Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến công suất cắt và chất lượng gia công tạo ván cốt pha trên máy P-2800 TM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-------------------

LÊ MINH TOÀN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN
CÔNG SUẤT CẮT VÀ CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TẠO VÁN
CỐT PHA TRÊN MÁY P-2800 TM

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
------------------

LÊ MINH TOÀN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN
CÔNG SUẤT CẮT VÀ CHẤT LƯỢNG GIA CÔNG TẠO VÁN
CỐT PHA TRÊN MÁY P-2800 TM

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy & thiết bị cơ giới hố nơng lâm nghiệp
Mã Số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Hoàng Việt

Hà Nội - 2010


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong xu thế hội nhập quốc tế, sự phát triển của nền kinh tế, tốc độ đơ thị
hố ở nước ta được gia tăng mạnh mẽ, lĩnh vực xây dựng cơ sở hạ tầng, nhà
cửa đóng vai trị hết sức quan trọng. Cùng với các cơng trình Quốc gia lớn,
trước nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống xã hội các cơng trình xây dựng
dân dụng vừa và nhỏ không ngừng được phát triển.
Việc thi công các công trình xây dựng với khối lượng lớn các cơng việc
lao động nặng nhọc, nguy hiểm. Đặc biệt trong thi công dầm, sàn bê tông cốt
thép khâu gia công vật liệu làm kết cấu cơng trình nói chung, cốt pha nói
riêng là khâu rất quan trọng nó quyết định đến chất lượng, hiệu qủa sản xuất
thi cơng cơng trình.
Thực tế hiện nay vật liệu làm cốt pha phục vụ thi công các cơng trình
xây dựng dân dụng vừa và nhỏ chủ yếu là gỗ. Theo thống kê [12] hàng năm
nhu cầu gỗ dùng cho xây dựng là rất lớn tới hàng triệu m3, riêng cần cho ghép
sàn cốt pha cũng tới hàng chục vạn m3. Thiết bị gia công thông dụng nhất tại
các công trường xây dựng là các máy cưa đĩa xẻ dọc và cắt ngang ván gỗ
được nhập nội từ nước ngồi.
Khâu gia cơng gỗ, vật liệu từ gỗ tạo sản phẩm ván làm cốt pha phục vụ
thi công các cơng trình xây dựng chiếm một tỷ trọng khơng nhỏ về giá thành
xây dựng. Chất lượng sản phẩm ván làm cốt pha ảnh hưởng lớn tới tiến độ thi
công cũng như chất lượng cơng trình. Tuy nhiên q trình sản xuất ván cốt

pha gỗ ở các cơ sở còn có nhiều bất cập như chất lượng ván gỗ thấp, giá thành
cao làm hạn chế tính cạnh tranh của sản phẩm, gây khơng ít khó khăn trong
khâu tiêu thụ. Có nhiều nguyên nhân làm cho chi phí sản xuất cao, chất lượng
sản phẩm thấp nhưng trong đó có nguyên nhân chính là chưa có nghiên cứu
sử dụng hiệu quả thiết bị nhập nội trong điều kiện Việt Nam.


2

Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ
thuật máy và thiết bị cơ giới hố nơng lâm nghiệp nói riêng, việc nghiên cứu
sử dụng các thiết bị cơng nghệ một cách có hiệu quả và thu được những sản
phẩm theo yêu cầu là một trong những nhiệm vụ cấp thiết và quan trọng hàng
đầu trong mọi quá trình sản xuất.
Nhiều vấn đề từ thực tiễn sản xuất trong nước đang đặt ra: với qui mơ
sản xuất vừa và nhỏ loại hình thiết bị nào là phù hợp; hầu hết các thiết bị được
nhập từ nước ngồi với đối tượng gia cơng là ngun liệu gỗ Việt Nam, để có
được năng suất, chất lượng và giá thành sản phẩm gia công tối ưu cần giải
quyết nhiệm vụ cụ thể nào; công nghệ sản xuất không ngừng phát triển, đổi
mới, cần tạo lập cơ sở khoa học nhằm cải tiến, hồn thiện thiết bị thích ứng
cho công nghệ.
Từ những ý tưởng nêu trên trên chúng tôi tiến hành thực hiện luận văn
tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến công
suất cắt và chất lượng giá công tạo ván cốt pha trên máy P-2800 TM”. Kết
quả nghiên cứu của đề tài sẽ là tài liệu cần thiết cho tính toán thiết kế, cải tiến
và sử dụng hiệu quả các thiết bị phục vụ đào tạo cán bộ kỹ thuật và thực tiễn
thi cơng các cơng trình xây dựng, góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm và
hiệu quả sản xuất.

