Thiết kế máy xẻ dọc trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh tại trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng trường đại học lâm nghiệp

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA CƠ ĐIỆN CƠNG TRÌNH

----------o0o----------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MÁY XẺ DỌC TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT VÁN
GHÉP THANH TẠI TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ CÔNG NGHIỆP RỪNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ
MÃ SỐ : 106

Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Khóa học

: Ths. Lê Thị Kiểm
: Phùng Văn Thiết
:2008 - 2012

Hà Nội, 2012


LỜI NÓI ĐẦU
Sau bốn năm học tập tại trƣờng Đại học Lâm nghiệp, tơi đã hồn thành
chƣơng trình đào tạo kĩ sƣ . Để hệ thống hóa những kiến thức đã học và là bƣớc
đánh dấu sự trƣởng thành về mặt kiến thức, đƣợc sự đồng ý của nhà trƣờng và
khoa Cơ Điện – Cơng Trình, tơi đã tiến hành thực hiện khóa luận tốt nghiệp với

tên đề tài:
“Thiết kế máy Xẻ dọc trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh tại trung
tâm Nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng
trƣờng Đại học Lâm Nghiệp”.
Qua bản thuyết trình khóa luận này, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc
đến các thầy cô giáo trong khoa Cơ điện – Cơng trình, các thầy cơ giáo trong bộ
môn máy lâm nghiệp, bộ môn cơ sở kỹ thuật và đặc biệt là cô giáo Th.S Lê Thị
Kiểm đã trực tiếp hƣớng dẫn tơi hồn thành bản khóa luận này.
Do trình độ và khả năng của bản thân cịn hạn chế, nên bản khóa luận này
khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy tơi mong đƣợc sự giúp đỡ chỉ bảo
của các thầy cơ giáo để bản khóa luận này của tơi đƣợc hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 06 tháng 06 năm 2012
Sinh viên đã thực hiện
Phùng Văn Thiết


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................ 3
1.1. Tổng quan về ván ghép thanh ........................................................................ 3
1.1.1.Tình hình phát triển ngành cơng nghiệp sản xuất ván ghép thanh trên thế
giới và ở việt nam .................................................................................................. 3
1.1.2. Các dạng ván ghép thanh phổ biến hiện nay............................................... 4
1.1.3.Quy trình cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh ............................................. 6
1.2.Tổng quan về máy xẻ dọc .............................................................................. 8
1.2.1. Máy Cƣa vòng ............................................................................................. 8
1.2.2.máy Cƣa Sọc ................................................................................................ 9
1.2.3.Cƣa đĩa xẻ dọc .............................................................................................. 9
1.4. Mục tiêu của đề tài ....................................................................................... 11

1.5. Nội dung đề tài ............................................................................................. 11
1.6.Phƣơng nghiên cứu pháp ............................................................................... 11
Chƣơng 2 LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ ........................................... 12
2.1. Phƣơng án 1: Máy xẻ dọc dùng băng tải cuốn gỗ ........................................ 12
2.1.1.Sơ đồ dẫn động ........................................................................................... 12
2.1.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 13
2.1.3.Ƣu nhƣợc điểm ........................................................................................... 13
2.2 Phƣơng án 2: Máy xẻ dọc dùng rulô cuốn gỗ .............................................. 13
2.2.1.Sơ đồ dẫn động ........................................................................................... 13
2.2.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................. 14
2.2.3.Ƣu nhƣợc điểm ........................................................................................... 15
2.3 .Lựa chọn phƣơng án hợp lý để thiết kế........................................................ 15
Chƣơng 3 CƠ SỞ TÍNH TỐN VÀTHIẾT KẾ ................................................ 16
3.1. Chọn đĩa cƣa................................................................................................. 16
3.1.1. Cơ sở chọn đĩa cƣa .................................................................................... 16
3.1.2 Chọn đĩa cƣa............................................................................................... 16


3.2. Xác định lực cản cắt và công suất cắt .......................................................... 17
3.2.1 Xác định lực tác dụng từ răng cắt lên gỗ ................................................... 17
3.3 .Xác định lực đẩy và công suất đẩy gỗ.......................................................... 19
3.3.1. Xác định lực đẩy gỗ .................................................................................. 19
3.3.2. Tốc độ đẩy gỗ của băng tải ....................................................................... 21
3.3.3. Xác định cơng suất đẩy gỗ ....................................................................... 21
3.4. Tính tốn hệ dẫn động cho lƣỡi cƣa ............................................................. 23
3.4.1. Tính chọn động cơ..................................................................................... 23
3.4.2. Tính tốn các thơng số động học............................................................... 23
3.4.3 Tính tốn truyền động đai ......................................................................... 24
3.5. Tính tốn hệ dẫn động cho băng tải ma sát .................................................. 29
3.5.1. Tính chọn động cơ..................................................................................... 29

