Nghiên cứu hệ thống xử lý mùn cưa cho cưa vòng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động

BỘ GIÁO D ỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHI ỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HOÀNG ĐĂNG KHƯƠNG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG XỬ LÝ MÙN CƯA CHO CƯA
VÒNG ĐỨNG TRONG DÂY CHUYỀN XẺ GỖ TỰ ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2016


BỘ GIÁO D ỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHI ỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

HOÀNG ĐĂNG KHƯƠNG

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG XỬ LÝ MÙN CƯA CHO CƯA
VÒNG ĐỨNG TRONG DÂY CHUYỀN XẺ GỖ TỰ ĐỘNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN VĂN TƯỞNG

Hà Nội, 2016


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các s ố
liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được cơng b ố trong
bất kỳ cơng trình nào khác.
Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng l ặp với bất kỳ cơng trình nghiên
cứu nào đã cơng b ố, tơi xin hoàn toàn ch ịu trách nhiệm và tuân th ủ kết luận
đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học
Hà N ội, ngày 0 5 tháng 10 năm
2016
Người cam đoan

Hoàng Đăng Khương


ii

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành lu ận văn này cho phép tơi được bày tỏ lịng bi ết
ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS. Trần Văn
Tưởng, đã dành r ất nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tơi hồn thành
luận văn này.

Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trường, phịng sau Đại học, khoa Cơ
điện và Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện
thuận lợi cho tơi hồn thành nhiệm vụ học tập và nghiên c ứu của mình.
Trân trọng cảm ơn lãnh đạo trường Trung cấp nghề Dân Tộc nội trú
Nghệ An đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khóa h ọc và luận
văn tốt nghiệp này.
Trân trọng cảm ơn các Nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp
nhiều ý ki ến quý báu trong su ốt q trình làm và hồn ch ỉnh luận văn.
Hà N ội, ngày 0 5 tháng
2016

10 năm

Tác giả luận văn

Hoàng Đăng Khương


iii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN....................................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC............................................................................................................................................. ii
MỤC LỤC........................................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC T Ừ VIẾT TẮT....................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC B ẢNG........................................................................................................ ix

DANH MỤC CÁC HÌNH............................................................................................................. x
MỞ ĐẦU................................................................................................................................................ 1
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN C ỨU........................................... 3
1.1. Tổng quan về lĩnh vực chế biến gỗ ở Việt Nam............................................ 3
1.1.1. Vai trò ngành ch ế biến gỗ trong nền kinh tế quốc dân....................... 3
1.1.2. Thực trạng chung ngành chế biến gỗ ở Việt Nam................................. 4
1.1.3. Đánh giá xu hướng phát triển lĩnh vực chế biến gỗ trong tương
lai.................................................................................................................................................. 5
1.1.4. Ảnh hưởng của quá trình chế biến gỗ đến sức khỏe con người....6
1.2. Tổng quan về công ngh ệ và thiết bị xẻ gỗ ở Việt Nam và trên th ế
giới............................................................................................................................................................. 6
1.2.1. Nguyên liệu đầu vào, sản phẩm xẻ, công nghệ và thiết bị xẻ ở Việt
Nam............................................................................................................................................. 6
1.2.2. Công ngh ệ và thiết bị xẻ ở Việt Nam.......................................................... 7
1.2.3. Công ngh ệ và thiết bị xẻ gỗ trên thế giới............................................... 10
1.3. Tổng quan về hệ thống xử lý mùn c ưa khi xẻ ở Việt Nam và trên th ế

giới.......................................................................................................................................................... 13
Chương 2. MỤC TIÊU, N ỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................................... 20
2.1. Mục tiêu nghiên c ứu................................................................................................ 20
2.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................................ 20
2.3. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................... 20


iv

2.3.1. Quá trình tạo mùn cưa khi xẻ........................................................................ 20
2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng mùn cưa trong quá trình xẻ....21
2.3.4. Hệ thống tự động thu gom phế liệu............................................................ 22

