liệu từ các cây nông nghiệp để sản xuất ván nhân tạo và vật
liệu composite.
Phát triển công nghiệp chế biến gỗ bằng hố học, ứng dụng khoa học
cơng nghệ tạo ra các sản phẩm gỗ có chất lƣợng sản phẩm tốt.
* Xu thế máy móc thiết bị.
Nhƣ đã trình bày máy móc thiết bị và cơng nghệ là vấn đề độc lập nhƣng
có liên quan chặt chẽ với nhau. Máy móc hiện đại trong giai đoạn cuối là các
máy móc đáp ứng đƣợc các mục tiêu sau đây:
+ Hoàn thiện ( Cả độ chính xác, hệ điều khiển, sự đồng bộ ).
+ Nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ.
+ Tạo sản phẩm có chất lƣợng cao .
+ Khơng gây ơ nhiễm môi trƣờng.
+ Giảm đến mức tối đa sức lao động của con ngƣời.
Từ mục tiêu đó, xu thế máy có thể dự báo nhƣ sau :

Các máy có tính tự động rất cao nhờ các hệ thống điều khiển PLC, hoặc
các hệ thống điều khiển mới khác( hệ điều khiển hỗ trợ phần mềm CAD và
CAM sẽ đƣợc đƣa vào sử dụng ).
Các máy có chất lƣợng cơng cụ cắt và tốc độ cắt cao.
Các máy có bộ phận nạp nhiên liệu, bộ phận thao tác, bộ phận tiếp nhận
sản phẩm hoàn chỉnh và đồng bộ với tầng máy và tồn bộ dây chuyền.
Độ chính xác của các máy đƣợc nâng lên rất nhanh nhờ công nghệ và
thiết bị chế tạo đƣợc đổi mới.

5


Các máy tổ hợp trong chế biến cơ giới hoá ngày càng nhiều và càng hoàn
thiện sẽ đƣợc chế tạo.
Các máy gia công đồ mộc, nhất là mộc mỹ nghệ và mộc truyền thống
đƣợc tự động hoá và cơ giới hố cao. Do đó tính đồng loạt và chất lƣợng sản
phẩm tăng lên giá thành hạ.
1.2.2. Xu thế của ngành chế biến gỗ ở Việt Nam
* Về cơng nghệ.
Hồn thiện công nghệ chế biến cơ giới theo xu thế chung của thế giới
đặc biệt là công nghệ sản xuất đồ mộc, các sản phẩm nội thất .
Phát triển công nghệ biến tính gỗ đáp ứng yêu cầu về nguyên liệu cho
ngành chế biến gỗ, đặc biệt nguyên liệu gỗ phục vụ cho ngành chế biến các sản
phẩm nội thất. Đầu tƣ phát triển hệ thống máy uốn gỗ nhằm tạo ra các sản
phẩm làm từ gỗ có nhiều chủng loại phong phú, có tính thẩm mĩ cao.
Đẩy mạnh chế biến hoá học, chú trọng ngành tinh dầu các chất chiết
xuất.
Sƣu tầm và hồn thiện cơng nghệ sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ truyền
thống.
* Về thiết bị.

Với các nhà máy lớn nhập thiết bị hiện đại từ các nƣớc tiên tiến.
Với các nhà máy có quy mơ nhỏ và rất nhỏ nghiên cứu thiết kế chế tạo
kết hợp nhập một số máy nằm ở khâu quyết định chất lƣợng để đảm bảo tính
cạnh tranh của sản phẩm dùng sản xuất các sản phẩm nội thất từ gỗ.
1.3. Công ty cổ phần nội thất SHINEC
1.3.1. Thông tin chung
Công ty cổ phần nội thất xuất khẩu SHINEC là một đơn vị thành viên
trực thuộc Công ty cổ phần công nghiệp tàu thuỷ SHINEC. Ngay từ đầu khi bắt
đầu đi vào hoạt động sản xuất, nhận thức đƣợc chiến lƣợc của tập đoàn công
6