3.5.2. Tính tốn truyền động đai bộ phận dẫn động cho băng tải ...................... 31
3.5.3. Tính tốn thiết kế trục vít - bánh vít.......................................................... 32
3.5.4. Tính toán thiết kế trục II, III...................................................................... 36
3.5.5. Thiết kế ổ lăn ............................................................................................. 46
3.5.6.Tính tốn chọn khớp nối ............................................................................ 50
3.5.7. Thiết kế vỏ hộp giảm tốc .......................................................................... 51
3.5.8. Tính tốn bộ truyền xích ........................................................................... 53
3.5.9. Tính tốn thiết kế cơ cấu cóc .................................................................... 55
3.6. Tính tốn năng suất máy .............................................................................. 57
3.6.1. Tính tốn năng suất của máy ..................................................................... 57
3.6.2. Giá thành sản phẩm ................................................................................... 57
Chƣơng 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................ 59
4.1. Kết luận ........................................................................................................ 59
4.2. Kiến nghị ...................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO


ĐẶT VẤN ĐỀ
Nƣớc ta là một nƣớc có tài nguyên rừng phong phú, đa dạng có nhiều loại
gỗ quý hiếm và lâm sản có giá trị cao. Rừng từ lâu đã gắn liền với cuộc sống của
hàng chục triệu dân, đã và đang đóng vai trị quan trọng trong sự nghiệp cơng
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nƣớc.
Hiện nay, diện tích rừng ngày càng thu hẹp, nguồn tài nguyên rừng bị cạn
kiệt do tác hại của chiến tranh và nhận thức của nhiều ngƣời dân còn nhiều hạn
chế, việc khai thác rừng bừa bãi làm diện tích rừng tự nhiên bị giảm nhanh.
Chính vì vậy Đảng và Chính Phủ cùng với các cấp, các ngành và ngành lâm
nghiệp Việt Nam đã có sự chuyển biến tích cực. Chuyển từ nền lâm nghiệp lấy
khai thác tài nguyên rừng là chính sang nền lâm nghiệp xã hội. Trong những
năm tới từ 2001÷2010, có nhiều dự án trong và ngồi nƣớc dành cho ngành lâm
nghiệp:

- Dự án trồng mới 5 triệu ha rừng;
- Chƣơng trình phát triển ngành chế biến lâm sản;
- Chƣơng trình phát triển cây giống lâm nghiệp…
Trong đó chƣơng trình phát triển chế biến lâm sản là mũi nhọn ngành của
ngành lâm nghiệp thế kỉ 21.Trong ngành chế biến lâm sản việc sử dụng gỗ hợp
lý và hiệu quả là những vấn đề đƣợc quan tâm. Các hƣớng nghiên cứu phục vụ
mục đích này là tìm kiếm nguồn nhân lực, nâng cao đổi mới công nghệ, thiết bị
phù hợp và đáp ứng đa dạng của xã hội. Để làm đƣợc điều đó ngành chế biến
lâm sản đã quan tâm đến cơng nghệ vật liệu mới đó là ngành sản xuất ván nhân
tạo. Ván nhân tạo gồm: Ván dăm, ván ghép thanh; Trong đó ván ghép thanh sử
dụng gỗ rừng trồng hiệu quả là vấn đề đƣợc quan tâm nghiên cứu hiện nay.
Để ván ghép thanh có chất lƣợng phù hợp với yêu cầu sản phẩm thì thiết bị
dây chuyền sản xuất phải hợp lý. Trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh,
các thiết bị có chức năng khác nhau và ngày càng hồn thiện. Máy xẻ dọc trong
dây chuyền có chức năng xẻ dọc các thanh. Máy xẻ dọc đang đƣợc sử dụng tại
1


trung tâm làm việc bằng thủ công, ngƣời công nhân trực tiếp đẩy gỗ do đó rất
nguy hiểm và năng suất thấp. Để nâng cao năng suất và an toàn cho nguời lao
động. Chính vì vậy đƣợc sự đồng ý của nhà trƣờng và khoa Cơ Điên & Cơng
Trình tơi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Thiết kế máy Xẻ dọc trong dây chuyền
sản xuất ván ghép thanh tại trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm và chuyển
giao công nghệ công nghiệp rừng trƣờng Đại học Lâm Nghiệp”.

2


Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng quan về ván ghép thanh
1.1.1.Tình hình phát triển ngành cơng nghiệp sản xuất ván ghép thanh trên
thế giới và ở việt nam
1.1.1.1. Trên thế giới
Ván ghép thanh là loại hình sản xuất ván nhân tạo nó xuất hiện ngay từ
năm 1950 của thế kỉ 20. Năm 1950 ván ghép thanh có tên chung là Laminated
board xuất hiện đầu tiên tại Mỹ nhƣng nó chỉ đƣợc phát triển mạnh sau 1970.
Với những ƣu điểm vƣợt trội của mình nó đã và đang phát triển mạnh trên toàn
thế giới. Hiện nay Châu Âu là nơi có tốc độ phát triển mạnh nhất về cả chất
lƣợng cũng nhƣ số lƣợng. Ngƣời Châu Âu luôn đi đầu về công nghệ sản xuất,
tiếp đến là Châu Mỹ, Châu Á. Tại Châu Á thì là Nhật Bản là nƣớc sản xuất ván
ghép thanh nhiều nhất.
1.1.1.2.Ở Việt Nam
Còn ở Việt Nam, sau 1985 ván ghép thanh đƣợc sản xuất đầu tiên tại
cơng ty satimex thành phố Hồ Chí Minh. Dần dần các tỉnh phía Nam cũng đã và
đang phát triển mạnh mẽ do các doanh nghiệp đã mạnh dạn áp dụng cơng nghệ
mới vào sản xuất. Chính vì vậy chất lƣợng sản phẩm ngày càng tốt mẫu mã đa
dạng nên sản phẩm sản xuất ra không những đáp ứng đƣợc thị trƣờng trong
nƣớc mà còn vƣơn ra thị trƣờng thế giới, chủ yếu là nguyên liệu cho hàng mộc
xuất khẩu và là nguồn thu nhập ngoại tệ rất lớn cho nền kinh tế quốc dân. Các
tỉnh phát triển mạnh mẽ nhƣ: Thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dƣơng, Đồng Nai,
Bình Định…Các doanh nghiệp của miền Nam chủ yếu sản xuất ván ghép thanh
dùng cho đồ mộc từ gỗ cao su và gỗ thơng.
Cịn ở miền Bắc, đi đầu trong việc ứng dụng công nghệ sản xuất ván ghép
thanh là công ty Lâm Sản Yên Bái (sản xuất chủ yếu ở dạng Laminated Board
và dạng Direct Joint). Tuy các tỉnh miền bắc ứng dụng cơng nghệ sau nhƣng có
3