2.3.5. Các yêu c ầu đối với hệ thống xử lý mùn c ưa cho hệ thống xẻ tự
động.......................................................................................................................................... 23
2.4. Phạm vi nghiên cứu................................................................................................... 23
2.5. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................ 24
Chương 3. LỰA CHỌN MƠ HÌNH H Ệ THỐNG HÚT MÙN CƯA.................25
3.1. Các phương pháp lắng mùn cưa......................................................................... 25
3.1.1. Buồng lắng.............................................................................................................. 25
3.1.2. Thiết bị lắng quán tính..................................................................................... 27
3.1.3. Thiết bị lá xách.................................................................................................... 28
3.1.4. Cyclon...................................................................................................................... 28
3.1.5. Thiết bị thu hồi kiểu xoáy.............................................................................. 31
3.2. Lựa chọn hệ thống hút mùn cưa......................................................................... 32
3.2.1. Lựa chọn thiết bị lắng....................................................................................... 32
3.2.2. Lựa chọn quạt hút................................................................................................ 33
3.2.4. Lựa chọn sơ đồ cơng ngh ệ............................................................................. 37
Chương 4. TÍNH TOÁN CHO H Ệ THỐNG HÚT MÙN CƯA ĐÃ L ỰA
CHỌN................................................................................................................................................... 40
4.1. Lý thuy ết tính tốn.................................................................................................... 40
4.1.1 Bán kính ống dẫn ra khỏi Cyclon:................................................................ 40
4.1.2 Kích thước của ống vào Cyclon:................................................................... 40
4.1.3. Bán kính phần hình trụ của Cyclon:.......................................................... 41
4.1.4. Tốc độ góc của dịng khí Cyclon:................................................................ 41
4.1.5. Thời gian lưu lại của khí trong Cyclon..................................................... 41
4.1.6. Thể tích làm việc của Cyclon........................................................................ 41
4.1.7. Chiều cao phần hình trụ của Cyclon.......................................................... 42
4.1.8. Chiều cao phần hình chóp nón..................................................................... 42
4.1.9. Đường kính bé nhất của hạt được lắng trong Cyclon ở chế độ
chảy dòng.............................................................................................................................. 42
4.1.10. Năng suất (lưu lượng) của Cyclon........................................................... 42
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm........................................................................................ 43

v

4.2.1. Lựa chọn địa điểm nghiên cứu..................................................................... 43
4.2.2. Cách xác định lượng mùn cưa tạo ra và tốc độ gió để hút mùn
cưa............................................................................................................................................. 43
4.2.2.1. Cách xác định và tính tốn lượng mùn cưa tạo ra trong quá trình
xẻ................................................................................................................................................. 43
4.2.2.2. Cách xác định và tính tốn tốc độ gió cần thiết................................46
4.2.3. Kết quả thí nghiệm xác định khối lượng mùn cưa tạo ra...............48
4.2.3.1. Kiểm tra số liệu thí nghiệm và xác định số lần lặp lại tối thiểu48
4.2.3.2. Khối lượng mùn cưa tạo ra trong một đơn vị thời gian................49
4.2.4. Kết quả thí nghiệm xác định vận tốc luồng gió để hút mùn cưa 52
4.2.4.1. Kiểm tra số liệu thí nghiệm và xác định số lần lặp lại tối thiểu52
4.2.4.2. Số liệu thí nghiệm xác định vận tốc luồng gió hút mùn cưa. ... 52

4.3. Tính tốn cho hệ thống hút mùn cưa................................................................ 53
4.3.1. Tính tốn cho Cyclon......................................................................................... 53
4.3.1.1. Các thơng s ố cần thiết cho Tính tốn thiết kế................................... 53
4.3.1.2. Tính tốn chọn thơng số Cyclon............................................................... 54
4.3.1.3. Xác định đường kính giới hạn của mùn cưa [2]...............................56
4.3.1.5. Tính ứng suất của thiết bị............................................................................. 58
4.3.1.6. Tính chiều dày thiết bị Cyclon................................................................... 59
4.3.2. Tính chọn quạt hút............................................................................................... 60
4.3.2.1. Xác định tổn thất áp suất trong hệ thống.............................................. 60
4.3.2.2. Xác định công suất cần thiết để kéo quạt............................................. 62
4.3.2.3 . Chọn quạt hút..................................................................................................... 62
4.4. Tính tốn chi phí đầu tư cho hệ thống hút mùn cưa đã chọn...............63
4.3.4. Các thiết bị khác................................................................................................... 66

4.3.5. Tổng chi phí xây dựng tồn hệ thống xử lý........................................... 67
KẾT LUẬN VÀ KI ẾN NGHỊ................................................................................................. 68
1. Kết luận................................................................................................................................ 68
2. Kiến nghị............................................................................................................................. 68
TÀI LI ỆU THAM KHẢO


vi
Ký
hiệ
u

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

r1

Ý nghĩa

Wr
b

Bán kính ống dẫn khí ra khỏi Cyclon

h

Vận tốc khí ra khỏi Cyclon

k

Chiều rộng cửa vào Cyclon

L

Chiều cao cửa vào Cyclon

F
VE

Tỉ số hình học của cửa vào Cyclon

R

Lưu lượng khí vào Cyclon



R
1

Diện tích tiết diện ngang ống hình trụ Cyclon
Vận tốc khí vào Cyclon
Bán kính phần hình trụ của Cyclon

W

tb



Khoảng cách theo đường kính giữa ống ra và thành thi ết

bị

1

Bề dày ống dẫn khí ra khỏi Cyclon

V
LV

h2

D
l
h1
h3
h4

Tốc độ khí trung bình trongCyclon
Thời gian lưu lại của khí trong Cyclon
Thể tích làm việc của Cyclon
Chiều cao phần hình trụ của Cyclon
Đường kính trong Cyclon

H

Chiều dài ống dẫn khí vào

d2

Chiều cao ống tâm có m ặt bích

Chiều cao phần thân hình nón


Chiều cao phần
Đường
bên ngồi
kính trong
ống tâm
cửa tháo mùn cưa
Chiều cao thiết bị Cyclon


vii

d

1

0

Đường kính trong cửa thốt khí sạch

m

Đường kính giới hạn của mùn cưa

µm

Đường kính bé nhất của hạt được lắng trong Cyclon ở chế

d

m

min

độ chảy dịng.