nghiệp tàu thuỷ Việt Nam, Công ty Shinec đã định hƣớng phát triển thị trƣờng
sản xuất kinh doanh gỗ nhằm đáp ứng nhu cầu thị trƣờng về các sản phẩm gỗ
trong xây dựng và nội thất tàu thuỷ, hoàn thành các cơng trình nội thất quan
trọng có giá trị kinh tế cao, có khả năng cạnh tranh về chất lƣợng, giá cả sản
phẩm trên thị trƣờng trong và ngồi nƣớc.
Cơng ty đã đầu tƣ xây dựng Nhà máy chế biến gỗ tại 59 Ngơ Quyền Hải Phịng. Nhà máy có quy trình cơng nghệ cao, dây chuyền thiết bị sản xuất
hiện đại, đội ngũ lao động lành nghề, chuyên môn hoá trong khâu xử lý, sơ chế
gỗ nguyên liệu đầu vào phục vụ sản xuất. Với hệ thống dây chuyền lị sấy sử
dụng cơng nghệ sấy bằng hơi nƣớc bán tự động hoạt động theo quy trình riêng
biệt và đƣợc kiểm tra nghiêm ngặt trƣớc khi đƣa gỗ vào lò sấy. Dây chuyền với
các thiết bị phụ trợ đƣợc lắp đặt đồng bộ và vận hành dƣới sự hỗ trợ của các
chun gia nƣớc ngồi.
Với cơng nghệ xử lý gỗ đặc biệt, hệ thống thiết bị đồng bộ và đội ngũ
cán bộ công nhân viên chuyên nghiệp, lành nghề. Nhà máy hoàn thành đảm
đƣơng các hoạt động trong các lĩnh vực :
+ Sản xuất sản phẩm gỗ nội – ngoại thất xuất khẩu, trang trí nội - ngoại
thất.
+ Trồng rừng và chăm sóc rừng.

+ Sản xuất, lắp đặt nội thất tàu thuỷ.
+ Chế biến, kinh doanh gỗ và các chế phẩm từ gỗ.
+ Chế tạo, gia công theo đơn đặt hàng.
1.3.2. Q trình phát triển của cơng ty
Cơng ty cổ phần nội thất Shinec đang trên đà phát triển mạnh mẽ trong
các lĩnh vực sản xuất kinh doanh, đã tích luỹ và kế thừa những kinh nghiệm
trong tổ chức sản xuất và quản lý của công ty Shinec. Trong những năm qua,
Cơng ty đã bố trí hợp lý lao động và tổ chức quản lý tốt đồng thời đã phát triển
7


sản xuất mang đầy tính chun mơn và khoa học, tạo ra năng suất lao động cao,
nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh. Hiện tại, Cơng ty có đủ đội ngũ cán bộ
cơng nhân viên đồn kết, trung thực, tinh nhuệ và lành nghề cộng với mơ hình
tổ chức quản lý và bố trí lao động đạt tiêu chí: Gọn, nhẹ, hiệu quả và chặt chẽ
theo hệ thống quản lý chất lƣợng tiêu chuẩn ISO 9001 – 2000.
Định hƣớng thị trƣờng và phát triển của công ty nội thất Shinec.
Nhìn nhận sự phát triển chung các ngành kinh tế của đất nƣớc, sự phát
triển vƣợt bậc ngành công nghiệp tàu thuỷ trong lĩnh vực đóng mới và sửa chữa
các con tàu có trọng lớn.Cơng ty cổ phần nội thất Shinec đang hồn thành việc
thiết kế, sản xuất, thi cơng nội thất và trang trí thiết bị nội thất cho các cơng
trình dân dụng và tàu thuỷ, góp phần đa dạng hố sản phẩm của cơng ty, nâng
cao mức sống cho cán bộ, công nhân công ty.
Trên thị trƣờng kinh doanh với thƣơng hiệu Shinec, công ty đang trực
tiếp sản xuất các sản phẩm nội thất xuất khẩu cho tập đoàn IKEA, đảm bảo về
chất lƣợng, giá cả cạnh tranh, tính mĩ thuật, kỹ thuật đối với sản phẩm cùng
loại trong khu vực và trên thế giới [11].
1.4. Mục tiêu, đối tƣợng, phƣơng pháp nghiên cứu và tính cấp thiết của đề
tài
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu

+ Mục tiêu chung: Thiết kế hoàn chỉnh hệ thống tự động điều chỉnh áp
suất và thời gian ép cho máy uốn gỗ, góp phần nâng cao năng suất và chất
lƣợng của máy, tạo khả năng ứng dụng khoa học cơng nghệ vào q trình sản
xuất và chế biến gỗ.
+ Mục tiêu cụ thể: Trong bài khoá luận tốt nghiệp yêu cầu cụ thể cần
phải đạt đƣợc là.
Trên cơ sở máy uốn đã có cải tiến hệ thống làm việc bằng tay sang chế
độ làm việc tự động điều chỉnh các thông số của máy.
8