3

Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Gia cơng gỗ, vật liệu từ gỗ tạo sản phẩm ván làm cốt pha phục vụ thi
công các công trình xây dựng chủ yếu bằng các thiết bị cưa xẻ. Q trình cưa
xẻ gỗ là q trình gia cơng gỗ bằng cơ học. Cùng với sự phát triển của gia
công gỗ bằng cơ học, lý thuyết cắt gọt gỗ đã ra đời và phát triển khơng ngừng.
Q trình cưa xẻ gỗ là q trình gia cơng gỗ bằng cơ giới. Cùng với sự
phát triển của gia công gỗ bằng cơ giới, lý thuyết cắt gọt gỗ đã ra đời và phát
triển khơng ngừng. Những người có cơng trong việc xây dựng và phát triển lý
thuyết cắt gọt gỗ phải kể đến các nhà bác học Xô Viết như giáo sư tiến sĩ I. A.
Time, giáo sư P. A. Aphanaxiev, kỹ sư Denpher, giáo sư M. A. Đesevôi, giáo
sư C. A. Voskrexenski, giáo sư A. L. Bersatski, …
Lý thuyết cắt gọt gỗ đi sâu nghiên cứu về các lực phát sinh trong q
trình gia cơng gỗ bằng cơ giới, cơng suất của thiết bị, chất lượng sản phẩm
khi gia công… những đại lượng này rất cần thiết, chúng làm cơ sở cho việc
lựa chọn hình dáng, tính tốn kích thước của các cơng cụ cắt, tính tốn thiết
kế và sử dụng hợp lý các thiết bị và các công cụ gia công gỗ.
Năm 1870, tỷ suất lực cắt lần đầu tiên được giáo sư tiến sĩ I. A. Time
xác định cho các trường hợp cắt đơn giản bằng phương pháp thực nghiệm [7].
Năm 1933, giáo sư tiến sĩ M. A. Đesevơi đã tổng hợp và xây dựng hồn
chỉnh lý thuyết cắt gọt gỗ. Năm 1939, ông cho ra đời cuốn sách “Kỹ thuật gia
cơng gỗ”, đó là một cơng trình lớn bao gồm các vấn đề về lý thuyết và những
kinh nghiệm thực tế trong gia công gỗ mà trên thế giới lúc đó chưa có cơng
trình nghiên cứu tương tự nào ra đời.
Tỷ suất lực cắt khi cưa ngang gỗ thông khô ở điều kiện tiêu chuẩn độ
ẩm W = 15% đã được kỹ sư A. E. Dolotarev xác định bằng thực nghiệm. Tùy

4

thuộc vào chiều rộng mạch cưa và lượng ăn gỗ của một răng cưa mà có các trị
số tương ứng.
Nghiên cứu quá trình cắt gỗ theo hướng kết hợp lý thuyết và thực
nghiệm đã được các nhà khoa học Mỹ tiến hành như C.Fraz [19] với những
kết luận quan trọng về sự tạo phôi, các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt.
Tỷ suất lực cắt khi cưa ngang và xẻ dọc gỗ đã được giáo sư tiến sĩ A. L.
Bersatski xác định bằng cơng thức thực nghiệm và tìm ra đồ thị phụ thuộc
giữa bề rộng mạch cưa và lượng ăn gỗ của một răng cưa năm 1956.
Vào thập kỷ 70 của thế kỷ XX, lý thuyết cắt gọt gỗ ngày càng được
hồn chỉnh hơn với những cơng trình nghiên cứu mới về cắt gọt của các giáo
sư A. L. Bersatski, C. A. Vơtcrexensiki, E. G. Ivanopski đã ra đời. Lực phát
sinh trong q trình gia cơng gỗ bằng cơ học được nghiên cứu đầy đủ hơn và
chính xác hơn. Tỷ suất lực cắt khi cưa gỗ được xác định thông qua công thức
lý thuyết.
GS. TS. B.M.Buglai đã nghiên cứu độ nhẵn phần lớn các dạng gia
công gỗ. Theo khả năng của máy, dao cắt và theo yêu cầu của các khâu
cơng nghệ, độ nhẵn cao nhất có thể đạt là 16 m và thấp nhất là 1600 m.
Ông đã phân thành 10 cấp độ nhẵn bề mặt gia công [9], [13].
Ngun lý cấu tạo, tính năng cơng nghệ của các máy chế biến gỗ nói
chung, các máy cưa đĩa nói riêng đã được các nhà khoa học nổi tiếng như
F.M. Manros, A.E. Grube, H.B. Makovski.... nghiên cứu sâu rộng [18], [30],
[33], [34].
Nhằm không ngừng nâng cao khả năng làm việc của các lưỡi cưa đĩa,
nhiều cơng trình đã đi sâu nghiên cứu động học, động lực học quá trình gia
cơng. Điển hình là các cơng trình của U.M. Stakhiev, A.A Sanhikov [34],[37].
Nghiên cứu về máy và thiết bị chế biến gỗ các nhà khoa học Makovski
N.V., Aliabiev V.I…[16, 18, 33] đã chỉ rõ chi phí năng lượng riêng là chỉ tiêu

5

quan trọng đánh giá chất lượng máy và thiết bị. Chi phí năng lượng riêng biểu
thị sự hồn thiện kỹ thuật hay mức độ năng lượng yêu cầu trong việc sử dụng,
khai thác sản phẩm.
Công nghệ và thiết bị sản xuất gỗ xẻ phục vụ sản xuất đồ gỗ và xây dựng đã
được các nước phát triển trên thế giới như Nga, Thuỵ Điển, Phần Lan…nghiên cứu
sâu rộng với các dây chuyền sản xuất hiện đại [24] , nhiều dây chuyển được tự động
hố đồng bộ (hình 1.1).