tốc độ phát triển mạnh mẽ. Một số doanh nghiệp đã và đang đƣợc xây dựng đều

kinh doanh có hiệu quả nhƣ: Công ty cổ phần lâm sản Nam Định, công ty cổ
phần lâm sản Quảng Ninh, nhà máy gỗ Vinafor Hà Nội… Sản phẩm của họ
ngày càng khẳng định đƣợc chất lƣợng thị trƣờng trong nƣớc cũng nhƣ quốc tế.
Trong khi các doanh nghiệp Miền Nam chủ yếu sản xuất từ gỗ cao su thì các
doanh nghiệp Miền Bắc sản xuất ván ghép thanh dùng cho đồ mộc từ gỗ thơng
và gỗ keo là chủ yếu. Bên cạnh đó các doanh nghiệp nƣớc ta hiện nay đã có sự
quan tâm nhiều tới cả hai mặt chất lƣợng sản phảm cũng nhƣ số lƣợng sản
phẩm. Để đạt đƣợc điều đó việc cải tiến thiết bị để nâng cao sản lƣợng là vấn đề
đƣợc quan tâm.
1.1.2. Các dạng ván ghép thanh phổ biến hiện nay
1.1.2.1. Ván ghép thanh khung rỗng
Ván ghép thanh khung rỗng là sản phẩm thu đƣợc bằng cách dán ép các
tấm ván mỏng (verneer) hoặc ván dán có chiều dày nhỏ (Thin Flywood ) lên các
khung gỗ rỗng với sự tham gia của các chất kết dính trong điều kiện nhất định.
Loại hình sản phẩm này chủ yếu dùng sản xuất đồ mộc nên ở Việt Nam còn gọi
là ván mộc.
1.1.2.2. Ván ghép thanh lõi đặc có phủ bề mặt
Ván ghép thanh lõi đặc có phủ bề mặt là sản phẩm thu đƣợc bằng cách dán
ép các tấm ván mỏng ( verneer ) lên cả hai bề mặt của tấm gỗ ghép với sự tham
gia của các chất kết dính trong những điều kiện nhất định.
1.1.2.3. Ván ghép thanh lõi đặc không phủ bề mặt ( Laminated Board )
Hiện nay loại hình ván ghép thanh phổ biến nhất là ván ghép thanh không
phủ bề mặt bởi những ƣu điểm vƣợt trội của nó so với các dạng ván ghép khác
nhƣ: Tận dụng đƣợc gỗ nhỏ, dễ sản xuất, sản phẩm đồng đều, bền đẹp…
Ván ghép thanh lõi đặc là sản phẩm thu đƣợc bằng cách ghép các thanh gỗ
có kích thƣớc nhỏ ghép lại với nhau nhờ chất liệu kết dính. Để ghép thanh thành
phần ngƣời ta có rất nhiều phƣơng pháp khác nhau. Ở đề tài này, ta quan tâm
đến kiểu ghép các thanh thành phần theo liên kết ngón (Finger Joint).

4

1.1.2.4 Ghép thanh lõi đặc không phủ bề mặt kiểu ngón
Chiều dày các thanh thành phần phụ thuộc vào chiều dày sản phẩm, chiều
rộng biến thiên từ 10÷50 mm.
Để đảm bảo chất lƣợng sản phẩm, trong quy trình sản xuất có một số yêu
cầu bắt buộc sau:
- Các thanh thành phần gia công đúng quy cách;
- Phải đảm bảo độ kín khít khi xếp các thanh ghép;
- Độ ẩm thanh ghép MC = 8÷12%;
- Xếp các thanh kế tiếp nhau theo phƣơng pháp đối xứng vịng;
- Lƣợng keo tráng 150÷250 g/m²;
+Ván ghép thanh dạng Finger Joint có ƣu điểm là:
- Phƣơng pháp sản xuất đơn giản, vốn đầu tƣ cho sản xuất thấp hơn so với các
phƣơng pháp khác;
- Nguyên liệu sản xuất chủ yếu từ gỗ mọc trong rừng trồng có đƣờng kính trung
bình Φ12 ÷Φ30;
- Có thể nâng cao tỉ lệ lợi dụng gỗ;
- Sản phẩm đồng đều về độ ẩm, đa dạng và ổn định về kích thƣớc;
- Nâng cao tính chất cơ lý của gỗ rừng trồng;
- Tính thẩm mỹ của sản phẩm là rất cao;
- Tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng rộng rãi.
+ Nhƣợc điểm:
-Yêu cầu chất lƣợng thanh ghép cao
-Màu sắc vân thớ thanh phải đẹp;
- Khả năng nâng cao tỉ lệ lợi dụng gỗ kém hơn các phƣơng pháp khác;
- Không tận dụng đƣợc các phế phẩm của công nghiệp chế biến gỗ khác.
Hiện nay tại trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ
công nghiệp rừng trƣờng Đại học Lâm Nghiệp cũng đã trang bị một dây chuyền
sản xuất ván ghép thanh kiểu ngón, các thiết bị phù hợp với dây chuyền sản