Hoàn thành bản báo cáo thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh áp suất và
thời gian ép cho máy uốn gỗ.
1.4.2. Đối tƣợng nghiên cứu
+ Khả năng làm việc của máy uốn gỗ.
+ Xây dựng các giải pháp điều khiển tự động cho máy uốn gỗ.
+ Lựa chọn các thiết bị điều khiển đảm bảo khả năng làm việc của các
thông số của máy uốn gỗ.
+Ứng dụng các loại vi xử lý vào trong lĩnh vực điều khiển tự động.
1.4.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
+ Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý làm việc của máy uốn gỗ.
+ Trên cơ sở tính tốn các thơng số lựa chọn các thiết bị điều khiển đảm
bảo khả năng làm việc của máy theo quy trình làm việc.
+ Tiến hành xây dựng hệ thống điều khiển, lựa chọn các giải pháp sao
cho hợp lý nhất.
1.4.4. Tính cấp thiết của đề tài
Kỹ thuật tự động hố có vai trị hết sức quan trọng trong cuộc cách mạng
khoa học kỹ thuật. Kỹ thuật tự động hoá đƣợc ứng dụng vào sản xuất trong
những điều kiện lao động khắc nhiệt có độ chính xác cao.Tự động hố là quá
trình tự định sẵn của con ngƣời, cả một hệ thống hoạt động mà không cần sự

tác động của con ngƣời. Muốn thay đổi nó con ngƣời chỉ cần tác động theo
chƣơng trình và làm thay đổi chƣơng trình đó thì cả hệ thống hoạt động theo
chƣơng trình mới.Những tính năng của kỹ thuật tự động là sự mềm dẻo khả
năng mở rộng ứng dụng, độ tin cậy cao và tốc độ xử lý cao vì thế mà nó đƣợc
sử dụng rộng rãi vào sản xuất không chỉ ở các nƣớc tiên tiến trên thế giới mà
còn sử dụng ngay ở các nƣớc đang phát triển. Từ những ƣu điểm nổi bật của kỹ
thuật tự động đó, tơi ƣu tiên sử dụng giải quyết vấn đề điều khiển hệ thống áp
xuất và thời gian ép cho máy uốn gỗ bằng hệ thống điều khiển tự động.
9


Chƣơng 2
CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY UỐN GỖ
2.1. Tìm hiểu về máy uốn gỗ
Cấu tạo của máy uốn gỗ gồm các hệ thống chính sau.
+ Hệ thống điện.
+ Hệ thống gia nhiệt.
+ Hệ thống thuỷ lực.
+ Bộ phận bàn uốn và khung máy.
Máy uốn gỗ đƣợc cấu tạo từ các hệ thống chính nhƣ trên, các hệ thống
hoạt động nhịp nhàng với nhau theo một trình tự logic nhất định, các hệ thống
làm việc theo một quy trình tuần tự theo các thơng số đã định cho các sản phẩm
gỗ uốn. Mỗi một loại gỗ khác nhau thì có các thơng số nhất định nhƣ về áp
suất, nhiệt độ và thời gian uốn hợp lý để khi uốn sản phẩm có chất lƣợng cao
sau khi uốn xong, sản phẩm không đạt yêu cầu là nhỏ nhất. Nguyên liệu đƣợc
đƣa vào uốn là gỗ đƣợc ngâm tẩm các dung dịch hoá học dƣới tác dụng của
nhiệt độ, áp suất trong một khoảng thời gian nhất định sẽ làm gỗ biến tính uốn
cong theo một độ cong nhất định của bàn uốn.
Máy uốn gỗ hoạt động bằng cách điều khiển bằng tay, vận hành máy
chia làm hai giai đoạn chính là: Giai đoạn uốn gỗ và giai đoạn duy trì cho gỗ

uốn. Thời gian, áp suất và nhiệt độ cung cấp để uốn gỗ phụ thuộc vào loại gỗ,
nhƣng do máy đƣợc vận hành bằng tay nên các thông số điều khiển khơng đƣợc
chính xác làm cho chất lƣợng gỗ uốn không cao, độ đồng đều về sản phẩm
tƣơng đối thấp và khả năng gỗ ruỗi, gãy vẫn còn nhiều.
2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy uốn gỗ
2.2.1. Cấu tạo của máy uốn gỗ
Sơ đồ cấu trúc của máy uốn gỗ.
Trong đó:
10