Hình 1.1. Dây chuyền tự động xẻ gỗ(Thuỵ Điển):
1- thiết bị bóc vỏ; 2- máy dò kim loại; 3- thiết bị phân loại gỗ trịn; 4- thiết bị xác
định kích thước gỗ; 5- trung tâm tính tốn bản đồ xẻ; 6- trung tâm lập trình điều
khiển các máy gia cơng; 7- băng chuyền; 8- thiết bị định chuẩn; 9- thiết bị hiệu
chỉnh; 10- các máy gia công xẻ; 11- kho sản phẩm

Vấn đề mơ hình hố và tối ưu hố q trình cơng nghệ gia công gỗ cùng với
những phương pháp luận hiện đại, nghiên cứu cắt gọt gỗ đã được các nhà khoa học,
giáo sư A. A. Pizurin, M. S. Rozenblit tập trung nghiên cứu với nhiều cơng trình nổi
tiếng về tối ưu hố các q trình sản xuất [20, 36].
Những nghiên cứu tạo lập các công thức thực nghiệm phục vụ cho tính tốn
thiết kế máy gia cơng gỗ do A. E. Grube và V. N. Sanev đề xuất đã được áp dụng
rất phổ biến hiện nay [23].


6

Chế độ gia công là một trong những vấn đề có tầm quan trọng, đặc biệt

là trong nghiên cứu sử dụng thiết bị công nghệ. Chế độ gia công hợp lý góp
phần quyết định đến chất lượng và năng suất gia công. Do vậy vấn đề này
luôn được sự quan tâm nghiên cứu của các nhà công nghệ, nhà sản xuất, điển
hình về lĩnh vực này có các cơng trình nghiên cứu A.L. Bersatski,
A.A.Pizurin, M.S.Rozenblit ....[30, 31, 35, 36, 38]
1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Những nghiên cứu về sự tác động tương hỗ giữa công cụ (dao cắt) và
đối tượng gia cơng gồm một số cơng trình nghiên cứu của các tác giả:
PGD.TS. Hoàng Nguyên và TS. Nguyễn Văn Minh, như “Gia công cắt gọt gỗ
Việt Nam”, Nguyễn Văn Minh 1956, “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu
tố đến lực và độ tù của răng khi xẻ gỗ Việt Nam bằng cưa sọc” [9]. Các tác
giả đã xác định tỷ suất lực cắt của một số loại gỗ Việt Nam, như: Sến, Lim,
Sau sau, khi cắt ngang và gỗ Sến khi xẻ dọc.
Công nghệ, kỹ thuật xẻ gỗ phục vụ sản xuất đồ gỗ đã được các tác giả
Trần Ngọc Thiệp, Nguyễn Phan Thiết đề cập nhiều trong giáo trình “Cơng
nghệ xẻ” [16]
Vật liệu gỗ xây dựng và tính tốn thiết kế kết cấu gỗ đã được các tác giả
Phạm Bá Lộc, Huỳnh Minh Sơn nghiên cứu, giới thiệu trong giáo trình “ Kết
cấu gỗ” [12]; tuy nhiên vấn đề gia công các chi tiết trên các máy chưa được
đề cập.
Vật liệu gỗ xây dựng nói chung, ván cốt pha nói riêng hàng năm ở nước
ta được sử dụng với khối lượng lớn, tuy nhiên sản xuất rất nhỏ lẻ. Qui trình xẻ
tạo các ván gỗ chủ yếu theo các công đoạn trên cơ sở các máy đa năng đẩy gỗ
bằng thủ công hoặc bán cơ giới (hình 1.2).


7

Xẻ phá

Xẻ
ván ghép

Hình 1.2. Sơ đồ quy trình xẻ ván ghép cốt pha

Cắt ngắn
ván ghép

Gỗ tròn

Phân loại

Cắt khúc

Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến chi phí năng lượng
riêng và tỷ suất dăm khi băm gỗ Keo tai tượng bằng máy BX – 444”, năm
2001 của thạc sĩ Phạm Văn Lý [7] đã chỉ ra rằng góc mài , tốc độ cắt v ảnh
hưởng đến chi phí năng lượng riêng và tỷ suất dăm tuân theo quy luật hàm
bậc 2.
Đề tài “Nghiên cứu xác định công suất máy băm dăm MB – 930 B sử
dụng để băm gỗ làm nguyên liệu giấy”, năm 2004 của thạc sĩ Nguyễn Mạnh
Hoạt [3] kết luận sự ảnh hưởng của góc mài dao tới chi phí cơng suất tn
theo quy luật hàm bậc 2.
Đề tài “Nghiên cứu sử dụng cưa xăng để chặt hạ một số loài tre thuộc
chi Dendrocalamus ở miền Bắc Việt Nam ”, năm 2005 của tiến sĩ Dương Văn
Tài [11] kết luận sự ảnh hưởng của góc mài cạnh cắt  đến tỷ suất lực cắt tuân
theo quy luật hàm bậc 2.
Đề tài ‘‘Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tỷ suất lực và
chất lượng sản phẩm khi xẻ thanh cơ sở từ gỗ Keo tai tượng (Acacia
mangium) trên máy cưa đĩa Ц-6’’ của thạc sĩ Phạm Văn Quảng [11] kết luận