xuất. Tuy nhiên để tăng năng suất lao động thì một số máy trong dây chuyền cần
đƣợc cải tiến trong đó có máy xẻ dọc.
5


1.1.3.Quy trình cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh
Qui trình công nghệ sản xuất ván ghép thanh đƣợc thể hiện nhƣ hình 1.1.

Hình 1.1: Qui trình cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh
Sau đây là một số hình ảnh dây chuyền thiết bị sản xuất ván ghép thanh :

a.Cắt khúc

b. Xẻ ván

6


c. Sấy ván

d.xẻ thanh

e. cắt ngắn

f. bào 2 mặt

g. Phay ngón

h. Ghép dọc

k. Sản phẩm

i. Đánh nhẵn

Hình 1.2: Một số hình ảnh vể qui trình cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh
7


1.2.Tổng quan về máy xẻ dọc
Máy xẻ dọc có nhiều loại: Máy cƣa vòng nằm, máy Sọc (xẻ đứng), máy
xẻ dọc ngang ..
1.2.1. Máy Cƣa vịng
Trong dây chuyền cơng nghệ, cƣa vịng đuợc xếp đầu dây chuyền và đứng
sau nó là cƣa xọc hoặc cƣa đĩa. Máy cƣa vòng nằm dùng để xẻ phá gỗ trịn thành
hộp và ván (hình 1.2.a) hay hình 1.3.

Hình 1.3: Máy cƣa vịng nằm
Bộ phận làm việc của cƣa vòng gồm luỡi cƣa, bánh đà, hệ thống
truyền đai.
Nguyên lý hoạt động của máy nhƣ sau: Gỗ trƣớc khi đƣa vào xẻ phải đƣợc
kiểm tra, loại bỏ các vật rắn bằng kim loại. Đảm bảo cƣa làm việc an toàn và
tránh gãy răng cƣa. Đƣa gỗ lên đà kê rồi dùng van kẹp gỗ kẹp chặt cây gỗ đảm
bảo trong q trình xẻ cây gỗ khơng bị xoay, lắc ảnh hƣởng đến chất lƣợng
mạch cƣa. Khi đó khởi động máy sau khi đã kiểm tra tình trạng kĩ thuật của cƣa
gỗ ta tiến hành khởi động máy. Cƣa đƣợc đẩy vào gỗ dọc chiều dài cây gỗ đến
khi đỉnh răng cƣa ra khỏi cây gỗ bằng chiều cao răng lên hết mạch xẻ đầu tiên.
Tiếp tục đƣa cƣa về vị trí ban đầu điều chỉnh nâng hạ cƣa đến độ dày cƣa ván xẻ
với một vòng quay tƣơng ứng 1cm chiều dày và tiếp tục các mạch xẻ tiếp theo
cho đến khi đƣa tấm ván cuối cùng ra khỏi đà kê.

8


1.2.2.máy Cƣa Sọc

Hình1.4: cấu tạo Cƣa sọc xẻ đứng
1- Động cơ; 2 – Cơ cấu quay tay; 3 - Cơ cấu biên; 4 - Lƣỡi cƣa; 5 - Thanh
trƣợt dẫn hƣớng; 6 - Trục lăn quấn gỗ; 7 - khung cƣa.
Nguyên lý làm việc: Khi động cơ 1 quay, cơ cấu tay quay làm cho thanh
truyền 3 chuyển động tịnh tiến kéo theo lƣỡi cƣa 4 tịnh tiến xẻ gỗ.
1.2.3.Cƣa đĩa xẻ dọc
Máy cƣa đĩa xẻ dọc dùng để xẻ phá gỗ tròn thành hộp, ván, thanh và
chuyên dùng để xẻ tà vẹt hoặc xẻ lại biến các hộp to thành hộp nhỏ, ván dày
thành ván mỏng hoặc dùng để dọc rìa (hình 1.5).