1. Xy lanh

6. Tổng bơm.

2. Pistong bơm thuỷ lực.

7. Van an toàn

3. Khung máy.

8.Bơm bánh răng

4. Bàn uốn trên - dƣới.

9. Động cơ điện

5. Bảng điều khiển hệ thống điện

10. Thùng dầu.

H 2.1. Sơ đồ cấu trúc toàn máy.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của máy uốn gỗ
Quy trình làm việc của máy uốn gỗ thực hiện qua các giai đoạn sau:
+ T1: Thời gian chuẩn bị.
+ T2: Thời gian uốn gỗ.
+ T3: Thời gian duy trì uốn gỗ.
Máy uốn gỗ làm việc theo các khoảng thời gian nhƣ trên, trong quá trình
làm việc mỗi một giai đoạn khác nhau sẽ có sự điều chỉnh áp suất và nhiệt độ
sao cho hợp lý để uốn gỗ. Khi vận hành máy sự thay đổi áp suất và nhiệt độ
uốn phụ thuộc vào các giai đoạn làm việc của máy. Trong đó giai đoạn T2 là
11


quan trọng nhất, nó quyết định đến kết quả làm việc của máy và chất lƣợng của
sản phẩm.
Trong giai đoạn T2 đƣợc chia ra làm các giai đoạn nhỏ nhằm đảm bảo
khả năng làm việc của máy. Bao gồm các giai đoạn sau:
I1 Giai đoạn định hình gỗ uốn.
I2 Giai đoạn gia nhiệt lên gỗ uốn.
I3 Giai đoạn thực hiện việc uốn gỗ.
Khi kiểm tra gỗ uốn đã đạt đúng độ ẩm và kích thƣớc yêu cầu của gỗ
uốn, tiến hành đƣa gỗ uốn vào máy thực hiện quá trình uốn gỗ. Quá trình hoạt
động của máy uốn gỗ đƣợc xây dựng trên biểu đồ uốn gỗ, trong biểu đồ đƣợc
biểu thị bằng hai giá trị là thời gian uốn và áp suất uốn.

H 2.2. Biểu đồ uốn gỗ.
Trong đó :

1. Áp suất uốn.

2. Áp suất trên gỗ uốn.
P4. Áp lực uốn cho giai đoạn T1.
P3. Áp lực uốn cho giai đoạn I1 .
P2. Áp lực uốn cho giai đoạn I2.
P1. Áp lực uốn cho giai đoạn I3.
12


Quy trình làm việc của máy uốn gỗ: Sau khi cho gỗ vào trong bàn uốn,
tiến hành uốn gỗ. Trong giai đoạn chuẩn bị T1 khi đó áp lực uốn cần đặt vào
khoảng giá trị là P4, nhiệt lƣợng cung cấp cho các bàn uốn gỗ khoảng
140÷150°C. Ở giai đoạn T1 này áp suất uốn có giá trị cao nhất nhằm tạo sự tiếp
xúc giữa bàn uốn và gỗ uốn theo một định hình của bàn uốn gỗ. Sau khi hết
giai đoạn T1 chuyển sang giai đoạn I1 với lực ép giảm xuống giá trị P3, lực ép
P3 và thời gian uốn I1 ở giai đoạn này mục đích định hình gỗ uốn vào trong bàn
uốn. Khi đó hai đầu của ván uốn đƣợc gài cứng vào trong bàn uốn để tránh hiện
tƣợng dãn dài ra của gỗ uốn khi uốn trong máy.
Giai đoạn I2 lực ép đƣợc giảm dần xuống P2, trong giai đoạn này chủ yếu
nhằm tạo ra độ dẻo cho gỗ uốn. Khi đó gỗ uốn đƣợc cung cấp một lƣợng nhiệt
từ bàn uốn tạo cho gỗ uốn có độ đàn hồi khi bị uốn xuống bàn uốn.
Trong giai đoạn I3 thì áp lực uốn đã giảm xuống còn P1 nhằm uốn gỗ đạt
độ cong yêu cầu của sản phẩm và trong giai đoạn T3 nhằm duy trì độ uốn cong
của gỗ trên bàn uốn khi nhiệt độ cung cấp đã giảm.
Bảng 2.1 Các thông số của biểu đồ uốn gỗ.
STT

Các thông số cần thiết

Ký hiệu

Đơn vị

Số liệu

1

Thời gian chuẩn bị

T1

PH

2

2

Thời gian uốn gỗ

T2

PH

10

3

Thời gian duy trì uốn gỗ

T3

PH

45

4

Thời gian định hình gỗ uốn

I1

PH

3

5

Thời gian gia nhiệt

I2

PH

4

6

Thời gian uốn gỗ

I3

PH

3

7

Áp lực uốn gỗ cho T1

P4

Kg/cm2

150

8

Áp lực uốn gỗ cho I1

P3

Kg/cm2

120

9

Áp lực uốn gỗ cho I2

P2

Kg/cm2

100

10

Áp lực uốn gỗ cho I3

P1

Kg/cm2

90

13


2.3. Hệ thống điện
Trong máy uốn gỗ hệ thống điện có nhiệm vụ cung cấp điện cho động cơ
điện 3 pha hoạt động. Ngồi ra cịn có các bộ phận đảm bảo an tồn và các hệ
thống đèn tín hiệu.
Sơ đồ cấu tạo của hệ thống điện.