Độ nhớt của khơng khí

F

Diện tích xung quanh của hình trụ có bán kính rtb

m2

m

Khối lượng mùn cưa trung bình tạo ra là trong một giờ

Kg

V

Thể tích mạch xẻ

m3

0

mc

mx

b

Khối lượng riêng mùn cưa

v

Thể tích mỗi khúc g ỗ
kg

∑M

Tổng số lượng mạch xẻ trong một giờ

N.s/m

Kg/m3
m3
Mạch

Thể tích tự nhiên mùn cưa

m3

Độ nhớt động học ở điều kiện chuẩn

Pa

O0C

Vận tốc tối ưu

m/s

v

Vận tốc tối ưu

m/s

X

V

tn

tu

v

tt

Hệ số trở lực trong Cyclon



Đường kính hạt mùn cưa



Tốc độ quy ước trong Cyclon

W

q

h

2

m
m/s

Hệ số bền của thành hình trụ theo chiều dài
Bề dày thực của thân thiết bị

mm

S

Số bổ sung ăn mòn

mm

C

Áp su ất làm việc

N/m2

P

Ký hi ệu thép cac bon

lv

CT3

Giới hạn bền

N/m2

b

Giới hạn chảy

N/m2

c


viii



Hệ số dẫn nhiệt

t

Khối lượng riên


Hệ số hiệu chỉnh
k

Hệ số an toàn bề

c

Hệ số an toàn bề

[]

Ứng suất cho ph

P

Tổng trở lực lên

 Pd

Trở lực do đườn

 Pm

Trở lực do ma sá

 Pc

Trở lực ở đoạn c







 Pn

Tổng hệ số cản ở
Trở lực qua cửa

 Px

Trở lực qua cửa

P

c

cyclon

Trở lực của Cyc

Qtt

:Lưu lượng khí t

Ptt

Cột áp cần thiết
Hiệu suất tổng t

t

N

đc

Công su ất động


DANH

STT
1.1

Cơ cấu các sản phẩm

3.1

Thông s ố kỹ thuật ốn

3.2

Thông s ố kỹ thuật ốn

3.3

Thông s ố kỹ thuật ốn

4.1

Số liệu thí nghiệm xác

4.2

Số liệu thí nghiệm xác

4.3

Hiệu quả lọc theo cỡ h

4.5

Bảng thống kê vật liệu

4.6

Bảng thống kê các thi

4.7

Bảng thống kê tổng ch

x

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8

Tên hình
Cưa vịng nằm là thiết bị xẻ gỗ lớn phổ biến hiện nay ở Việt Nam
Hệ thống cưa vanh cải tiến xẻ gỗ nhỏ rừng trồng
Dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động do Italia chế tạo
Thu gom mùn cưa bằng phương pháp thủ công ở Việt Nam
Bạt được xử dụng để lót mùn cưa trong q trình xẻ
Mùn cưa được vận chuyển ra ngồi bằng phương áp cơ giới
Mùn cưa được đổ thành đống bằng cơ giới sau khi xẻ
Hệ thống thu gom mùn cưa sử dụng quạt hút nhưng không

1.9

dùng cyclon
Hệ thống thu gom mùn cưa sử dụng quạt hút và cyclon đơn

1.10

giản
Phương pháp thu gom mùn cưa bằng quạt hút lý tâm và
Cyclon

2.1
2.2
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7

Mô hình dây chuyền thiết bị xẻ gỗ
Mơ hình dây chuyền xẻ gỗ tự động đ
Các dạng buồng lắng