9


Hình 1.5: máy cƣa đĩa xẻ dọc tại trung tâm
Nguyên lý hoạt động của máy nhƣ sau: kiểm tra hoạt động của máy, hệ
thống điện, kiểm tra lƣỡi cƣa, chạy thử động cơ. Gỗ trƣớc khi xẻ phải đƣợc xếp
gọn đống theo thứ tự đầu đi nếu dọc rìa. Tốt nhất là gỗ cùng loại, tính chất là
gỗ cứng hay gỗ mềm. Điều chỉnh thƣớc tựa, nâng hạ bàn cƣa cho phù hợp với
ngƣời công nhân. Khởi động máy đƣa gỗ lên xẻ, tùy theo kích thƣớc gỗ to nhỏ,
dài ngắn mà chỉ cần 1 hoặc 2 ngƣời thợ cùng làm việc. Nếu là gỗ dài thì cần
phải có ngƣời thợ đứng phụ đứng ở đầu kia của cƣa và giữ gỗ, tránh hiện tƣợng
gỗ bị lệch không thẳng hoặc khơng cắt hết. Q trình xẻ đến khi kết thúc tấm
ván cuối cùng tiến hành tắt máy và dọn dẹp hiện trƣờng.
Trên trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công
nghiệp rừng trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp có nhiều máy móc thiết bị để phục vụ

cho dây chuyền sản xuất ván ghép thanh và máy xẻ dọc tại trung tâm (hình1.5)
máy có chức năng xẻ dọc các thanh. Máy xẻ dọc đang sử dụng tại trung tâm làm
việc bằng thủ công, ngƣời công nhân trực tiếp đẩy gỗ do đó rất nguy hiểm và
năng suất thấp. Do vậy tôi đề xuất phƣơng án thiết kế máy xẻ dọc.
1.3. Cơ cấu tổ chức của trung tâm
Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp
rừng trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp đƣợc thành lập theo quyết định số 2857/NNTCCB/QĐ. Ngày 06/11/1997 của bộ trƣởng bộ Nông Nghiệp và phát triển nông
thôn trực thuộc trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp.
Chức năng nhiệm vụ của trung tâm là phục vụ thực tập, nghiên cứu khoa
học cho sinh viên và cán bộ giảng viên trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, kết hợp với
việc chuyển giao công nghệ phục vụ cho cơ sở sản xuất kinh doanh nhà máy.
Hiện nay Giám đốc trung tâm là Th.s Lê Văn Tung. Tổng số cán bộ công
nhân viên cả biên chế với hợp đồng là 17 ngƣời.
Với chức năng trên hàng năm trung tâm hƣớng dẫn cho hàng ngàn sinh viên
khoa CBLS, khoa Cơ Điện và Cơng Trình…vào thực tập tay nghề, thực tập kĩ
thuật các môn học về chế biến gỗ, thực tập tốt nghiệp cho sinh viên, thạc sĩ, các
10


đề tài tiến sĩ của các cán bộ giảng viên trong và ngoài trƣờng Đại Học Lâm
Nghiệp.
Trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh tại trung tâm có máy xẻ dọc,
máy có chức năng xẻ dọc các thanh. Máy xẻ dọc đang sử dụng tại trung tâm làm
việc bằng thủ cơng, ngƣời cơng nhân trực tiếp đẩy gỗ do đó rất nguy hiểm và
năng suất thấp. Để nâng cao năng suất và an tồn cho ngƣời lao động tơi tiến
hành thiết kế đề tài: “Thiết kế máy xẻ dọc trong dây chuyền sản xuất ván
ghép thanh tại trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công
nghệ công nghiệp rừng trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp”.
1.4. Mục tiêu của đề tài
Thiết kế máy Cƣa đĩa xẻ dọc để phù hợp với điều kiện lao động của ngƣời

công nhân nhằm tăng năng suất lao động hạ giá thành sản phẩm.
1.5. Nội dung đề tài
Chƣơng 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chƣơng 2: Lựa chọn phƣơng án thiết kế
Chƣơng 3: Tính tốn kỹ thuật
Chƣơng 4: Kết luận và Kiến nghị
1.6.Phƣơng nghiên cứu pháp
Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài là phƣơng pháp lý thuyết, phƣơng
pháp kế thừa kết hợp với khảo sát thực tế làm cơ sở cho tính tốn thiết kế.
Phƣơng pháp lý thuyết: Dựa vào các môn học cơ sở: Nguyên lý máy, chi
tiết máy, cơ học lý thuyết, sức bền vật liệu, thủy lực và các môn chuyên ngành
máy nhƣ: Máy chế biến gỗ, sửa chữa máy 1…
Khảo sát thực tế tại các cơ sở sản xuất để làm cơ sở tính tốn thiết kế.

11


Chƣơng 2
LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Phƣơng án 1: Máy xẻ dọc dùng băng tải cuốn gỗ
2.1.1.Sơ đồ dẫn động

Hình 2.1 : Sơ đồ động máy Xẻ dọc dùng băng tải cuốn gỗ
Trên hình 2.1:1- Động cơ dẫn cƣa đĩa ; 2 - Bộ truyền đai; 3- Cƣa đĩa; 4 - Ru
Lơ; 5 - Lị xo đẩy rulơ; 6 - Cơ cấu vít đai ốc điều chỉnh nâng hạ lƣỡi cƣa;7 - Cơ
cấu cóc; 8 - Tấm gỗ; 9 - Bàn máy; 10 - Động cơ chạy băng chuyền;11 - Bộ
truyền đai; 12 - Bánh xích chủ động; 13 - Bộ truyền trục vít- bánh vít; 14 – Băng
chuyền; 15– Bánh xích bị động.

