Tiết kế cải tiến hệ dẫn động cơ khí máy phay mộng đơn tại trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng trường đại học lâm nghiệp

ĐẶT VẤN ĐỀ
Gỗ là một trong những loại nguyên liệu được con người sử dụng từ rất
sớm. Gỗ được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau để phục vụ lợi ích cho
con người, như gỗ sử dụng làm đồ dân dụng, sử dụng trong giao thông vận tải,
xây dựng, cơng nghiệp…
Hiện nay xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng gỗ ngày càng
tăng lên nhưng rừng tự nhiên ngày càng thu hẹp. Vì vậy cần phải đẩy mạnh
phát triển gỗ rừng trồng và sử dụng gỗ có hiệu quả gỗ rừng trồng.
Sử dụng hợp lý và có hiệu quả gỗ rừng trồng là vấn đề cần được quan
tâm. Để thực hiện được mục đích này thì phải đi sâu vào các hướng nghiên
cứu: Tìm nguyên liệu, nâng cao chất lượng sản phẩm hiện có, đổi mới công
nghệ, thiết bị sản xuất…Như vậy trong nhiều biện pháp nâng cao tỉ lệ lợi dụng
gỗ nhưng một trong những biện pháp quan trọng nhất là đổi mới công nghệ,
thiết bị sản xuất chế biến gỗ và tạo ra nhiều vật liệu mới từ gỗ. Ngành chế biến
lâm sản đã quan tâm đến công nghệ sản xuất vật liệu mới từ gỗ đó là ngành sản
xuất ván nhân tạo với các loại ván chủ yếu như: Ván dăm, ván dán, ván ghép
thanh… Để sản xuất ra được những sản phẩm ván nhân tạo này cần phải thiết
kế, cải tiến máy móc thiết bị để tăng năng suất lao động là hết sức quan trọng.
Trong các loại ván nhân tạo kể trên thì ván ghép thanh được sử dụng rộng rãi
hơn cả vì nó có ưu điểm là tận dụng được tối đa gỗ và được sử dụng vào nhiều
mục đích khác nhau.
Máy phay mộng ngón là một trong những máy thuộc dây chuyền sản
xuất ván ghép thanh nó ở cơng đoạn trung gian gia công mộng các thanh gỗ để
ghép thành ván. Máy phay mộng ngón có rất nhiều cơ cấu, bộ phận khác nhau,
mỗi bộ phận có một nhiệm vụ nhất định, trong đó hệ dẫn động cơ khí đóng vai
trị quan trọng vì nó dẫn động cho máy làm việc. Để góp phần làm tăng năng
suất lao động, phục vụ tốt cho dây chuyền sản xuất ván ghép thanh, tôi xin thực
hiện đề tài:“Thiết kế, cải tiến hệ dẫn động cơ khí máy phay mộng ngón tại

1

trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng trƣờng
Đại học Lâm nghiệp”.
Mục tiêu của đề tài
Khảo sát đánh giá máy phay mộng ngón tại trung tâm nghiên cứu, thực
nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng.
Thiết kế, cải tiến hệ dẫn động cơ khí máy phay mộng ngón, thiết bị được
thiết kế hệ thống dẫn động cho bàn gá phôi nhằm làm việc một cách hiệu quả
an toàn và năng suất lao động.
Nội dung chủ yếu của đề tài
Chương I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương II: Lựa chọn phương án thiết kế
Chương III: Tính tốn thiết kế
Chương IV: Sơ bộ hoạch toán giá thành và hướng dẫn sử dụng máy
Kết luận và kiến nghị
Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết:
Phương pháp kế thừa kết hợp với khảo sát thực tế để làm cơ sở tính tốn
thiết kế.
Dựa trên lý thuyết môn học cơ sở: Nguyên lý máy, chi tiết máy, cơ học
lý thuyết, sức bền vật liệu và các môn chuyên môn: Máy lâm nghiệp, sữa chữa
máy
Phạm vi của đề tài:
Vói giới hạn là đề tài tốt nghiệp của sinh viên, tơi chỉ đi tính tốn thiết kế
hệ dẫn động cơ khí cho bàn gá phơi cịn các thiết bị khác xem như kế thừa của
máy hiện có