H 2.3. Hệ thống điện máy uốn gỗ.
Trong đó : 1. Cầu dao

5. Khởi động từ

2. Aptomat

6. Động cơ điện 3 pha.

3. Công tắc thƣờng đóng.

4. Cơng tắc thƣờng mở.

Hệ thống điện trong máy uốn gỗ sử dụng nguồn 3 pha. Do vậy các thiết
bị trong hệ thống cũng đƣợc sử dụng là các thiết bị 3 pha.
Động cơ điện đƣợc sử dụng làm bộ phận truyên lực cho bơm bánh răng
hoạt động. Động cơ điện là động cơ không đồng bộ ba pha. Các thông số cơ
bản của động cơ.
Bảng 2.2 Các thông số của động cơ.

14


STT

Các thơng số của động cơ Kí hiệu

Đơn vị

Số liệu

1 Cơng suất động cơ

P

Kw

5.5

2 Số vịng quay

n

v/p

1450

3 Cƣờng độ dịng điện

I

A

22

4 Hiệu điện thế

U

V

220 – 380

5 Tần số sử dụng

f

hz

50

Động cơ điện hoạt động nhờ một hệ thống điều khiển qua các cơng tắc
thƣờng đóng - thƣờng mở và khởi động từ.
Hệ thống đảm bảo an toàn gồm các thiết bị nhƣ: Cầu dao, Aptomat,
Rơle, hộp đựng … Các thiết bị này đảm bảo an toàn cho ngƣời vận hành và
chống cháy nổ khi sử dụng máy.
Ngoài ra trong hệ thống cịn có hệ thống đèn tín hiệu nhằm hiển thị số
pha của dòng điện khi máy hoạt động.
2.4. Hệ thống gia nhiệt
Hệ thống gia nhiệt bảo đảm lƣợng nhiệt cung cấp cho máy uốn gỗ khi
uốn gỗ. Lƣợng nhiệt đƣợc cung cấp cho bàn uốn trên và bàn uốn dƣới. Trong
khi cung cấp nhiệt lƣợng đƣợc xác định bằng đồng hồ đo nhiệt độ và đƣợc điều
chỉnh bằng các van khoá để tăng giảm nhiệt lƣợng theo yêu cầu uốn gỗ.
Lƣợng nhiệt đƣợc lấy để cung cấp cho hệ thống gia nhiệt của máy uốn
gỗ là đƣợc cung cấp từ lò hơi theo hệ thống đƣờng ống dẫn truyền tới.
Sơ đồ cấu tạo hệ thống gia nhiệt.
Trong đó:

1. Đƣờng ống dẫn nhiệt.

5.Các bàn uốn

2. Van tay.

6. Đồng hồ đo nhiệt độ.

3. Bình hơi.

4. Ống dẫn.
15


H 2.4. Sơ đồ hệ thống gia nhiệt cho máy uốn gỗ.
Các bàn uốn có cấu tạo: Bên trong có các khoang nhỏ và đƣợc thông với
nhau khi hơi nƣớc đƣợc cung cấp cho bàn uốn thì hơi nƣớc bị giữ trong các
khoang đó làm tăng nhiệt lƣợng trên bề mặt của bàn uốn. Việc điều chỉnh
lƣợng nhiệt cung cấp cho bàn uốn sử dụng các van uốn.
Sơ đồ cấu tạo của bàn uốn.

H 2.5. Cấu tạo bàn uốn.
Tác dụng của nhiệt độ: Trong quá trình uốn gỗ làm cho gỗ bị biến dạng,
để đảm bảo cho gỗ không bị gãy, nứt nẻ khi uốn thì phải làm tăng khả năng đàn
hồi của gỗ, khi đó gỗ đạt đƣợc độ dẻo cần thiết để uốn.
Các điều kiện để chọn một nhiệt độ thích hợp khi uốn một sản phẩm.
+ Căn cứ vào loại gỗ và độ ẩm của gỗ uốn.
+ Căn cứ vào số lớp gỗ uốn và chiều dày của ván.

16


+ Ngồi ra xác định nhiệt độ thích hợp cho một sản phẩm uốn gỗ cịn có
mối liên quan đến những yếu tố nhƣ: Thời gian uốn, áp suất và lƣợng nhiệt
cung cấp.
2.5. Hệ thống thuỷ lực
Hệ thống thuỷ lực có nhiệm vụ chính là dùng áp suất dầu để nâng hạ bàn
uốn và tạo ra một áp lực thích hợp và ổn định để phục vụ cho quá trình uốn
trong thời gian yêu cầu.
Dầu thuỷ lực đƣợc cung cấp cho hai xylanh thuỷ lực làm việc theo hành

trình nâng hạ theo chu kỳ uốn của sản phẩm.
Sơ đồ cấu tạo của hệ thống thuỷ lực.