12

2.1.2. Nguyên lý hoạt động
Động cơ điện 1 quay qua bộ truyền đai 2 rồi đến lƣỡi cƣa 3. Lƣỡi cƣa 3
quay tròn và thực hiện cƣa gỗ.
Việc đẩy gỗ bằng băng tải đƣợc thực hiện nhƣ sau: Động cơ 10 quay thông
qua bộ truyền đai 11 đến bộ truyền trục vít bánh vít 12 đến bánh xích chủ động
13 quay truyền chuyển động cho bánh xích bị động 15 thơng qua bộ truyền xích
để băng tải 14 dẫn hƣớng chuyển động cho gỗ.
Máy xẻ dọc có bàn máy trƣớc 9 cố định. Trong q trình gia cơng gỗ đƣợc
đƣa vào máy nhờ băng tải 14. Phôi đƣợc ép xuống mặt bàn nhờ ru lơ 4 , lị xo 5.
Cơ cấu cóc một chiều 7 làm cho phơi di chuyển ổn định, nhẹ nhàng theo một
huớng nhất định trong khi gia cơng.
Tùy theo độ dày kích thƣớc của phơi đƣa vào ta điều chỉnh độ nâng hạ lƣỡi
cƣa bằng tay quay điều chỉnh và cơ cấu vít đai ốc 6.
2.1.3.Ƣu nhƣợc điểm
Ƣu điểm:
-Máy xẻ dọc dùng băng tải cuốn gỗ làm việc cho năng suất cao do thời gian đẩy
gỗ nhanh và êm.
-Phù hợp để xẻ các chi tiết có dạng thanh.
-Tốc độ tƣơng đối ổn định.
-An toàn cho ngƣời lao động.
Nhƣợc điểm:
-Khơng xẻ đƣợc các chi tiết có dạng gỗ khúc.
2.2 Phƣơng án 2: Máy xẻ dọc dùng rulô cuốn gỗ
2.2.1.Sơ đồ dẫn động

13

Hình 2.2 : Sơ đồ động máy xẻ dọc dùng rulơ cuốn gỗ.
Trên hình 2.2: 1- Động cơ; 2 - Bộ truyền đai; 3 - Đĩa cƣa; 4 - Ru lơ; 5 - Lị xo
đẩy; 6 – Cơ cấu vít đai ốc điều chỉnh nâng hạ lƣỡi cƣa;7 - Cơ cấu cóc; 8 - Gỗ;
9- Bàn máy; 10 - động cơ dẫn động cho rulô; 11 - Bộ truyền đai; 12 - Bộ truyền
trục vít -bánh vít; 13-14,15 - Rulơ cuốn gỗ; 16 - Bộ truyền xích.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động
Động cơ điện 1 quay qua bộ truyền đai 2 rồi đến lƣỡi cƣa 3. Lƣỡi cƣa 3
quay tròn và thực hiện cƣa gỗ.
Việc đẩy gỗ bằng rulô đƣợc thực hiện nhƣ sau: Động cơ 10 quay thông qua
bộ truyền đai 11 đến bộ truyền trục vít bánh vít 12 đến rulô 13 quay truyền
chuyển động cho rulô 14 - 15 thơng qua bộ truyền xích 16 để rulơ dẫn hƣớng
chuyển động cho gỗ.

14


Máy xẻ dọc có bàn máy trƣớc 9 cố định. Trong q trình gia cơng gỗ đƣợc
đƣa vào máy nhờ rulô 13-14-15. Phôi đƣợc ép xuống mặt bàn nhờ ru lơ 4, lị xo
5. Cơ cấu cóc một chiều 7 làm cho phôi di chuyển ổn định, nhẹ nhàng theo một
huớng nhất định trong khi gia cơng.
Tùy theo kích thƣớc của phôi đƣa vào ta điều chỉnh độ nâng hạ lƣỡi cƣa
bằng tay quay điều chỉnh và cơ cấu vít đai ốc 6.
2.2.3.Ƣu nhƣợc điểm
Ƣu điểm:
-Máy xẻ dọc dùng rulô cuốn gỗ có năng suất tƣơng đối cao so với đẩy gỗ
thủ cơng.
-Làm việc với tốc độ cao ít gây tiếng ồn.
-Kết cấu đơn giản.
Nhƣợc điểm:
-Không xẻ đƣợc các chi tiết ngắn do khoảng cách giữa các ru lô. Chỉ phù

hợp với dạng gia cơng loạt các thanh có chiều dài lớn.
-Kích thƣớc máy cồng kềnh do có nhiều bộ truyền xích.
2.3 .Lựa chọn phƣơng án hợp lý để thiết kế
Qua sự phân tích trên, tơi thấy máy xẻ dọc dùng băng chuyền phù
hợp với sự phát triển trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh tại trung tâm
nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng trƣờng Đại
học Lâm Nghiệp. Tôi chọn phƣơng án thiết kế này bởi những lý do sau đây:
-Sản phẩm làm ra trên máy có chất lƣợng và độ chính xác cao.
-Máy có độ cứng vững và tính ổn định cao, ít gây tiếng ồn.
-Máy dùng băng tải cuốn gỗ nhanh, chính xác, tiện lợi và dễ dàng sử
dụng.
-An toàn cho nguời công nhân.
-Đặc biệt là xẻ các thanh ngắn phù hợp với yêu cầu thanh trong ván ghép
thanh.