2


Chƣơng 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình cơng nghệ chế biến gỗ hiện nay.
Việt Nam là một đất nước có nguồn tài nguyên rừng phong phú đa dạng,
với nhiều loại lâm sản có giá trị cao. Rừng ngồi tác dụng bảo vệ mơi trường,
nó cịn cung cấp nhiều loại gỗ q. Rừng đóng vai trị quan trọng trong cuộc
sống con người: Rừng đóng góp khơng nhỏ cho nền kinh tế quốc dân và cung
cấp lâm sản cho nhu cầu ngày càng tăng của xã hội.
Do hậu quả của chiến tranh tàn phá, nạn du canh du cư, đốt rừng làm rẫy,
khai thác bừa bãi làm cho rừng bị cạn kiệt, vốn rừng bị lạm dụng rừng tự
nhiên bị giảm nhanh.
Vì vậy ngành cơng nghiệp chế biến gỗ của nước ta đã và đang đứng trước
những thách thức vô cùng to lớn: Nguồn nguyên liệu từ rừng tự nhiên ngày
càng khan hiếm, không đáp ứng đủ được nhu cầu phát triển mạnh mẽ của
ngành chế biến gỗ. Do đó nguyên liệu từ gỗ rừng trồng là giải pháp kịp thời
nhưng cũng chỉ giải quyết được vấn đề về số lượng, khơng đáp ứng được vấn
đề về chất lượng vì gỗ rừng trồng là những cây sinh trưởng nhanh nhưng độ
bền tư nhiên thấp. Một trong các giải pháp nâng cao chất lượng và hạ giá thành
sản phẩm, thì ngành chế biến lâm sản có thể đáp ứng có hiệu quả các mục tiêu
trên là ngành công nghệ sản xuất ván nhân tạo.
Ngành công nghệ sản xuất ván nhân tạo rất phù hợp với nguồn nguyên
liệu gỗ rừng trồng. Nó khơng địi hỏi khắt khe về ngun liệu (Ván dăm, ván
sợi,ván ghép thanh ), cải thiện được các tính chất của gỗ dùng làm nguyên liệu
(ván dán, ván ghép thanh ), đồng thời có thể nâng cao hiệu quả kinh tế và hiệu
quả sử dụng của sản phẩm. Đã có rất nhiều các cơng trình nghiên cứu tạo ván
nhân tạo từ các nguyên liệu khác nhau: Bồ đề, trám trắng, keo lá tràm, keo tai
tượng, cao su…
Ván nhân tạo gồm: Ván dăm, ván sợi, ván dán, ván ghép thanh. Mỗi loại
ván có cơng nghệ sản xuất khác nhau, có tính chất cơ lý cũng như công dụng
3

khác nhau. Ván dăm thì tận dụng tối đa gỗ rừng trồng vì gỗ được băm nhỏ
nhưng cơ tính kém và không chịu được nhiệt độ môi trường cao và độ ẩm cao.
Ván ghép thanh thì ngược lại, tuy nó không tận dụng tối đa gỗ nhưng lại chịu
được độ ẩm và đặc biệt là nó có thể tạo đa dạng các sản phẩm nội thất vì vậy
cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh đã và đang ngày càng phát triển.
Hiện nay công nghệ chế biến gỗ rất phát triển, với những loại hình máy
móc được nhập từ những nước phát triển như: Đức, Thuỵ Điển, Italia. Do đó
năng suất lao động cao, đa dạng hoá sản phẩm, tận dụng tối đa gỗ, mẫu mã đẹp
đáp ứng được nhu cầu thị trường trong nước cũng như xuất khẩu.
1.2. Sự ra đời và phát triển công nghệ sản xuất ván ghép thanh.
1.2.1. Trên thế giới
Ván ghép thanh là loại hình sản xuất ván nhân tạo nó xuất hiện từ năm
1950 của thế kỷ 20. Năm 1950 ván ghép thanh có tên chung là Laminated
board xuất hiện đầu tiên tại Mỹ nhưng nó chỉ được phát triển mạnh sau 1970.
Với những ưu điểm vượt 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
lượng cũng như số lượng. Người Châu Âu luôn đi đầu về cơng nghệ sản xuất,
tiếp đó là đến Châu Mỹ, Tại Châu Á đi đầu là Nhật Bản đây là nước sản xuất
ván ghép thanh nhiều nhất.
1.2.2 Việt Nam
Còn ở Việt Nam, sau 1985 ván ghép thanh được 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 đầu tư cơng
nghệ mới vào sản xuất. Chính vì vậy chất lượng sản phẩm ngày càng tốt mẫu
mã đa dạng nên sản phẩm sản xuất ra không những đáp ứng được thị trường
trong nước mà còn vươn ra thị trường 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 như: Thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dương, Đồng

4


Nai, Bình Định… các doanh nghiệp của miền Nam chủ yếu sản xuất ván ghép
thanh dùng 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 Diect Joint). Tuy các tỉnh miền Bắc ứng dụng cơng nghệ sau
nhưng có tốc độ phát triển mạnh mẽ. Một số doanh nghiệp đã và đang được xây
dựng đều kinh doanh có hiệu quả như: 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 được chất lượng trên thị trường trong nước
cũng như 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 nước ta
hiện nay đã có sự quan tâm nhiều tới cả hai mặt chất lượng sản phẩm cũng như
số lượng sản phẩm. Để đạt được điều đó việc cải tiến thiết bị để nâng cao sản
lượng là vấn đề được quan tâm.
Với trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng
trường Đại học Lâm nghiệp thì đã ứng dụng cơng nghệ dây chuyền ván ghép
thanh tiên tiến của các nước phát triển để phục vụ sản xuất, nghiên cứu khoa
học ở nhiều cấp độ khác nhau cho giáo viên, học sinh, sinh viên trong trường.
1.3. Quy trình sản xuất ván ghép thanh
1.3.1. Quy trình công nghệ sản xuất ván ghép thanh tại một số cở sở sản
xuất
Quy trình cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh nói chung gồm nhiều khâu
cơng nghệ từ ngun liệu, cắt khúc,… Xử lý sản phẩm. Sơ đồ công nghệ sản
xuất ván ghép thanh được biểu diễn như hình 1:

5

Cắt khúc

Xẻ ván

Gia công thanh

Xẻ thanh

Sấy ván

Cắt ngang

Tráng

Xếp

Nguyên liệu

Xử lý sản phẩm

Ép ván

Hình 1: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh.
Công nghệ sản xuất ván ghép thanh gồm rất nhiều công đoạn nhưng
công đoạn ép ván là quan trọng nhất vì nó quyết định đến chất lượng của ván,
cũng như tạo thành khn hình của ván.
Sau đây là một số hình ảnh và thiết bị sản xuất ván ghép thanh tại một số
nhà máy xí nghiệp chế biến gỗ hiện nay.

Ví dụ một số hình ảnh máy móc của quy trình cơng nghệ sản xuất ván ghép
thanh tại nhà máy Vinafor Hà Nội:

Hình 2: Máy xẻ thanh

Hình 3: Máy bào hai mặt

6


Hình 4: Máy phay mộng ngón

Hình 5: Máy tráng keo

Hình 6: Máy bào bốn mặt

Hình 7: Máy ghép dọc

Hình 8: Máy ghép ngang

Hình 9: Máy ép

7


Hình 10: Máy ép ngang kiểu trống
Với dây chuyền này: Gỗ trịn được đưa vào xẻ sau đó được gia công qua
các máy kể trên và cuối cùng đưa vào máy ép ngang kiểu trống để hoàn thành
sản phẩm cho năng suất cao, do đó hạ giá thành sản phẩm. Đây là dây chuyền
hiện đại được các nước khác đang áp dụng.

Tuy nhiên ở mỗi dây chuyền công nghệ của các cơng ty, trung tâm có sự
thay đổi các máy với nhau nhưng cuối cùng cũng để ra sản phẩm ván ghép
thanh như mong muốn, với mục đích nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản
phẩm.
1.3.2. Quy trình cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh tại trung tâm Công
nghiệp rừng trƣờng Đại học Lâm nghiệp
1.3.2.1. Cơ cấu tổ chức của trung tâm
Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công
nghiệp rừng được thành lập theo Quyết định số 2857/NN-TCCB/QĐ, ngày
06/11/1997 của bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, trực thuộc
trường Đại học Lâm nghiệp.
8


Chức năng nhiệm vụ của trung tâm là phục vụ thực hành thực tập, nghiên
cứu khoa học cho sinh viên và cán bộ giảng viên trường ĐHLN, kết hợp với
việc chuyển giao công nghệ phục vụ cho cơ sở sản xuất, doanh nghiệp, 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 30, với cơ cấu tổ chức trung tâm được
mơ tả như hình vẽ:
Giám đốc trung tâm

Phân
xưởng
cơ
điện

Phân
xưởng

ván
dăm

Phân
xưởng
ván
ghép
thanh

Phân
xưởng
mộc

Phân
xưởng
dịch
vụ

Hình 11: Sơ đồ cơ cấu tổ chức của trung tâm Công nghiệp rừng trường ĐHLN
Với chức năng trên: Hàng năm trung tâm hướng dẫn cho hàng ngàn sinh
viên khoa CBLS,CNPTNT… vào thực tập tay nghề, thực tập kỹ thuật các môn
học về chế biến gỗ, thực tập tốt nghiệp cho sinh viên, thạc sĩ, các đề tài tiến sĩ
của cán bộ giảng viên trong và ngoài trường ĐHLN.
1.3.2.2. Quy trình sản xuất ván ghép thanh tại trung tâm Cơng nghiệp
rừng trƣờng ĐHLN
Hiện nay trung tâm có hai dây chuyền ván ghép thanh.
a. Dây chuyền 1:
Đây là dây chuyền được đầu tư từ lâu của trung tâm Công nghiệp rừng,
hiện nay dây chuyền này đã tương đối cũ và không đáp ứng được nhiều cho
yêu cầu sản xuất của trung tâm mà chỉ phục vụ cho sinh viên thực tập.