H 2.6 Hệ thống thuỷ lực trên máy uốn gỗ.
Trong đó:

1. Động cơ điện.

6. Hệ thống đƣờng ống.

2. Bơm bánh răng.

7. Xy lanh thuỷ lực

3. Van an toàn.

8. Tay gạt.

4. Van 4/3.

9. Bộ lọc dầu.

5. Đồng hồ đo áp suất.

10. Van điều chỉnh áp suất.

17


Nguyên lý hoạt động của hệ thống thuỷ lực:

Động cơ điện (1) hoạt động làm bơm bánh răng quay hút dầu thuỷ lực từ
thùng dầu đến van 4/3. Khi áp suất trong van 4/3 đủ lớn dùng tay gạt (8) gạt
theo các nấc vị trí để mở cửa cơng suất A và B cung cấp cho xylanh thuỷ lực.
Khi cung cấp cho cửa B thì làm xylanh hoạt động → pistơng chuyển động
xuống dƣới. Cung cấp cho cửa A thì pistông đƣợc đẩy lên trên. Đƣờng dầu hồi
đƣợc chảy qua van 4/3 chảy về cửa dầu T và về thùng dầu.
Khi gỗ đã đƣợc uốn gỗ xong, tiến hành gạt tay gạt (8) ra phía ngồi làm
thay đổi đƣờng cung cấp dầu cho xylanh thuỷ lực, dầu đƣợc dẫn theo ống dẫn
dần cung cấp làm cho pistông từ từ nâng lên, làm cho nâng các bàn uốn gỗ tách
rời nhau ra để rút gỗ ra khỏi bàn uốn.
Van một chiều trong hệ thống có tác dụng khi áp suất dầu cung cấp cho
tổng bơm lớn hoặc đƣờng ống dẫn bị tắc thì van một chiều có tác dụng mở cửa
van cho dầu về thùng dầu.
Đồng hồ đo áp suất xác định áp suất của dầu đƣa vào xylanh thuỷ lực.
Đơn vị đo của đồng hồ là kg / cm2 và psi.
Dải đo (kg / cm2): 0 ÷ 200.
Dải đo (psi): 0 ÷ 3000.
2.6. Các đặc điểm hạn chế của máy uốn gỗ
Quá trình vận hành của máy uốn gỗ trên thực tế hoạt động do công nhân
vận hành bằng tay. Do đó khi hoạt động các thơng số điều chỉnh khơng đƣợc
chính xác về thời gian, áp suất và nhiệt độ. Từ những vấn đề đó làm ảnh hƣởng
đến chất lƣợng sản phẩm.
Sản phẩm sau khi uốn xong thƣờng không đạt chất lƣợng cao, không
đồng đều giữa các sản phẩm, sản phẩm hay bị gãy, nứt nẻ và không đảm bảo độ
cong cần thiết.

18


Máy uốn gỗ hoạt động nhờ sự vận hành của con ngƣời. Do đó phải sử

dụng lao động trực tiếp vận hành máy ảnh hƣởng đến sức khoẻ của ngƣời lao
động và tăng chi phí kinh tế cho việc sản xuất.
Phƣơng pháp cải tiến là trên cơ sở máy uốn gỗ đã có tiến hành lắp đặt hệ
thống tự động điều chỉnh quá trình làm việc của máy. Hệ thống điều khiển sẽ tự
động điều chỉnh các thông số của máy đảm bảo đúng quy trình của mỗi loại sản
phẩm. Trong khi vận hành công nhân chỉ điều khiển máy bằng các nút điều
khiển khi đó hệ thống sẽ tự động làm việc, có tác dụng giảm thiểu đến mức tối
đa sức lao động của con ngƣời và giảm thiểu các chi phí cho sản xuất.
Quy trình làm việc của máy theo một chu kỳ nhất định, các thông số điều
khiển đảm bảo chính xác. Do vậy chất lƣợng sản phẩm đầu ra là tƣơng đối tốt,
độ đồng đều tƣơng đối cao, các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn chiếm tỷ lệ nhỏ.
2.7. Đề xuất phƣơng án cải tiến cho máy uốn gỗ
Trên cơ sở máy uốn gỗ đã có tiến hành cải tiến máy từ cách vận hành
máy bằng tay chuyển sang chế độ tự động hoá hệ thống của máy uốn gỗ. Bằng
việc điều khiển một số thông số của máy khi đó hệ thống của máy hoạt động
theo một chu trình nhất định. Sau đây tơi đƣa ra phƣơng án cải tiến nhƣ sau:
Để đảm bảo áp suất cung cấp cho hai xylanh thuỷ lực làm việc đúng
hành trình và áp lực cần thiết, cải tiến bằng cách thay thế tay gạt thuỷ lực (8)
bằng van điện từ. Khi đó van điện từ đƣợc gắn trực tiếp vào đầu tay gạt thuỷ
lực. Áp suất cung cấp cho xylanh thuỷ lực sẽ đảm bảo về áp lực của mỗi giai
đoạn khác nhau của quy trình uốn gỗ.
Máy uốn gỗ vận hành theo một quy trình nhất định, thơng số thời gian
quyết định các thông số khác thay đổi sao cho phù hợp với yêu cầu của loại gỗ
uốn. Trong thực tế máy uốn gỗ vận hành bằng tay lên việc định khoảng thời
gian thƣờng hay ƣớc lƣợng. Để đảm bảo thơng số thời gian một cách chính xác