Thiết bị lắng quán tính
Thiết bị lá xách
Cyclon
Cyclon đơn
Quạt hút ly tâm
Guồng cách quạt hút
Ống bố dù
Sơ đồ công nghệ thứ nhất
Sơ đồ cơng nghệ thứ hai
Mơ hình hệ thống hút mùn cưa đượ
Thơng s ố tính tốn Cyclon
Thiết bị đo độ ẩm gỗ xẻ
Thu hồi mùn cưa trong quá trình th
Đong, cân lượng mùn cưa trong qu
Thiết bị xác định tốc độ gió
Thí nghiệm xác định độ cao tại đó m

vào ống hút
Thí nghiệm xác định vận tốc hút m


cao vừa xác định ở trên


1

MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Trong cuộc sống hiện nay gỗ mang đến nhiều lợi ích cho con người và
nó có m ặt khắp mọi nơi. Gỗ có th ể được dùng làm đồ nội thất, xây dựng nhà

cửa, làm giấy và nhiên li ệu. Từ năm 2001 đến nay, Việt Nam đã phát tri ển
ngành chế biến gỗ và trở thành nước xuất khẩu đồ gỗ lớn nhất khu vực Đông
Nam Á. T ốc độ tăng trưởng hàng năm đạt khoảng 13,4%/năm (Huỳnh Văn
Hạnh 2012). Sản phẩm gỗ hiện là một trong 10 mặt hàng xuất khẩu chủ lực.
Gỗ xẻ là sản phẩm trung gian giữa nguyên liệu thô và s ản phẩm gỗ. Các
xưởng xẻ tại Việt Nam đóng một vai trò quan trọng trong việc chuyển gỗ nguyên
liệu từ dạng tròn sang d ạng ván, hộp, thanh…để cung cấp cho các cơ sở sản xuất
trong nước. Trong thời gian gần đây các xưởng xẻ đã xuất hiện ở nhiều địa
phương nhưng hầu hết sử dụng lao động thủ công, năng suất không cao lại chứa
đựng nhiều rủi ro. Để đáp ứng yêu cầu cạnh tranh về sản phẩm, các xưởng xẻ
cần phải thay đổi cơng ngh ệ, máy móc thi ết bị để nâng cao năng suất, chất
lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất. Một trong những thiết bị xẻ hiện đang
được áp dụng rỗng rãi ở các nước phát triển đó là hệ thống cưa vịng đứng xẻ gỗ
tự động. Tuy nhiên, do giá thành c ủa hệ thống này cao (khoảng 1 triệu USD/hệ
thống) nên các cơ sở xẻ của Việt Nam không đủ khả năng để đầu tư. Với mục
đích thiết kế chế tạo và làm ch ủ được công ngh ệ và hệ thống thiết bị này ở Việt
Nam với giá thành h ợp lý để các cơ sở xẻ có th ể đầu tư ứng dụng, các nhà khoa
h ọc của Trường Đại học Lâm nghiệp đã triển khai thực hiện đề tài trọng điểm
cấp Nhà nước “Nghiên cứu thiết kế chế tạo dây chuy ền thiết bị xẻ gỗ tự động
3

năng suất 3-4 m /h gỗ thành ph ẩm”.

Trong quá trình xẻ gỗ hệ thống xẻ tự động sẽ tạo ra một khối lượng lớn
mùn cưa và lượng mùn cưa này cần phải được thu gom ngay trong quá trình
xẻ để tận dụng, đảm bảo cho môi trường làm việc cần thiết cũng như an toàn


2

về sức khỏe cho người lao động. Để thu gom được lượng mùn cưa này cần
thiết phải có h ệ thống riêng thu gom xử lý mùn c ưa cho hệ thống xẻ gỗ tự
động.
Chính vì vấn đề này, tơi ch ọn đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn hệ thống
xử lý mùn cưa cho cưa vòng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động”.


3

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về lĩnh vực chế biến gỗ ở Việt Nam
1.1.1. Vai trò ngành ch ế biến gỗ trong nền kinh tế quốc dân
Trong những năm qua, ngành chế biến và xuất khẩu sản phẩm gỗ đã có
những bước phát triển vượt bậc, với kim ngạch xuất khẩu luôn tăng trưởng
cao, năm 2009 đạt 2,6687 tỷ USD, vượt xa mục tiêu đạt 750 triệu USD kim
ngạch xuất khẩu sản phẩm gỗ năm 2004 và đạt 2 tỷ USD năm 2010 đã được
đặt ra tại Chỉ thị số 19/2004/CT-TTg ngày 01/6/2004 của Thủ tướng Chính
phủ. Theo đó, sản phẩm gỗ đã trở thành một trong những sản phẩm xuất khẩu
chủ lực của Việt Nam.
Mặt hàng gỗ và sản phẩm của Việt Nam đã có m ặt tại 37 quốc gia trên
thế giới và Hoa Kỳ, Nhật Bản, Trung Quốc là những mặt hàng xuất khẩu chủ
lực của Việt Nam, trong đó Hoa Kỳ là thị trường đạt kim ngạch cao nhất 2,6
tỷ USD, chiếm 38,2% tổng kim ngạch, tăng 18,22%. Đứng thứ hai là thị
trường Nhật Bản, tăng 9,50% đạt trên 1 tỷ USD. Tuy có v ị trí thuận lợi trong
việc giao thương hàng hóa nhưng xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ sang Trung
Quốc chỉ đứng thứ ba trong bảng xếp hạng, đạt 982,6 triệu USD, tăng 12,72%
so với năm 2014.
Theo nhận định của Hội Mỹ nghệ và chế biến gỗ TPHCM (HAWA),
xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ vượt trội hơn so với nhiều ngành hàng ch ủ lực

khác. Dự kiến năm 2016, kim ngạch xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ đạt 7,2-7,3
tỉ USD, tốc độ tăng trưởng khoảng 8-10%.