9


b. Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh theo dây chuyền 1 (hình 11):
Nguyên liệu

Cắt khúc

Xẻ ván

Cưa cắt ngang

Xẻ thanh

Sấy ván

Bào 2 mặt

Phay ngón

Tráng keo

Ghép ngang kiểu phẳng

Máy bào 4 mặt

Ghép dọc

Đánh nhẵn

Hình 12: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất ván ghép thanh theo dây chuyền 1
Ưu điểm:
Nếu sử dụng dây chuyền này thì ván ghép thanh ít bị cong vênh do được
ép ở các mặt đều nhau, đồng thời không yêu cầu tay nghề của người công nhân
cao.
Nhược điểm:
Năng suất của dây chuyền sản xuất ván ghép thanh này thấp, một ca làm
được khoảng 1m3 gỗ. Trừ chi phí đi được lãi khoảng 500 nghìn đồng, như vậy
lương của công nhân tương đối thấp.
c.Dây chuyền 2:
Đây là dây chuyền mới của trung tâm được đầu tư theo đề tài nghiên cứu
khoa học cấp nhà nước do GS.TS.Nguyễn Đình Tư-nguyên hiệu trưởng trường
ĐHLN làm chủ đề tài. Do đó dây chuyền này phục vụ tốt hơn cho sản xuất của
trung tâm và thực tập nghiên cứu của sinh viên.
d. Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh theo dây chuyền 2 hình 12:
10


Nguyên liệu

Cắt khúc

Xẻ ván

Cưa cắt ngang

Xẻ thanh

Sấy ván

Bào 2 mặt

Phay ngón

Tráng keo

Ghép ngang kiểu trống

Máy bào 4 mặt

Ghép dọc

Đánh nhẵn
Hình 13: Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh theo dây chuyền 2
Ưu điểm:
Do thay máy ép ngang kiểu phẳng bằng máy ép ngang kiểu trống nên
năng suất lao động cao, do đó giá thành hạ lương người cơng nhân được đảm
bảo.
Nhược điểm:
Ván ghép thanh hay bị cong vênh nhất là ép các thanh mỏng, để ván ít bị
cong vênh thì u cầu tay nghề người cơng nhân tương đối cao.
1.3.2.3. So sánh ƣu nhƣợc điểm của hai dây chuyền trên
Dây chuyền 1 sử dụng máy ép ngang kiểu phẳng, với máy này thì mỗi 1
lần ép được 1 tấm và sau khi công nhân đưa tấm ép vào máy ép một tấm và thời
gian để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tối thiểu mất 45 phút. Như vậy cơng nhân
ghép ngón và tấm khơng sử dụng hết thời gian làm việc do đó năng suất lao
động thấp, lương của người công nhân không được đảm bảo. Dây chuyền 2 sử
dụng máy ép ngang kiểu trống với máy này mỗi lần ép được 10 tấm nên năng
suất lao động cao. Cịn các máy móc khác tương đối giống nhau.

11


Trong dây chuyền 2 máy phay mộng ngón là máy trung gian phục vụ cho
quy trình sản xuất ván ghép thanh. Để tăng năng suất lao động cho dây chuyền
2 thì máy phay mộng ngón phải làm việc với năng suất cao.
Do đó tơi chọn máy phay ngón để thiết kế cải tiến phục vụ cho dây
chuyền mới để sản xuất ván ghép thanh đạt hiệu quả và năng suất cao.
1.3.3. Nguyên liệu và sản phẩm trong sản xuất ván ghép thanh
1.3.3.1. Nguyên liệu
Nguyên liệu để sản xuất ván ghép thanh rất phong phú và đa dạng, các
loại cây mọc nhanh rừng trồng có tính chất cơ lý thấp đều có thể sử dụng làm
nguyên liệu cho sản xuất ván ghép thanh, các đầu mẩu, khúc nhỏ cũng có thể
có thể tận dụng đưa vào sản xuất ván ghép thanh để đưa ra sản phẩm có kích
thước lớn kể cả chiều dài và chiều rộng. Tại công ty lâm sản Giáp Bát, sử dụng
nguyên liệu là keo để sản xuất ván ghép thanh làm nguyên liệu sản xuất đồ
mộc.
Yêu cầu của nguyên liệu là không mục nát và giới hạn các khuyết tật cho
phép như: Cong, mắt sống, mắt chết để từ đó phân loại gỗ chính phẩm riêng và
bìa bắp phế liệu riêng trước khi đưa vào sản xuất. Để đảm bảo về yêu cầu
nguyên liệu ta cần quan tâm đến các chỉ tiêu và chất lượng thanh như:
-Các thanh thành phần phải cùng một loại cây hoặc các loại cây có tính
chất gần giống nhau, khơng cho phép gỗ mềm lẩn với gỗ cứng.
-Các thanh ván lõi phải sấy đến độ ẩm 8-10%.
-Vết nứt trên thanh lõi <200 (mm), khơng cho phép mục mọt.
-Nếu thanh có đường kính mắt >10 (mm) thì cắt bỏ hoặc đắp vá.
1.3.3.2. Sản phẩm
Theo tiêu chuẩn BS 61100-1984 ván ghép thanh phân chia thành một số
loại chủ yếu sau: Ván ghép thanh lõi đặc không phủ bề mặt, ván ghép thanh
khung rỗng, ván ghép thanh lõi đặc phủ bề mặt.