tốc độ cắt v có mức ảnh hưởng lớn nhất đến hai chỉ tiêu tỷ suất lực và chất
lượng sản phẩm.
Liên quan tới các tính chất của đối tượng gia cơng - gỗ Keo rừng trồng
Vệt Nam cũng đã được đề cập nhiều trong các cơng trình của các tác giả như
Bùi Đình Tồn (2002), Phó Đức Sơn (2004), Đặng Trần Minh (2006).
Về phân nhóm gỗ, qui định sử dụng gỗ đã có những nghiên cứu theo tiêu
chuẩn Nhà nước: TCVN 1072-71 và 1077-71 (về phân nhóm gỗ, qui cách,


8

phẩm chất gỗ); TCXD 44-70 (Qui phạm thiết kế kết cấu gỗ). Trong đó chủ
yếu đưa ra những qui cách gỗ xây dựng.
Một số vấn đề về miêu tả toán học các q trình gia cơng gỗ, phân tích
đặc tính lực trong xẻ gỗ bằng cưa vòng, đã được TS. Hoàng Việt đề cập trong
các chuyên đề nghiên cứu khoa học [23, 24].
Về các thiết bị gia công chế biến gỗ nói chung, các máy cưa đĩa sử
dụng trong pha phơi ván nhân tạo đã được TS. Hồng Việt giới thiệu trong tài
liệu “ Máy và thiết bị chế biến gỗ” [18].
Vấn đề miêu tả tốn học các q trình gia cơng gỗ bằng cơ giới cũng đã
được T.S. Hồng Việt đề cập trong các chuyên đề nghiên cứu, các bài giảng
dành cho học viên cao học [17, 21].
Nhận xét
Thiết bị cơng nghệ và các q trình gia cơng gỗ bằng cơ giới nói chung,
cưa đĩa nói riêng đã được nghiên cứu tương đối hồn chỉnh. Đó là những cơ
sở và luận chứng khoa học nền tảng cho các nghiên cứu phát triển và ứng
dụng. Tuy nhiên với một số loại gỗ rừng trồng ở Việt Nam và đặc biệt trong
sản xuất kết cấu gỗ nói chung, ván cốt pha từ gỗ Keo lá tràm chưa có tác giả
nào đi sâu vào nghiên cứu. Nghiên cứu lý thuyết cắt gọt gỗ chưa nhiều, muốn
thiết kế, cải tiến và sử dụng hợp lý công cụ cắt gọt gỗ cũng như chất lượng

sản phẩm sau khi gia công với các loại gỗ cụ thể cần phải có những nghiên
cứu cơ bản và hệ thống hơn. Nhất là trong giai đoạn hiện nay nhu cầu vật liệu
gỗ cho các cơng trình xây dựng cơ sơ hạ tầng của đất nước đang trở nên vô
cùng cấp thiết.
Khâu công việc mà đề tài tập trung nghiên cứu là khâu cắt ngắn ván
ghép trong qui trình (hình 1.2). Đây là một cơng đoạn rất quan trọng quyết
định tới năng suất, chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất. Hiện nay trong
sản xuất vật liệu ván ghép cốt pha có nhiều dây chuyền đồng bộ được cơ giới


9

và chun mơn hố cao. Ván gỗ ngun liệu cũng có thể được sản xuất từ
nhiều cơ sở khác. Vì vậy việc nghiên cứu các thông số kỹ thuật của máy cũng
như chế độ gia công hợp lý đảm bảo yêu cầu chất lượng ván ghép cơ sở, tối
giảm các chi phí năng lượng trong sản xuất là rất cần thiết.
Máy cưa đĩa model P2800-TM tại xưởng thực hành Trường Cao đẳng
nghề cơ điện -xây dựng Tam Điệp được nhập khẩu từ Đài Loan. Với cấu tạo
đơn giản, dễ sử dụng nên rất phổ biến trên các cơng trình xây dựng dân dụng.
Tuy nhiên qua khảo sát chung và thực tế sử dụng chúng tôi thấy chất lượng
các chi tiết gia công từ máy này không ổn định và tiêu hao điện năng lớn dẫn
đến chi phí sản xuất cao.
Vì vậy, cần phải có những cơng trình nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng
đến chi phí năng lượng và chất lượng sản phẩm khi gia công vật liệu gỗ rừng
trồng để hoàn thiện hơn cơ sở lý thuyết về gia cơng gỗ Việt Nam, cần tạo lập
cơ sở tính tốn thiết kế, cải tiến thiết bị, lựa chọn chế độ gia cơng tối ưu, góp
phần nâng cao hiệu quả kinh tế thích ứng với các điều kiện sản xuất cụ thể.
Từ những phân tích trên một lần nữa cho thấy vấn đề mà luận văn cần
giải quyết là thời sự và cấp thiết.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu

- Ý nghĩa lý luận:
+ Xác định tính năng cơng nghệ của thiết bị cưa đĩa P – 2800 TM sử
dụng gia công gỗ rừng trồng là cơ sở để sử dụng loại thiết bị mới này trong
các q trình sản xuất gia cơng gỗ và vật liệu từ gỗ trên các công trường xây
dựng.
+ Xác định được định lượng ảnh hưởng một số yếu tố chế độ gia cơng
đến chi phí điện năng riêng và chất lượng sản phẩm khi cắt ngang ván gỗ trên
máy cưa đĩa là cơ sở cho tính tốn thiết kế, cải tiến, lựa chọn và sử dụng máy
hợp lý.