4

1.1.2. Thực trạng chung ngành ch ế biến gỗ ở Việt Nam
Bước đầu ngành chế biến gỗ Việt nam đã hình thành các cụm chế biến
gỗ ở T.P Hồ Chí Minh, Bình Dương, Tây nguyên, miền Trung và cụm làng
nghề chế biến gỗ tại phía Bắc. Riêng tại Quy Nhơn (miền Trung) có khu chế
biến gỗ với 50 doanh nghiệp sản xuất đồ gỗ xuất khẩu. Vùng làng nghề và
cụm làng nghề sản xuất thủ cô ng mỹ nghệ, đồ mộc cao cấp tại Bắc Ninh, Hà
Tây (cũ), Nam Định, Hà Nội, Bình Dương. . . hàng năm tiêu thụ lượng gỗ lên
đến 100.000 m3/ năm. Sản xuất đồ mộc xuất khẩu của Việt Nam hàng năm
tiêu thụ hơn 2,5 triệu m3 gỗ.
Nhìn chung, các cơ sở chế biến gỗ của Việt Nam là những cơ sở chế
biến vừa và nhỏ, phân bố rải rác trong các vùng trên ph ạm vi toàn quốc.
Trong số 3900 doanh nghiệp chế biến gỗ có đến 1/3 doanh nghiệp Nhà nước
thuộc Trung ương và địa phương quản lý, Khoảng 4% cơng ty có v ốn đầu tư
nước ngồi. Cịn lại là các doanh nghi ệp ngồi quốc doanh.
Cũng do tình trạng phân tán, mà khả năng cơ giới hoá và hi ện đại hố
ngành chế biến cũng rất hạn chế. Nhìn chung, có thể thấy rằng tình trạng máy
móc thi ết bị chế biến gỗ và lâm sản chưa được đầu tư đổi mới nhiều, nhất là
các cơ sở thuộc các tỉnh phía Bắc và khu IV cũ
Ngành chế biến gỗ trong thời gian qua đã tạo ra được các sản phẩm
phục vụ trong nước và xuất khẩu như gỗ xẻ, gỗ xây dựng, đồ mộc thơng dụng,
đóng tàu thuyền, giao thơng vận tải, hàng thủ công mỹ nghệ, dăm mảnh và
các sản phẩm Song, Mây xuất khẩu. Cơ cấu sản phẩm trên cơ sở giá trị hàng
hoá được thể hiện tại bảng 1.1 như sau:

5

Bảng 1.1. Cơ cấu các sản phẩm chế biến lâm sản từ Việt Nam

T

Nguồn: Dự thảo chiến lựơc phát triển Lâm Nghiệp VN 2006-2020 của Cục
Lâm Nghiệp
1.1.3. Đánh giá xu hướng phát triển lĩnh vực chế biến gỗ trong tương lai
Nhu cầu gỗ xẻ: Dự báo nhu cầu tiêu dùng g ỗ xẻ sẽ tăng từ 2,2 triệu m 3
trong năm 2003 lên trên 7 triệu m3 vào năm 2020. Mức dự đốn về tăng nhu
cầu này có th ể q cao, vì đã có ngun li ệu thay thế gỗ xẻ như bê tông,
thép, nhôm (trong xây d ựng) và ván nhân tạo (trong sản xuất đồ mộc). Mức
tiêu thụ gỗ xẻ năm 2003 cho 1000 dân ở Việt nam là 27m 3, trong khi đó ở Ấn
Độ khoảng 7 m3, Trung Quốc khoảng 12 m3, Malaysia khoảng 109 m3, Thái
Lan khoảng 75 m3, Hàn Quốc khoảng 126 m3, Brazil khoảng 110 m3, Mỹ
khoảng 420 m3, Đức khoảng 216 m3.
Nhu cầu ván sợi: Được dự báo sẽ tăng 40.000 m 3 (năm 2003) lên
170.000 m3 vào năm 2020 tức là tăng 8000 m3 mỗi năm, chủ yếu ván MDF.
Tiêu dùng v ề ván sợi năm 2003 cho 1000 dân của Việt Nam khoảng 0,5m3,
trong khi đó ở Ấn Độ khoảng 0,1m3, Trung Quốc khoảng 8 m3, Malaysia