19


khi vận hành máy tôi sử dụng bộ đếm thời gian của vi điều khiển 8051 có độ

chính xác cao.
* Ƣu điểm của phƣơng án cải tiến.
Các thiết bị đƣợc điều khiển tự động, đảm bảo độ chính xác cao, an toàn
khi vận hành và nâng cao chất lƣợng sản phẩm.
Các thiết bị dùng để cải tiến dễ lắp đặt, dễ thay thế, có mặt nhiều trên thị
trƣờng.
Khả năng thích ứng với nhiều loại gỗ khác nhau chỉ cần thay đổi các
chƣơng trình điều khiển sao cho đúng loại gỗ cần uốn.

20


Bảng 2.3 Các thông số của máy uốn gỗ.
STT

Thông số đặc tính

Đơn vị

Số liệu

( m m)

R =600

( kg/ cm2)

P = 150

1.

Bán kính của bàn uốn gỗ

2.

Áp suất dầu

3.

Thời gian uốn gỗ

Ph

T1 = 5 ÷10

4.

Thời gian duy trì uồn gỗ

Ph

T2 = 45 ÷60

5.

Số lƣợng xylanh thuỷ lực

ống

2

6.

Đƣờng kính xylanh

(m m)

D = 85

7.

Kích thƣớc bàn uốn

(m m)

610 × 700×70

8.

Hành trình xylanh thuỷ lực

(m m)

L = 490

9.

Số lƣợng ống nhiệt

ống

21

10. Công suất động cơ

kw

P = 5.5

11. Số vịng quay

(v/p)

N = 1450

12. Kích thƣớc bao chính máy

(m m)

2400 ×2100 ×700

(kg)

700

14. Giá thành của máy

(đồng)

70.000.000

15. Quy cách sản phẩm

( m m)

570 × 83 ×23

13. Khối lƣợng tồn máy

450 ×96 ×23
495 ×83 ×23
16. Độ ẩm của phơi

%

21

18 ÷ 25


Chƣơng 3
CƠ SỞ LÝ LUẬN
3.1. Các khái niệm cơ bản
Hệ thống điều chỉnh tự động ACP là một tổ hợp động học khép kín, bao
gồm đối tƣợng điều khiển và bộ điều khiển.
Căn cứ vào đặc tính của các hàm điều khiển ACP phân thành các hệ
thống ổn định tự động, các hệ thống kèm bám và các hệ thống điều khiển theo
chƣơng trình.
ACP đặc trƣng bởi các tác động bên ngoài và bên trong.
+ Tác động điều khiển g(t) là đại lƣợng cho trƣớc của thông số điều

khiển. Đại lƣợng này đƣợc đặt hay chọn sẵn và đƣa vào thiết bị điều
khiển.
+ Giá trị thực tế của thông số điều khiển y(t) ở lối ra của đối tƣợng điều
khiển.
+ Sai số điều khiển của thông số lối ra của đối tƣợng điều khiển X(t).
Trong ACP thực hiện liên hệ ngƣợc ở dạng hồi tiếp âm, vì vậy X(t) = g(t)– y(t).
+ Tác động điều khiển XP(t) của thiết bị điều khiển theo xu hƣớng loại
bỏ sai số điều khiển.
+ Các tác động nhiễu loạn lên đối tƣợng điều khiển f(t) … fm(t) làm xuất
hiện các sai số điều khiển X(t).
Trong các hệ thống điều khiển tự ổn định thì tác động điều khiển
g(t)=const. Khi đó ở thiết bị điều khiển, mức điều khiển đặt sẵn ở một giá trị
cho trƣớc đƣợc chọn.
Trong các hệ thống điều khiển theo chƣơng trình tác động điều khiển g(t)
biến đổi theo một chƣơng trình là hàm thời gian. Khi đó mức điều khiển ở thiết
bị điều khiển có thể đƣợc điều chỉnh bằng tay hoặc tự động.