12


1.4. Máy phay mộng ngón
1.4.1. Tổng quan các loại máy phay mộng ngón
Máy cưa phay có nhiều loại trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh,
nhưng ở đây ta nói tới máy phay mộng ngón để sản xuất ván ghép thanh.
Trong máy cắt mộng khung thì dụng sụ cắt là lưỡi cưa đĩa và lưỡi phay.
Lưỡi cưa đĩa thường là loại bản phẳng ngồi ra cịn dùng loại có hàn miếng hợp
kim cứng ở đầu răng cưa để lưỡi cắt ít bị mịn.
Lưỡi phay dùng để kht rãnh, gia cơng mộng răng khi gia cơng sẽ tạo
thành các mộng hình răng cưa, mộng răng để lắp ghép theo chiều dài của các
chi tiết thanh với nhau tạo thành kết cấu khung. Loại có bản mỏng là lưỡi dao
tồn khối hoặc nhiều mảnh lắp ghép lại với nhau. Ở trung tâm Cơng nghệp
rừng trường Đại học Lâm nghiệp có máy phay mộng ngón gồm có lưỡi cưa và
lưỡi phay tham gia vào q trình cắt gọt, do đó tơi đi t6ính tốn thiết kế cải tiến
hệ dẫn động cơ khí máy cưa phay mộng ngón trong dây chuyền sản xuất ván
ghép thanh.
1.4.2. Thực trạng máy phay mộng ngón ở trung tâm Cơng nghiệp rừng
Máy phay mộng ngón của trung tâm Cơng nghiệp rừng trường Đại học
Lâm nghiệp được nhập từ nhà máy formach Sài Gịn năm 1991. Máy phay
mộng ngón là một máy trung gian trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh,
máy có nhiệm vụ cắt gọt gia cơng các thanh gỗ tạo thành mộng răng cưa để
chuẩn bị cho ghép thanh để đưa lên máy ép ngang kiểu trống. Máy gồm bộ
phận dẫn động cơ khí từ động cơ đến các lưỡi cắt (lưõi cưa, lưỡi phay), hệ
thống thuỷ khí để giúp kẹp chặt phơi và đẫy bàn cưa chuyển động tịnh tiến khứ
hồi. Nhưng do máy đã được nhập từ lâu nên hệ thống thuỷ khí đã có những hư
hỏng: Các piston dẫn động cho bàn gá phôi chuyển động tịnh tiến khứ hồi hay
bị hư hỏng và thường phải thay nên hiện nay ở trung tâm Công nghiệp rừng

người công nhân phải dùng tay để đẩy chuyển động tịnh tiến khứ hồi của bàn
gá phơi do đó năng suất của máy không cao, chất lượng bề mặt cắt gọt không

13


bảo đảm, lưỡi cắt chóng mịn và đặc biệt là nguy hiểm cho người công nhân.
Để thấy rõ thực trạng của máy chúng ta hãy quan sát cấu tạo máy như hình sau:
3

4

5

2
1

8
7

6

Hình 14: Máy phay ngón trên trung tâm Cơng nghiệp rừng trường ĐHLN
Trong đó:
1 - Động cơ dẫn động của lưỡi phay
2 – Piston ép ngang
3 - Lưỡi cưa
4 – Piston ép dọc
5 – Bàn gá phôi
6 – Cơ cấu dịch chuyển bàn gá phôi

7 – Piston dịch chuyển bàn gá phôi
8 - Bệ máy

14


* Nguyên lý hoạt động của máy:
Khi gỗ được xếp lên bàn cưa thì hệ thống thuỷ khí sẽ kẹp chặt giữ gỗ,
người công nhân đẫy bàn gá phôi chuyển động tịnh tiến để gỗ đến lưỡi cưa và
được cưa bằng đầu sau đó gỗ tiếp tục được đưa đến lưỡi phay để phay mộng
răng cưa, khi mà gỗ đã được phay hết thì hệ thống thuỷ khí sẽ đẫy các thanh gỗ
đã được phay mộng ra khỏi bàn cưa và một hành trình mới tiếp theo được tiến
hành.
-Ưu điểm:
Do hệ thống dẫn động bàn gá phơi bằng thuỷ khí công nhân tiến hành
công việc một cách đều đều, an toàn cho người lao động.
- Nhược điểm:
Sau thời gian dài hệ thống thuỷ khí dẫn động cho bàn gá phơi bị hư hỏng
nên người công nhân đẩy bàn gá phôi bằng tay nên khơng an tồn trong lao
động cho người công nhân, đồng thời phải làm việc với cường độ nhanh hơn và
tốc độ đẫy của người công nhân nhiều khi không phù hợp với chuyển động của
lưỡi cưa, lưỡi phay nên chóng làm hư hỏng các lưỡi cắt này. Chính vì lí do trên
tơi đi thiết kế cải tiến hệ thống cơ khí để dẫn động cho chuyển động tịnh tiến
khứ hồi của bàn gá phơi vừa có thể thay cho người công nhân không phải đẩy
vừa làm cho tốc độ chuyển động của bàn gá phôi phù hợp với chuyển động của
các lưỡi cắt.