10

- Ý nghĩa thực tế:
+ Định hướng cho các cơ sở sản xuất, tổ chức và chỉ đạo khâu gia cơng
tạo ván cốt pha từ gỗ Keo lá tràm nói riêng và từ các loại gỗ có đặc điểm cấu
tạo và tính chất cơ, lý giống như gỗ Keo lá tràm nói chung trên máy cưa đĩa
đảm bảo nâng cao hiệu quả kinh tế trên cơ sở tối giảm được chi phí năng
lượng và đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm.
+ Khẳng định các thông số chế độ gia công cắt ván gỗ ghép cốt pha trên
máy cưa đĩa P – 2800 TM, khi đó đảm bảo độ chính xác gia cơng và giảm
thiểu chi phí điện năng.


11

Chương 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu tổng quát của đề tài luận văn là:
Xác lập được chế độ gia cơng hợp lý cho q trình gia cơng gỗ tạo ván
cốt pha trên các máy cưa đĩa cắt ngang đảm bảo yêu cầu về chất lượng sản
phẩm và tối giảm chi phí năng lượng trong gia cơng. Làm luận cứ cho việc
giải bài toán tối ưu hoá khâu sản xuất trong thi cơng các cơng trình xây dựng,
hướng tới nâng cao hiệu quả lao động.
- Mục tiêu cụ thể:
+ Xây dựng được mối quan hệ giữa thông số chế độ gia công (vận tốc
cắt, vận tốc đẩy phôi, độ mở me cưa) đến chất lượng mạch xẻ đối với gỗ Keo
lá tràm trên máy cưa đĩa cắt ngang Model P2800-TM ;
+ Xây dựng được mối quan hệ giữa thông số chế độ gia cơng đến chi phí
cơng suất khi cắt ngang gỗ Keo lá tràm
+ Xác định chế độ gia công hợp lý khi cắt nguyên liệu gỗ Keo lá tràm để
sản xuất ván cốt pha có chất lượng theo đơn đặt hàng và tối giảm chi phí năng
lượng.
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Gỗ Keo lá tràm - đối tượng gia công
Gỗ để xẻ ván cốt pha là ván xẻ gỗ Keo lá tràm (sản phẩm sau khâu xẻ gỗ
trịn ), gỗ có độ tuổi 8-12 năm.
Gỗ Keo lá tràm thuộc chi Keo (Acacia Miller), thuộc họ Trinh nữ
(Mimosoceae R.Br.); chúng được phân bố rộng khắp ở vùng nhiệt đới và á
nhiệt đới với hơn 1300 loài. Hầu hết các loài được phát hiện ở bán cầu Nam
và trung tâm chính về sự đa dạng nằm ở Australia và Thái Bình Dương.


12

Ở Việt Nam, Keo lá tràm là một trong những cây tiên phong trong
chương trình trồng mới 5 triệu hecta rừng. Keo lá tràm cũng được trồng làm
băng cản lửa và chắn gió, che bóng, bảo vệ đất, làm cảnh .

Gỗ Keo được dùng để sản xuất đồ mộc, xây dựng cơng trình bán kiên
cố và tạm thời, làm khung cửa chính và cửa sổ, phào, ván sàn, cột, cọc, pano,
trụ mỏ, tàu thuyền, xe bò, bánh lái, con tiện, nông cụ, bao diêm, ván dăm, ván
sợi, ván mỏng và ván dán, bột giấy và giấy. Hiện nay gỗ Keo lá tràm được
dùng nhiều trong ván ghép cốt pha do gỗ cứng và có khả năng đàn hồi tốt, rất
phù hợp với mơi trường ẩm. Bột gỗ thích hợp cho sản xuất ván tàu thuyền, túi
đựng, giấy gói và bao tải nhiều lớp. Gỗ làm củi và cho than tốt do nó có nhiệt
lượng cao. Mùn cưa dùng làm nấm khá tốt [5], [8].
Với vai trò là đối tượng gia cơng mà luận văn nghiên cứu, các tính chất
cơ - lý của gỗ Keo tai tượng được quan tâm đặc biệt. Tính vật lý, chất cơ học
của chúng đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu với nhiều vùng sinh thái
khác nhau. Dưới đây (bảng 2.1) là một số tính chất vật lý, cơ học chủ yếu của
gỗ Keo lá tràm xuất sứ từ Hà Tây (cũ) và vùng Đông - Nam Hồ Bình [5]:
Bảng 2.1. Tính chất vật lý, cơ lý chủ yếu của gỗ Keo lá tràm
TT