15


Chƣơng 3
CƠ SỞ TÍNH TỐN VÀTHIẾT KẾ
3.1. Chọn đĩa cƣa
Việc chọn đĩa cƣa là rất quan trọng và cần thiết. Đĩa cƣa phải đảm bảo đƣợc
các thông số để cắt gỗ tốt, đảm bảo độ bền độ cứng.
Theo phạm vi giới hạn của đề tài căn cứ vào nguyên liệu đầu vào là các tấm
gỗ mỏng có kích thƣớc xác định và sản phẩm yêu cầu để làm thông số đầu vào
trong việc chọn đĩa cƣa thiết kế.
3.1.1. Cơ sở chọn đĩa cƣa
Cƣa đĩa xẻ dọc đƣợc sử dụng chủ yếu vào công việc xẻ ván, thanh. Căn cứ
vào tiết diện ngang của ván, thanh nguời ta đƣa kích thƣớc nhƣ sau:
- Chiều dài các thanh ghép tối thiểu là 150 mm, tối đa là 620 mm (trừ hai đầu

ván).
- Chiều rộng các thanh ghép tối thiểu là 25mm, tối đa là 80 mm (trừ hai
cạnh ván) .
- Chiều dày ván 15mm, 18mm, 22mm, 25mm.
Tuy nhiên thanh đƣợc xẻ ra từ các tấm gỗ mỏng. Kích thƣớc tấm xẻ ban
đầu có thể lấy bằng bề rộng băng tải là 200 mm.
Cƣa có thể nâng hạ khi thanh có chiều dầy khác nhau nhờ cơ cấu tay quayvít đai ốc. Độ nâng hạ lƣỡi là 100 mm.
3.1.2 Chọn đĩa cƣa
Từ các thông số nêu trên ta tiến hành chọn luỡi cƣa:
- Lƣỡi cƣa hợp kim với dạng răng sói.
- Góc uốn cong dƣơng 360.
- Đĩa cƣa đƣợc thiết kế cho phép cắt dọc theo thớ gỗ mềm và gỗ cứng.
- Độ mở răng tối đa đến 1/3 độ dày của đĩa cƣa về mỗi phía.
Các thơng số của đĩa cƣa nhƣ bảng3.1:

16


Bảng3.1: Các thơng số của đĩa cƣa
Đƣờng kính

Độ dày đĩa b

Đƣờng kính lỗ

đĩa D (mm)

( mm)

trong d (mm)

2,8

30

350

Số răng Z

Khối lƣợng
m (kg)

36

2,0

Lƣỡi cƣa có hình dáng nhƣ hình 3.1:

Hình 3.1 : lƣỡi cƣa
3.2. Xác định lực cản cắt và công suất cắt
3.2.1 Xác định lực tác dụng từ răng cắt lên gỗ
Lực tác dụng từ răng cắt lên gỗ phụ thuộc vào vị trí của răng trên cung cắt,
tức là phụ thuộc vào chiều dày của phoi. Thực tế trong mạch xẻ có một số răng
đồng thời tham gia. Lực cắt tiếp tuyến trung bình khi xẻ dọc bằng cƣa đĩa có thể
xác định cho một lƣỡi cƣa theo cơng thức (3.1) [ 3]:
Fk= C . U Z0,78 . H1,33 . V 0,25 .  0,16 .  0,3 .  0.38 .  02 .b0,56 .w m (N)

(3.1)

Trong đó: θ – góc gặp thớ, rad ; C: Hệ số phụ thuộc vào các điều kiện xẻ ;

m: chỉ số trong độ ẩm gỗ.
Khi xẻ gỗ có độ ẩm W= 9÷ 15%, các hệ số C = 24.10 4 ; m = 0,28. Độ
ẩm gỗ W = 15÷ 85 % , C = 45.10 4 ; m = 0,06 .
Lƣợng đẩy U Z = (0,2 ÷ 1,0) mm . Chọn U Z = 0,5 mm ; Chiều cao mạch xẻ
H = ( 20 ÷100 ) mm , chọn H = 25 mm- Chọn bằng chiều dày thanh; Vận tốc cắt
V = (40÷100 ) m/s, chọn V = 60m/s; Độ ẩm gỗ W = (9÷ 15 )% , chọn W = 15%
17


.góc gặp thớ θ = (30÷ 70)° ; chọn θ = 50°. Góc cắt  = ( 50 ÷ 70° ) , chọn  =
50° ; Độ tù cạnh cắt = (5 ữ 50) àm, chn = 20 µm ; khối lƣợng riêng của gỗ
γ0 = ( 0,4 ÷ 0,7 ) g/cm³, chọn γ0 = 0,5 g/cm³; Chiều rộng mạch xẻ b = (2,6 ÷ 3,6 )
mm , chọn b = 3 mm.
Từ các thông số trên vào (3.1), ta đƣợc:
FK= 24.104 . (0,5.103 )0,78 .600,25.0,870,16.0,870,3.(20.106 )0,38.(0,5.103 ) 2.(3.103 )0,56 .150,28
= 9,57 KG
Trên cơ sở xác định đƣợc Fk xác định đƣợc công suất cắt:
0.38
0,78
2 0,56
m
1,33
0,25
0,16
0,3
Pc= Cp . U Z . H . V .  .  .  .  0 .b .w ( kw)