15

Chƣơng 2
LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ
Qua tìm hiểu cấu tạo và đặc tính kỹ thuật của máy phay mộng ngón. Tơi
đưa ra ba phương án thiết kế hệ dẫn động cơ khí cho chuyển động tịnh tiến của
bàn gá phơi.
2.1. Phƣơng án 1:

8
7
6
1
2

3
4
5

Hình 15: Sơ đồ dẫn động sử dụng hệ thống thuỷ khí
Trong đó:
1 - Động sơ dẫn động cho lưỡi cưa
2 - Lưỡi cưa
3 – Bàn gá phơi
4 – Van khí
5 – Piston dẫn động cho bàn gá phôi
6 - Động cơ dẫn động cho lưỡi phay
7 - Bộ truyền đai
8 - Lưỡi phay

16

* Ưu điểm của phương án 1:
Nếu sử dụng phương án này là dùng hệ thống thuỷ khí để dẫn động
cho chuyển động của bàn gá phơi thì hệ thống làm việc nhịp nhàng rất an
tồn cho người cơng nhân
* Nhược điểm:
Các piston xi lanh hay bị hư hỏng và phải thay thế liên tục vì vậy
người cơng nhân hay phải nghỉ giữa chừng nên năng suất lao động không
cao.
2.2. Phƣơng án 2:

8
7
6
2

3

9

1
5
4
Hình 16:Sơ đồ dẫn động sử dụng bộ truyền bánh răng trụ,bánh răng cơn và
vít đai ốc
Trong đó:
1- Động cơ dẫn động lưỡi cưa và bàn gá phôi
2- Bộ truyền bánh răng trụ
3- Lưỡi cưa
4- Bộ truyền bánh răng côn

17


5- Bộ truyền vít đai ốc
6- Động cơ của lưỡi phay
7- Bộ truyền đai
8- Lưỡi phay
9- Bàn gá phôi
Phương án này có ưu, nhược điểm sau:
*Ưu điểm:
Máy làm việc nhịp nhàng giữa chuyển động của bàn gá phôi và
chuyển động của các lưỡi cắt do đó chất lượng mặt cắt cao, sản phẩm tốt.
*Nhược điểm:
Hệ thống dẫn động có kích thước lớn, thiết kế chế tạo phức tạp, cồng kềnh
2.3. Phƣơng án 3:

7
8
9
1
2

3

4

6

5

Hình 17: Sơ đồ dẫn động sử dụng bộ truyền bánh răng trụ, đai và cơ cấu tay
quay

18


Trong đó:
1- Động cơ dẫn động cho lưỡi cưa và bàn gá phôi
2- Bộ truyền đai cho bàn cưa
3- Lưỡi cưa
4- Bộ truyền bánh răng
5- Tay quay
6- Bàn gá phôi
7- Động cơ của lưỡi phay
8- Bộ truyền đai
9- Lưỡi phay
Phương án này có ưu, nhược điểm sau:
*Ưu, nhược điểm:
Hệ thống dẫn động có kích thước nhỏ gọn, thiết kế đơn giản mà vẫn
đảm bảo làm việc nhịp nhàng của máy
*Kết luận:
Trong 3 phương án trên thì tơi thấy phương án 3 là thích hợp hơn cả
để thiết kế chế tạo và phù hợp với yêu cầu của trung tâm, vì vậy tơi chọn
phương án 3 để tính tốn thiết kế.