Tính chất cơ lý

Đơn vị đo

Trị số

1

Khối lượng thể tích cơ bản

g/cm3

0,542

2

Khối lượng thể tích khơ kiệt

g/cm3

0,502

3

Tỷ lệ giãn nở thể tích, Yv

%

10,33

4

Độ hút nước

%

90,06

5

Độ hút ẩm

%

25,62

6

Độ bền kéo dọc thớ

MPa

91,36

7

Độ bền ép dọc

MPa

46,19

8

Độ bền uốn tĩnh

MPa

91,77

9

Độ bền ép ngang XT

MPa

7,14


13

10

Độ bền ép ngang TT

MPa

7,06

11

Mô đun đàn hồi uốn tĩnh

MPa

10198,5

12

Độ bền trượt dọc mặt cắt XT

MPa

9,548

13

Độ bền trượt dọc mặt cắt TT

MPa

10,18

14

Độ cứng tĩnh mặt cắt ngang

MPa

61,52

15

Độ cứng tĩnh mặt cắt XT

MPa

52,37

16

Độ cứng tĩnh mặt cắt TT

MPa

53,92

17

Lực tách

MPa

1,1

Như vậy Keo lá tràm là một trong số ít lồi gỗ có trữ lượng lớn hiện
nay, mặt khác gỗ Keo lá tràm có cơng dụng rộng, cùng với việc gây trồng
khơng u cầu khắt khe về điều kiện tự nhiên. Điều này cho thấy việc lựa
chọn loại gỗ này làm đối tượng nghiên cứu là hồn tồn phù hợp. Tổng hợp
những tính chất vật lý, cơ học của gỗ Keo lá tràm sẽ làm cơ sở giúp cho việc
dự đoán và lý giải các hiện tượng quan sát được trong nghiên cứu thực
nghiệm.
2.2.2.Thiết bị và điều kiện thực nghiệm
Thiết bị nghiên cứu trong gia công là máy cưa đĩa P2800-TM, thực
nghiệm tiến hành tại xưởng thực hành trường CĐN cơ điện và xây dựng TĐ
và Trung tâm CNR trường Đại học lâm nghiệp.
a. Đặc điểm cấu tạo của máy cưa đĩa P2800-TM
Máy cưa đĩa P2800-TM có các thơng số kỹ thuật cơ bản được ghi trong
biểu 2.1. Sơ đồ cấu tạo của máy được thể hiện trên hình 2.1.


14

Các chuyển động làm việc của máy cưa đĩa model P- 2800 TM :

+ Chuyển động cắt. Khi động cơ 1 hoạt động trục động cơ quay, thông
qua bộ truyền đai 2 làm cho trục cưa quay do việc cố định lưỡi cưa 3 trên trục
cưa bằng đĩa ốp 12 và êcu hãm trái chiều mà lưỡi cưa 3 cũng quay trịn.

a
12
7

3

5

6

13
11
10

9

2
4

b

1
8

Hình 2.1. Máy cưa đĩa cắt ngang P-2800 TM:
a- dạng chung của máy; b- sơ đồ động học máy:

1. Động cơ; 2. Bộ truyền đai ; 3. Lưỡi cưa; 4. Động cơ của lưỡi cưa tách mạch; 5.
Lưỡi cưa tách mạch; 6. Mặt bàn; 7. Nắp bảo hiểm; 8. Hệ thống thuỷ lực nghiêng
lệch lưỡi cưa; 9. Hệ thống thuỷ lực nghiêng lệch lưỡi cưa tách mạch; 10. Hệ thống
thuỷ lực nâng hạ lưỡi cưa; 11. Hệ thống thuỷ lực nâng hạ lưỡi cưa tách mạch;
12. Đĩa ốp; 13. Thanh trượt mặt bàn di động.


15

+ Chuyển động đẩy gỗ. Việc đẩy phôi được thực hiện bằng thủ cơng, do đó
chuyển động đẩy gỗ phụ thuộc vào sự tác động của công nhân khi tiến hành
xẻ chi tiết. Tốc độ đẩy gỗ nhanh hay chậm phụ thuộc vào yêu cầu chất lượng
bề mặt gia công, trình độ tay nghề của người cơng nhân và loại gỗ xẻ.
Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của cưa đĩa Model P- 2800 TM
Thơng số

STT

Giá trị

1

Kích thước bàn trượt

2

Đường kính lưỡi cưa Max

350 mm

3

Chiều sâu cắt ở 900

100 mm

4

Chiều sâu cắt ở 450

70 mm

5

Công suất động cơ

7 HP

6

Tốc độ quay của trục cưa

7
8
9
9

Dịch chuyển nghiêng lệch của
lưỡi cưa
Đường kính lưỡi cưa cắt trước

Công suất động cơ lưỡi cưa cắt
trước
Chiều rộng cắt lớn nhất

Ghi chú

380 x 2800 mm

3000; 4000; 5000 v/ph
0  450
120 mm
1 HP
1500 mm

Nhận xét:
Cưa đĩa model P-2800 TM mà luận văn nghiên cứu được nhập khẩu
từ Đài Loan, đây là một trong những nước có nền cơng nghiệp chế tạo máy có
uy tín. Máy cưa đĩa loại này đã được sử dụng trong hội thi kỹ năng nghề
ASEAN 5 năm 2004, hội thi kỹ năng nghề cấp quốc gia 2006, hội thi kỹ năng
nghề ASEAN 4 tại INDONESIA và hội thi kỹ năng nghề ASEAN 6 tại
BRUNEI, qua q trình gia cơng trên máy thì sản phẩm thu được cho kết quả