6

khoảng 10m3, Hàn Quốc khoảng 40m3, Brazil 5m3, Mỹ khoảng 31m3, Đức
khoảng 20m3.
Nhu cầu ván dăm: Tiêu dùng hiện tại về ván dăm được ước tính khoảng
80.000m3, tức là khoảng 1m cho 1000 dân, trong khi đó ở Phillipines khoảng

0,4m3, Trung Quốc khoảng 0,4 m3, Hàn Quốc khoảng 33 m3, Brazil khoảng
10m3, Mỹ khoảng 97m3, Đức khoảng 100m3. Nhu cầu này sẽ tăng đến trên
300.000 m3 vào năm 2020, tức là tăng gấp ba lần trong 17 năm.
Nhu cầu gỗ tròn: Hi ện nay số liệu thống kê cấp quốc gia rất hạn chế,
theo ước tính khoảng 25 triệu m3 gỗ tròn vào n ăm 2020.
1.1.4. Ảnh hưởng của quá trình chế biến gỗ đến sức khỏe con người
Qua khảo sát các cơ sở chế biến gỗ, từ các máy cưa, máy bào, máy
khoan, máy xẻ và phun bóng m ầu sản phẩm bằng sơn véc ny…, tác động đến
các yếu tố môi trường do hoạt động sản xuất gây nên bao gồm:
-

Tác động đến chất lượng môi trường không khí.

-

Tác động do tiếng ồn từ phân xưởng sản xuất đồ gỗ.

-

Tác động do chất thải rắn

-

Rủi ro và sự cố mơi trường có thể xẩy ra.

Trong các ảnh hưởng trên của quá trình chế biến gỗ đến sức khỏe con
người, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu xử lý v ấn đề bụi và mùn cưa sinh ra khi
xẻ ván bằng hệ thống xẻ tự động cưa vòng đứng thuộc đề tài cấp nhà nước mã
số ĐTĐL.CN.10/16
1.2. Tổng quan về công nghệ và thiết bị xẻ gỗ ở Việt Nam và trên thế giới

1.2.1.Nguyên liệu đầu vào, sản phẩm xẻ, công nghệ và thiết bị xẻ ở Việt Nam

Nguyên liệu đầu vào
Nguyên liệu đầu vào cho công nghi ệp chế biến gỗ ở Việt Nam tương
đối đa dạng về lồi cây, x uất xứ và kích thước sản phẩm. Hiện nay khoảng


7

80% nguyên liệu đầu vào được nhập khẩu từ các nước khác và ch ủ yếu là gỗ
rừng tự nhiên. Khoảng 20% nguyên liệu gỗ được khai thác từ rừng nội địa và
được phân thành hai nhóm:
Nhóm g ỗ cứng: Thường là nhóm g ỗ của cây lá r ộng. Đây là nhóm gỗ có
cơ lý tính rất tốt và thường thuộc nhóm g ỗ quý nh ư đinh, lim, sến, táu.... Hiện
nay những loại gỗ này còn r ất ít và chủ yếu được nhập từ Lào, Campuchia...

Nhóm g ỗ mềm: Nhóm g ỗ này chủ yếu là gỗ lá kim như thông, bồ đề và
một số loại gỗ khác. Nhóm g ỗ này bao gồm cả nhập khẩu và trồng nội địa để
cung cấp cho nhu cầu gỗ sản xuất đồ mộc.
Sản phẩm của q trình xẻ
Nhóm g ỗ cứng: Thường được xẻ những hộp lớn để phục vụ cho chế
biến đồ gỗ mỹ nghệ như bàn, tủ, sập, phản, ....hoặc làm cột nhà và các ph ụ
kiện cho nhà gỗ.
Nhóm g ỗ mềm: Do gỗ rừng trồng có đường kính nhỏ, tính chất cơ, vật
lý th ấp màu sắc không đẹp do cấu tạo của gỗ cho nên đa phần chúng được sử
dụng keo lá tràm dưới dạng nguyên liệu, vật liệu thô và thực tế cho thấy sản
phẩm chủ yếu được lựa chọn là làm thanh cơ sở cho ván ghép thanh, cốt pha,
sản phẩm xẻ dùng làm xà g ỗ, một số dùng làm c ột đỡ, làm dăm công nghệ.
Nhưng do yêu cầu thiết kế phân xưởng để sản xuất ra các loại sản phẩm có
kích thước: Dày x Rộng x Dài = S x B x L = 2,4 x 3,8 x 70 (cm) nên ta lựa

chọn sản xuất ra các thanh làm thanh cơ sở cho sản xuất ván ghép thanh là
chủ yếu.
1.2.2. Công ngh ệ và thi ết bị xẻ ở Việt Nam
Theo kết quả điều tra khảo sát các công ty ch ế biến gỗ, các nhà máy
chế biến gỗ và các xưởng chế biến gỗ của tư nhân cho thấy thiết bị xẻ gỗ hiện
nay ở Việt Nam có hai thi ết bị phổ biến như sau:
Cưa vòng n ằm
Cưa vòng n ằm là thiết bị xẻ phá được sử dụng rộng rãi hiện nay ở Việt