19


Chƣơng 3
CƠ SỞ THIẾT KẾ

Do hạn chế của đề tài nên ở đây tơi khơng tính tốn thiết kế lại hệ thống
truyền động của lưỡi phay và lưỡi cưa mà tơi chỉ đi tính tốn thiết kế hệ thống
truyền động cơ khí cho dịch chuyển của bàn gá phơi.
3.1. Tính chọn động cơ điện
3.1.1. Các dạng lƣỡi cƣa chủ yếu
Lưỡi cưa đĩa có dạng hình đĩa hay hình trụ, trên lưỡi cưa có nhiều răng
được dập sẵn, trong q trình cắt lưỡi cưa quay trịn cịn phơi chuyển động tịnh
tiến (cũng có trường hợp lưỡi cưa vừa quay trịn vừa chuyển động tịnh tiến,
phôi đứng yên). Khi làm việc, lưỡi cưa chịu tác dụng của lực cản cắt lên răng
cưa làm lưỡi cưa bị biến dạng. Ngoài ra khi quay nó cịn chịu lực ly tâm và ma
sát giữa gỗ, mùn cưa với lưỡi cưa. Để lưỡi cưa cứng vững người ta thường chế
tạo lưỡi cưa bằng thép hợp kim có chất lượng cao, thép làm lưỡi cưa phải có
giới hạn bền từ 120÷150 kg/mm2.
Phần cắt của cưa đĩa gồm các răng cưa phân bố theo đường trịn. Hình
dạng hay dạng răng cưa do các góc cắt, đường viền mặt trước và mặt sau răng,
hầu răng quyết định. Tuỳ theo cơng dụng, lưỡi cưa có dạng răng, các thơng số
góc của răng khác nhau, còn theo hướng cưa với chiều thớ gỗ phân ra lưỡi cưa
xẻ dọc, cắt ngang và vừa xẻ dọc vừa cắt ngang.
Với lưỡi cưa đĩa của máy phay mộng ngón thì dùng để cắt ngang ván
thanh cho các đầu thanh gỗ bằng nhau trước khi đến lưỡi phay tạo mộng ghép
thanh cho các máy tiếp theo. Những lưỡi cưa này dùng để cắt đầu ván thanh
nên lưỡi mỏng đường kính nhỏ, cơng suất bé. Với ván ghép thanh theo quy
định thì chiều dày khoảng 25(mm), với chiều dày như vậy thì lưỡi cưa đĩa có
đường kính D = 250÷300 (mm).
Qua các vấn đề nêu ở trên tơi chọn lưỡi cưa đĩa có đường kính lớn nhất
là Dmax = 300 (mm) để tính tốn thiết kế. Các thông số tương ứng:
- Chiều dày lưỡi cưa: s = (0,08÷0,12). Dmax =0,1. 300 =1,7 (mm)
20

- Bước răng: t = (10÷14).s, ta chọn t = 10.s = 10.1,7 = 17 (mm)
- Chiều cao răng cưa: h = (0,5÷0,7).t, ta chọn h = 0,7.t = 0,7.17 = 11,9(mm)
- Số răng cưa: z 

 .D 3,14.300
= 79 (răng).

t
11,9

- Đường kính đĩa ốp của cưa là: Dđ.ơp  0,2.Dmax  0,2.300  60(mm)
Ta có cấu tạo lưỡi cưa đĩa như sau:
B
t
d
?

h

D°

ß

Hình 18: Cấu tạo lưỡi cưa
3.1.2. Xác định lực cản cắt lên lƣỡi cƣa
a).Xác định công suất cần thiết của lƣỡi cƣa
Công suất của đĩa cưa được xác định theo cơng thức:
Pc 

kbeu

1000

(kw)

(3.1)

Trong đó: k = k0.k1.k2.k3.k4
K0 -Cơng cắt cơ bản riêng (phụ thuộc vào độ ẩm, góc cắt, vận tốc đẩy).
Chọn k0= 2.107.
K1-Hệ số điều chỉnh khi thay đổi loại gỗ. Với gỗ cứng chọn k1=1,2.
K2-Hệ số điều chỉnh khi thay đổi độ ẩm của gỗ, lấy k2= 1,1.
K3-Hệ số điều chỉnh khi thay đổi độ sắc của lưỡi cưa (phụ thuộc vào độ
tù của răng cưa), ta có k3= 1+0,3T, với T- số giờ làm việc sau khi mài lưỡi cưa
(T= 6 giờ), do đó k3= 1+0,3.6 = 2,8.
K4-Hệ số phụ thuộc vào tốc độ cắt, chọn k4= 1,02.
21


Vậy k = 2.107.1,2.1,1.2,8.1,02 = 74.106 (Nm/m3)
b- Chiều rộng mạch cưa, b = s + 2c, s-Độ dày bản cưa, c- Độ mở răng
cưa, ta chọn c = 0,4 (mm), b = 1,7 + 2 . 0,4 = 2.5 (mm).
e- Chiều cao mạch cưa; e = 180 (mm).
u- Tốc độ đẩy gỗ, u 
Pc 

Vậy

5 15
8
, chọn u 

(m/s)

60 60
60

74.10 6.2,5.10  3.180.10  3.8
 4.44 (kw)
1000.60

3.1.3. Xác định vận tốc cắt, công suất cắt và lực cắt
Vận tốc cắt của lưỡi cưa được xác định theo công thức:
Vc 

 .D.nc
60.1000

(3.2)

Trong đó:
D- Đường kính lưỡi cưa, khi lựa chọn đường kính lưỡi cắt phải thích hợp
với điều kiện gia cơng. Đối với lưỡi cưa đĩa dạng răng cưa cắt ngang phụ thuộc
vào chiều dầy của phôi gia công và đường kính đĩa ốp. Đường kính nhỏ nhất
của lưỡi cưa D(mm) được xác định theo công thức:
D = 2H + d + a
Với : H- Chiều dầy phơi (mm)
d- Đường kính đĩa ốp (mm)
a- Khoảng dự trữ giữa mặt phôi và đĩa ốp, lấy bằng 20mm
Do đó ta chọn D = 300(mm)
nc- Số vòng quay của lưỡi cưa, chọn sơ bộ nc= 2850 (v/ph)
Theo (3.2)