16

tin cậy��m khi khi vận tốc cắt tăng từ 50m/s đến 60m/s. Sai số kích thước tăng
mạnh khia tốc độ đẩy tăng từ 8m/phút đến 12m/phút và vận tốc cắt giảm từ
50m/phút đến 40m/phút. Qua kết quả bảng 4.14 và đồ thị hình 4.10 ta có thể
thấy ở mức vận tốc đẩy  8m/phút thì với các vậy tốc cắt ở mức 60m/s sai số

70

kích thước sản phẩm nhỏ  1mm. Cịn với vận tốc cắt 40m/s và 50m/s thì sai
số kích thước sản phẩm  1mm.
Nhận xét chung: Vận tốc cắt, vận tốc đẩy và lượng mở me cưa có ảnh
hưởng lớn tới độ chính xác hình học sản phẩm gia cơng, qua các bảng 4.10;
4.12; 4.14 và đồ thị trên các hình 4.8; 4.9; 4.10 ta có thể nhận thấy sai số kích
thước sản phẩm ở vận tốc đẩy 12m/phút đều có giá trị số  1mm. Sai số kích
thước tỷ lệ thuận với vận tốc đẩy và tỷ lệ nghịch với vận tốc cắt, tuy nhiên các
quy luật này là phi tuyến. Sai số kích thước sản phẩm tăng lên khi lượng mở
me tăng từ 2.8  3.2mm, lượng mở me càng lớn thì sai số kích thước sản
phẩm càng lớn.
Điều đó được giải thích như sau: Khi vận tốc cắt tăng lên do khối
lượng cắt gọt khơng đổi, khi đó cùng một lực cắt chỉ thực hiện cắt gọt với một
lượng phoi nhỏ làm cho chất lượng mạch xẻ cao, sai số kích thước nhỏ. Khi
tăng vận tốc đẩy, tương ứng khi đó lượng cắt gọt lớn hơn (chiều dầy phoi
lớn), lực tác đông của gỗ lên lưỡi cưa tăng cao dẫn đến mức độ dao động của
hệ thống “máy-lưỡi cưa-phơi” và hậu quả là làm cho sai số kích thước sản
phẩm tăng lên. Cũng tương tự như vậy khi lượng mở me cưa lớn hơn thì sai
số kích thước sản phẩm cũng tăng lên. Khi lượng mở tăng lên khi đó lượng
phoi cắt lớn hơn, lực tác dụng lên lưỡi cưa tăng lên làm giảm độ ổn định lưỡi
cưa cùng hệ đàn hồi “máy-lưỡi cưa-phơi”. Do đó sai số kích thước sản phẩm
gia cơng biến đổi như đã trình bầy.
4.4. Nhận xét và đề xuất các thông số chế độ gia công hợp lý
Từ ảnh hưởng của tốc độ cắt và vận tốc đẩy phôi ở các chế độ gia công
trên máy cưa đĩa P-2800 TM với lượng mở cưa khác nhau, yêu cầu về chất
lượng sản phẩm có độ chính xác hình học theo đơn đặt hàng định trước. Vậy
lựa chọn chế độ gia công nào để vừa đáp ứng được yêu cầu về sản phẩm vừa
cho công suất cắt hoặc chi phí về năng lượng là thấp nhất là bài toán cần giải.

71

Với yêu cầu sản phẩm là các ván, thanh sau khi cắt ngắn có sai số kích
thước chiều dài và độ vát mạch cắt không quá ± 1mm . Khi đó chế độ gia
cơng được xác định như sau:
Theo các đồ thị trên các hình từ 4.5 tới 4.10, để đảm bảo u cầu độ chính
xác gia cơng thì các chế độ gia công được lựa chọn theo bảng 4.16 dưới đây.
Bảng 4.16. Bảng kiểm tra chế độ gia công
Lượng
mở me
λ(mm)

Vận tốc đẩy (m/ph)
Vận tốc cắt (m/s)

4

8

60

ĐVG (θ)

ĐVG (θ)

40

ĐVG (θ)

12

40
2.8

3.0

3.2

50

50

ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ), KT(∆)

ĐVG (θ)

60

ĐVG (θ), KT(∆)

ĐVG (θ)

40

ĐVG(θ), KT(∆)

ĐVG (θ), KT(∆)
ĐVG (θ)

50

ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ)KT(∆)

ĐVG (θ)

60

ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ), KT(∆)

ĐVG (θ)

Trong bảng 4.16: ĐVG - sai số về độ vng góc của sản phẩm ở chế độ
gia công đáp ứng yêu cầu của đơn đặt hàng; KT - sai số về kích thước (dài)
của sản phẩm ở chế độ gia công đáp ứng yêu cầu của đơn đặt hàng.
Như vậy để sản phẩm đáp ứng theo đơn đặt hàng trên có nhiều chế độ
gia cơng như sau:
- Với lượng mở cưa λ = 3.0 mm:
V = 50 - 60 m/s; U = 4 - 8 m/ph
- Với lượng mở cưa λ = 3.2 mm:
+ V = 40m/s, U = 4 m/ph;
+ V = 50 - 60m/s, U = 4 - 8 m/ph.