(3.2)

3 0,78

1,33
1,25
0,16
0,3
6 0,38
3 2
3 0,56
0,28
6
= 24.10 . (0,5.10 ) .0,1 .60 .0,87 .0,87 .(20.10 ) .(0,5.10 ) .(3.10 ) .15

= 5,7 KW
Công suất cần thiết của động cơ dẫn động đƣợc tính:
Nc

Pdc = 

(3.3)

n -Trị số hiệu suất dẫn động tính trên cơ sở hiệu suất của chuỗi động học cơ cấu
đã thiết kế trên hình 3.2:

Hình 3.2 : sơ đồ dẫn động cho lƣỡi cƣa
1 – Động cơ; 2 – Bộ truyền đai; 3 - Ổ lăn; 4 – Cƣa đĩa.

18


Trong đó: η = η1² .η2
η1 = 0,995 – Hiệu suất truyền động cặp ổ lăn.

η2 = 0,94 – Hiệu suất bộ truyền đai.
η = 0,995². 0,94. = 0,93
Theo công thức (3.3) ta có:
5,7
Pdc1 = 0,93 = 6,13 kw

3.3 .Xác định lực đẩy và công suất đẩy gỗ
3.3.1. Xác định lực đẩy gỗ
Muốn đƣa đƣợc gỗ vào máy thì lực đẩy Fđẩy phải thắng lực đẩy lùi của lƣỡi
cƣa PS và lực ma sát Fms1, Fms2 giữa gỗ với mặt bàn, giữa gỗ với guốc đè.

Hình 3.3 : Sơ đồ lực tác dụng vào gỗ khi gia công

19


Fđây= Fms2



Ps + Fms1

Fđây= Fms2: lực cuốn gỗ vào máy
Fms1: lực ma sát lăn do lƣỡi cƣa gây ra
Fm2: lực ma sát trƣợt giữa guốc đè và gỗ
Ps: lực đẩy lùi gỗ do lƣỡi cƣa gây ra
Ta có
Fms1= k1.N
Fms2= k2.N
k1: hệ số ma sát lăn; k1= 0,02 (Tra 83 [4])

k2: hệ số ma sát trƣợt; k2=0,35 (Tra 75 [4])
N: phản lực; N = Q (Trọng lƣợng của bản thân gỗ) đƣợc xác định
theo công thức :
Q = m.g = .V.g = .b.h.l.g
m: khối lƣợng của gỗ
 : Khối lƣợng riêng của gỗ  = 0,4  0,7 g/cm 3 ; chọn  = 0,7 g/cm³.
Bề rộng của thanh gỗ: b = (25÷80) mm; chọn b = 80 mm.
Chiều cao thanh gỗ h= (15÷25) mm; chọn h = 25 mm.
Chiều dài thanh gỗ: l = (150÷620) mm; chọn l = 620 mm
Lấy g = 9,81 m/s² .
V = b.h.l thể tích của gỗ cm 3
Vậy Q = 0,7.80.25.620.10 3 .9,81= 8515,08 N


Fms1 = k1.N = 0,02.8515,08 = 170.3 N



Fms2 = k2.N = 0,35.8515,08 = 2980,2 N
Lực đẩy lùi:
Vậy Fđây



PS = 3243,9 N

Ps + Fms1= 6693,6 +170,3 = 6863,9 N

Để đảm bảo cho gỗ khi đƣa vào máy an toàn ta nhân cho hệ số an toàn.
Fđây = 1,2  6863,9 = 8236,7N.

20


3.3.2. Tốc độ đẩy gỗ của băng tải
Trong quá trình thực hiện chuyển động xẻ gỗ, ngồi chuyển động quay
trịn của lƣỡi cƣa cịn có chuyển động làm thay đổi vị trí tƣơng đối giữa lƣỡi cƣa
và phơi để có những lớp phoi mới. Chuyển động đó đƣợc gọi là chuyển động
đẩy. Cịn tốc độ đẩy đƣợc kí hiệu u , đơn vị là m/phút.
Lƣợng đẩy đƣợc tính theo cơng thức :

uz =

1000.u
n.z

(3.4)

Với :

uz : Lƣợng đẩy của gỗ vào cƣa. Chọn uz = 1 mm
n : số vòng quay của cƣa: n = 4000 v/p.
z : số lƣỡi cƣa lắp trên trục cƣa: z = 36
Suy ra tốc độ đẩy:

u=

u z .n.z 0,5.4000.36
=
= 72 m/p = 1,2 m/s

1000
1000

3.3.3. Xác định cơng suất đẩy gỗ
Cơng suất đẩy gỗ đƣợc tính :

Pđ

=

Pd .u
8236,7.1,2
=
= 1,61 kw
60.102
60.102

Công suất dẫn động cơ cấu đẩy :
Pdc2 = Pd

(3.5)



Trị số hiệu suất dẫn động tính trên cơ sở hiệu suất của chuỗi động học cơ
cấu đã thiết kế nhƣ hình 3.4.

21