Vc 

3,14.300.2850
 44,75 (m/s)
60.1000

Công suất cần thiết:
Pct 

Pc


(3.3)

Trong đó: η = 1
22


Theo cơng thức (3.3) ta có:
Pct 
1

4,44
 4,44 (kw)
1

Lực cản cắt của lưỡi cưa:
Fc 

Pct

4,44
.1000 
.1000  99,2 (N)
Vc
44,75

(3.4)

3.1.4. Xác định công suất dịch chuyển của bàn gá phôi
Để bàn gá phơi có thể dịch chuyển tịnh tiến trên con lăn thì cần phải có
lực đẩy Fd phải thoả mãn điều kiện:
Fđ ≥ Fms + Fqt

(3.5)

Trong đó:
Fms-Là lực ma sát của bàn gá phơi và thanh trượt, ta có Fms = f.Q
f- Là hệ số ma sát trượt ta lấy f =0,2
Q- Là tải trọng của bàn gá phôi khi mang cả gỗ, Q = 1000 N
Ta có:

Fms = f.Q = 0,2.1000 =200 (N)

Fqt- Lực quán tính khi bàn gá phơi chuyển động, ta có Fqt = m.a
m- Là khối lượng của bàn gá phôi và gỗ, m = 100 (kg)
a- Gia tốc của bàn gá phơi
-Để tính được gia tốc của bàn gá phôi, ta xem bàn chuyển động như một vật
tịnh tiến như hình vẽ sau:

S

V
a

Q

Q

Hình 19: Sơ đồ di chuyển của bàn gá phơi
Ta có: S =

1 2
a.t + v.t
2

(3.6)
23


S- Là quãng đường dịch chuyển mặt bàn: S = 1 (m)
V- Là vận tốc dịch chuyển mặt bàn: v = 10 (m/ph) = 1,6(m/s)
Ta lại có: V = v0 + a.t , mà v0 = 0  t =

V
a

Thay vào cơng thức (3.6) ta có a = 3,84 (m/s2)
Do đó Fqt = 100.3,84 = 384 (N)
Vậy lực Fđ khi mang tải: Fđ = 200 + 384 = 584 (N)
Vì lực đẩy cịn bị thất thốt khi di chuyển động qua các hệ thống nên ta chọn Fđ

lớn để cho đảm bảo. Chọn Fđ = 1000 (N)
Công suất cần thiết để làm bàn gá phôi dịch chuyển
Pct 
'

Fd .v
1000.0,1
=
= 0,1 (kw)
1000
1000

Công suất cần thiết thực tế khi qua các bộ truyền là:
Pct =

Pct


'

(3.7)

Trong đó:
Hiệu suất bộ truyền η = ηol3. ηt .ηbr .ηd = 0,9953.0,99.0,98.0,94 = 0,893
Pct 

Do đó

0.1
= 0.11 (kw)

0.893

Do đó cơng suất cần thiết của động cơ:
Pct  Pct  Pct  4,44  0,11  4,55 (kw)
1

3.1.5. Xác định số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ
Vận tốc dịch chuyển của bàn gá phôi là v = 10 (m/ph) = 1,6(m/s), ta lại
có

v  r. , trong đó r 

H
 .n
,
2
30

Với:
H là khoảng dịch chuyển của bàn gá phơi, H = 1(m)
1
2

v
r

Do đó r   0,5 (m),   
Từ  

10

=20 (Rad/s)
0,5

 .n
30. 30.20
 n

 191 (v/ph)
30

3,14

24


Vậy số vòng quay của trục dẫn động cho bàn gá phơi là n = 191(v/ph)
Ta có tỉ số truyền u=u1.u2
- Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng u=3÷5
- Đối với bộ truyền đai thang u = 3÷5
Do đó Umin = 3.3 = 9
Umax = 5.5 = 25
Vậy nsbmin = 191.9 = 1719 (v/ph)
nsbmax = 191.25 = 4775 (v/ph)
Do đó nsbmin ≤ nsb ≤ nsbmax
Vậy ta có nsb ≈ ndc=2900 (v/ph)
3.1.6. Chọn loại động cơ
Khi chọn động cơ phải thoả mãn đồng thời 3 điều kiện sau:
- Pđc ≥ pct = 4,55 (kw)
- nđc≈nsb = 2900 (v/ph)
-

Tmax
T
1,8 ; k  1,3
Tdn
Tdn

Tra bảng P 1.2[1]:
-Ta có bảng sau:
Bảng 1: Bảng thông số động cơ
Kiểu động cơ

4A100L2Y3

Công suất Pđc

Vận tốc quay

(Kw)

nđc (v/ph)

5,5

2880

cosθ

Tmax
Tdn

Tk
Tdn

η%

0,91

2,2

2

87,5

3.2. Phân cấp tỉ số truyền
Tỷ số truyền của cả hệ: Uc =

n dc
nt

(3.8)

Trong đó:
Nđc - Số vịng quay trục động cơ: nđc = 2900(v/ph)
25