22


Trong các hệ thống kèm bám, sự thay đổi của tác động điều khiển g(t)
đƣợc khống chế bằng quy luật quay của trục dẫn động. Tƣơng tự đối với hệ
thống tự động kèm bám, hệ thống tự động điều khiển theo chƣơng trình hƣớng
sự biến đổi của thơng số điều khiển y(t) tƣơng ứng với sự biến đổi của tác động
điều khiển.
Hệ thống điều khiển khép kín là tổ hợp các thiết bị bảo đảm cho việc
biến đổi một loạt các thông số của đối tƣợng điều khiển với mục đích đáp ứng
chế độ làm việc cần thiết của đối tƣợng điều khiển.
Sơ đồ hệ thống điều khiển điều chỉnh t ng ACP.
g(t)

Y(t)

Hệ thống
đo lu ? ng

X(t)

Y1(t) Hệ thống
so sánh

Xp1(t) Cơ cấu
Thiết bị
chấp hành
điều khiển

Bộ thiết bị
điều khiển

Xp(t)

H 3.1 S đồ hệ thống điều khiển điều chỉnh tự động
Hệ thống đo lƣờng thực hiện các phép đo các giá trị thực của thông số
điều khiển Y(t) và biến đổi thông số này sang dạng điện áp, dòng điện hoặc áp
suất khí, áp suất thuỷ lực Y1(t).
Khi đó Y1(t) = K .Y(t) và K = const.
Trong thiết bị so sánh, đại lƣợng Y1(t) đƣợc so sánh với giá trị thông số
điều khiển cho trƣớc g(t) [ở đây g(t) và Y1(t) phải đồng tính về mặt vật lý] và
trừ đi sai số điều khiển tạo ra tác động Xp1 lên cơ cấu chấp hành có bộ phận
điều khiển. Phần tử cuối cùng của thiết bị điều khiển thực hiện tác động điều
khiển Xp(t) lên đối tƣợng điều khiển, bằng cách thay đổi lƣợng vật chất/ năng

lƣợng đƣa vào hệ thống và đồng thời đƣa ra sai số điều khiển X(t) =0[4].

23


3.2. Modul sensor áp suất
3.2.1. Cơ sở lý thuyết
Trong công nghiệp các cảm biến áp suất đƣợc ứng dụng rộng rãi bởi vì
trong các thiết bị cung cấp năng lƣợng thuỷ lực, nhiệt, hạt nhân …cần phải đo
và theo dõi áp suất một cách liên tục, nếu áp suất vƣợt qua giới hạn ngƣỡng của
nó sẽ làm hỏng bình chứa và ống dẫn, thậm chí cịn gây nổ làm thiệt hại
nghiêm trọng đến cơ sở vật chất và tính mạng con ngƣời.
Áp suất là thông số quan trọng can thiệp vào việc kiểm tra điều khiển các
bộ phận máy móc tự động hoặc do con ngƣời điều khiển. Do đó áp suất cũng
đóng vai trị đáng kể trong hoạt động của con ngƣời – máy. Trong trƣờng hợp
này áp suất đƣợc đo một cách trực tiếp trong các bộ khiển chế hoặc gián tiếp để
thay thế cho con ngƣời.
Khi cần xác định định hình, hình dáng hay lực cầm nắm của các vật, tất
cả các hoạt động nói trên cần đến nhiều cơng cụ trong đó cảm biến áp suất là
mắt xích đầu tiên. Các cảm biến này sẽ cung cấp dữ liệu liên quan đến áp suất
của khí nén, hơi nƣớc, dầu nhờn hoặc các chất lỏng khác nhằm xác định sự vận
hành các cơ cấu, hệ thống máy móc.
Trên thực tế các nhu cầu đo áp suất rất đa dạng đòi hỏi các cảm biến đo
áp suất phải đáp ứng một cách tốt nhất cho từng trƣờng hợp cụ thể. Chính vì
vậy các cảm biến đo áp suất chất lƣu cũng rất đa dạng.
Một nguyên nhân khác dẫn đến sự đa dạng này là độ lớn áp suất cần đo
nằm trong một dải giá trị rất rộng, từ chân không siêu cao đến áp suất siêu cao.
Độ lớn của áp suất đƣợc biểu thị bằng giá trị tuyệt đối (so với chân
không) hoặc giá trị tƣơng đối so với áp suất khí quyển nó cũng có thể đƣợc
biểu diễn bằng sự khác nhau của hai áp suất.

24