8

Nam. Loại cưa này thường đứng đầu dây chuyển xẻ và được sử dụng để xẻ gỗ
lớn và có th ể sử dụng xẻ gỗ nhỏ. Tuy nhiên loại cưa này phù hợp với đối
tượng là gỗ lớn đường kính gỗ từ 300-1000mm, sản phẩm đầu ra của loại cưa
này là các lo ại ván (ván dầy hoặc ván mỏng) hoặc là gỗ hộp, gỗ thanh. Ưu
điểm của cưa vòng n ằm là vốn đầu tư thấp; lắp đặt, vận hành đơn giản, dễ sử
dụng. Tuy nhiên, nó có nh ững nhược điểm là năng suất thấp (khoảng 0,25-0,5
m3/h); chất lượng sản phẩm thấp (độ mấp mơ, độ lượn sóng cao); độ chính
xác kích thước thấp (độ dư gia cơng lớn); tỷ lệ thành phẩm thấp; lao động
nặng nhọc. Do vậy, loại cưa vòng n ằm được sử dụng nhiều ở những nhà máy,
xí nghiệp xẻ gỗ lớn gỗ nhập khẩu. Hình 1.1 là thiết bị cưa vịng đẩy được sử
dụng phổ biến hiện nay ở Việt Nam.

Hình 1.1. Cưa vòng nằm là thiết bị xẻ gỗ lớn phổ biến hiện nay ở Việt Nam

Cưa vanh cải tiến
Cưa vanh cải tiến được sử dụng khá nhiều hiện nay ở những cơng ty, xí
nghiệp xẻ gỗ nhỏ rừng trồng, loại cưa này được cải tiến từ cưa vanh chuyên
để xẻ lại, xẻ thanh và vanh đường cong, sản phẩm của cưa này là ván, thanh

gỗ có kích thước nhỏ. Ưu điểm của cưa vanh cải tiến là vốn đầu tư thấp; lắp


9

đặt, vận hành đơn giản, dễ sử dụng. Nhưng nó co những nhược điểm như
năng suất thấp (khoảng 0,18-0.25m3/h); chất lượng sản phẩm thấp ( độ mấp
mơ, độ lượn sóng cao, kích thước ngắn); độ chính xác kích thước thấp (độ dư
gia công l ớn); tỷ lệ thành phẩm cao hơn cưa vòng; lao động nặng nhọc, hay
xẩy ra tai nạn lao động. Do đó loại cưa này chỉ phù h ợp cho xẻ gỗ nhỏ, gỗ tận
thu, không x ẻ gỗ lớn, gỗ có chi ều dài lớn.
Dây ch uyền xẻ gỗ nhỏ rừng trồng
Hiện nay một số công ty ch ế biến gỗ cao su ở Bình Dương đã sử dụng
dây chuyền xẻ gỗ bán tự động, trong đó khâu cấp liệu bằng băng tải, khâu đẩy gỗ
bằng băng tải, cưa xẻ dùng cưa vanh, hệ thống vam kẹp gỗ bằng thủ công, dây
chuyền xẻ gỗ này cho năng suất cao hơn, giảm mặng nhọc cho người lao động,
tuy nhiên chất lượng sản phẩm không cao, t ỷ lệ thành phẩm thấp. Một số nhà
máy ch ế biến ở Quy Nhơn – Bình Định cịn dùng lo ại cưa vanh cải tiến sử dụng
xe gòong để đẩy gỗ trong quá trình xẻ. Lượng ăn gỗ được điều khiển bằng động
cơ điện. Tuy nhiên, mức độ thủ cơng cịn cao và n ăng suất thấp

(hình 1.2).

Hình 1.2. Hệ thống cưa vanh cải tiến xẻ gỗ nhỏ rừng trồng


10

Tập đoàn Trường Thành là đơn vị sản xuất đồ gỗ xuất khẩu lớn ở Việt
Nam, tập đồn này có 10 nhà máy chế biến gỗ xuất khẩu, hàng năm tập đồn

tiêu thụ hàng trăm ngàn m3 gỗ trịn, xong thi ết bị xẻ mà tập đoàn này đang sử
dụng là cưa vòng n ằm và cưa vanh.
Dây chuy ền thiết bị xẻ nhập khẩu
Năm 1994 Cơng ty bao bì xuất khẩu Bộ Công thương đã nhập dây
chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động của Nhật Bản với giá thành 1,1 tri ệu USD, dây
chuyền cho năng suất và chất lượng ván xẻ rất cao, sau 10 năm hoạt động đến
năm 2004 phần mềm điều khiển hệ thống bị sự cố khơng kh ắc phục được,
trong khi đó mua mới thay thế rất đắt, nên dây chuy ền này không cịn ho ạt
động nữa.
1.2.3. Cơng ngh ệ và thi ết bị xẻ gỗ trên thế giới
Thiết bị xẻ gỗ trên thế giới rất đa dạng, tùy theo trình độ khoa học công
nghệ và khả năng đầu tư của các cơ sở xẻ mỗi nước. Tuy nhiên, so với Việt
Nam thì công nghệ và thiết bị xẻ của các nước phát triển hơn, mức độ cơ giới
hóa cao hơn. Dẫn đến năng suất, chất lượng sản phẩm cao hơn trong khi giảm
được chi phí sản xuất trong chế biến gỗ. Nhìn chung, các hệ thống xẻ sau đã
và đang được áp dụng.
Thiết bị xẻ gỗ tự động bằng cưa sọc
Theo các tài li ệu [12]; [13]; [15]; [16], cưa sọc được sử dụng nhiều ở
Liên Xô c ũ nay là Liên Bang Nga, Ưu điểm chính của cưa sọc là năng suất
cao, song hạn chế của loại cưa này là tỷ lệ thành phẩm thấp và chất lượng sản
phẩm thấp, hiện nay loại cưa này ít được sử dụng
Thiết bị xẻ gỗ bằng cưa đĩa nhiều lưỡi
Một số nước Châu Âu và Canada đã thiết kế chế tạo ra thiết bị xẻ gỗ bằng
cưa đĩa nhiều lưỡi để xẻ gỗ nhỏ, gỗ tận dụng, loại thiết bị này có th ể di động
trong khu rừng để xẻ gỗ tận thu, tuy nhiên tồn tại của thiết bị này là ch ất


11

lượng sản phẩm thấp, tỷ lệ thành phẩm thấp, chiều dày mạch xẻ lớn, hạn chế

đường kính khúc gỗ đưa vào xẻ. loại thiết bị này chủ yếu sử dụng ở một số
nước chậm phát triển ở Châu Phi.
Dây chuy ền thiết bị xẻ gỗ bán t ự động xẻ gỗ nhỏ rừng trồng
Để xẻ gỗ nhỏ rừng trồng một số nước như Trung Quốc, Đài Loan đã thiết
kế chế tạo và đưa vào sử dụng dây chuyền thiết bị xẻ gỗ bán tự động trong đó
khâu đưa gỗ lên bệ xẻ bằng thủ công, khâu k ẹp giữ gỗ và xẻ gỗ bằng chương

trình tự động, khâu lấy ván xẻ bằng thủ cơng, dây chuy ền khơng có thi ết bị
qt tia laser để xoay gỗ tìm vị trí xẻ tối ưu, khơng có hệ thống tính tốn lập
bản đồ xẻ tối ưu. Thiết bị này xẻ theo kích thước đã lập trình sẵn.
Dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động hóa
Tập đồn sản xuất các máy ch ế biến gỗ lớn nhất của cộng hòa Czech là
Pilous đã sản xuất ra nhiều dây chuyền xẻ gỗ tự động cho nhiều đối tượng chủng
loại gỗ khác nhau, Tập đoàn này đã liên k ết với công ty c ổ phần Formach Việt
Nam để chế tạo dây chuyền xẻ gỗ bán tự động xuất khẩu sang Malaysia,
Inddonesia, nhược điểm của dây chuyền này là khơng có ph ần mềm tự động tính
tốn lập bản đồ xẻ tối ưu, khơng có hệ thống quét tia laser, không t ự động xoay
trở gỗ, hệ thống xẻ là cưa vòng n ằm, nên chất lượng ván xẻ khơng cao [14].

Tập đồn Hsows của Canada đã chế tạo ra dây chuyền xẻ gỗ tự động
với thiết bị xẻ là hệ thống cưa đĩa nhiều lưỡi để xẻ gỗ nhỏ rừng trồng, năng
suất dây chuyền 100.000m3 gỗ tròn/n ăm, vốn đầu tư 1,3 triệu USD, dây
chuyền này áp d ụng nhiều ở Canada và Bắc Mỹ, [14].
Ở

một số nước phát triển như Cộng Hòa Liên Bang Đức, Italia, Nhật

Bản đang sử dụng dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động cho năng suất và chất
lượng sản phẩm cao. Hệ thống xẻ là cưa vòng đứng có b ộ phận định hướng
để hạn chế dao động của lưỡi, có h ệ thống quét tia laser xác định kích thước

cây gỗ để phần mềm tự động tính toán lập bản đồ xẻ tối ưu, hệ thống tự động
xoay khúc g ỗ để đạt được vị trí xẻ tối ưu, hệ thống xẻ và lấy ván xẻ hoàn toàn