72

Xác định chế độ gia công để công suất cắt nhỏ nhất
Kết hợp bảng 4.16 với đồ thị hình 4.4, để chất lượng sảm phẩm đáp ứng
đơn đặt hàng với cơng suất cắt nhỏ nhất thì chế độ gia cơng hợp lý là:

Lượng mở cưa: λ = 3.0 mm; Vận tốc cắt: 60 m/s; Vận tốc đẩy phơi: 4
m/ph.
Khi đó, công suất cắt là: 2,11 kW.
Theo công thức (3.19), công suất động cơ phay mộng ngón là:
N

2,11
 2,48 , kW
0,85

Từ công thức (3.13) với các thông số chế độ gia cơng, chiều dày phơi
(chiều cao mạch xẻ) ta tính được tỷ suất công trong trường hợp này:
K

60.102.9,81..U .I . cos. 3
= 491,4 N.m/mm3.
B.H .U

Xác định chế độ gia công để chi phí năng lượng nhỏ nhất
Từ bảng \4.16 ta có công suất cắt của động cơm trục cưa đĩa ở các chế
độ gia công đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm là (bảng 4.17):
Bảng 4.17. Công suất cắt ở các chế độ gia công, kW
Lượng mở
me λ(mm)
3.0

3.2

Vận tốc cắt (m/s)
50

4
2,16

Vận tốc đẩy (m/ph)
8
2,26

12
2,29

60

2,11

2,21

2,22

40

2,36

2,50

2,57

50

2,23

2,37

2,44

60

2,14

2,30

2,33

Thời gian cắt một sản phẩm với chiều rộng (quãng đường cắt) l ở các
cấp vận tốc đẩy phơi được tính theo cơng thức:
t

l
, h,
U .60


73

ở đây: t - thời gian gia công một sản phẩm, h; l – quãng đường gia công, m; U
- vận tốc đẩy phơi, m/ph.
Kết quả tính tốn xác định chi phí năng lượng để gia cơng một sản
phẩm ở các chế độ gia công đáp ứng được yêu cầu sản phẩm được tính ở bảng
4.18.
Bảng 4.18. Chi phí năng lượng khi gia công một sản phẩm, 10-4 kWh

Lượng
mở me
λ(mm)
3.0

3.2

Vận tốc đẩy (m/ph)
Vận tốc cắt (m/s)

4

8

12

50

4,80

3,77

3,05

60

4,68

3,69

2,95

40

5,24

4,18

3,42

50

4,95

3,96

3,25

60

4,75

3,84

3,10

Qua bảng 4.18 ta thấy chi phí năng lượng thấp nhất để cắt ngang ván đối
với gỗ Keo lá tràm có tiết diện 22 x 200mm đảm bảo chất lượng ghép sàn cốt
pha là 2,95.10-4 kWh. Vậy chế độ gia công hợp lý để chi phí năng lượng thấp
nhất và đáp ứng yêu cầu đặt ra của sản phẩm là:

Vận tốc cắt: 60 m/s;
Vận tốc đẩy phôi: 8 m/ph;
Lượng mở me cưa: λ = 3.0 mm.
Thay các thông số chế độ gia công vào công thức (3.13) ta được tỷ suất
công trong trường hợp này là: Kc = 310,5 n.m/mm3.


74

Chương 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận
Trên cơ sở những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về chế độ gia
công trên máy cưa đĩa Model P-2800 TM khi cắt ván ghép cốt pha cho thấy
vận tốc cắt, vận tốc đẩy phôi và lượng mở me ảnh hưởng lớn đến chất lượng
gia cơng và chi phí năng lượng - vấn đề mang tính cấp thiết trong thực tế sản
xuất và lý thuyết. Thông qua việc xác định quan hệ giữa vận tốc cắt, vận tốc
đẩy phôi và lượng mở me tới cơng suất cắt, chi phí năng lượng và chất lượng
ván ghép luận văn đã hoàn thành mục tiêu và nội dung đề ra và có một số kết
luận sau :
1. Máy cưa đĩa Model P-2800 TM với các lưỡi cưa thông dụng để cắt
ván gỗ ghép cốt pha do chúng tơi đề xuất, lựa chọn là mơ hình thiết bị phù
hợp với quy mô sản xuất vừa và nhỏ, vốn đầu tư ít của các cơ sở sản xuất kinh
doanh vật liệu xây dựng ở Việt Nam.
2. Bằng nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đã đưa ra quan hệ giữa vận
tốc cắt, vận tốc đẩy phôi và lượng mở me cưa với cơng suất cắt qua các
phương trình tương quan (4.2) ; (4.4) ; (4.6). Đã xây dựng được các công thức
thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số chế độ gia công lựa chọn
nghiên cứu đến các chỉ tiêu đặc trưng chất lượng sản phẩm: Sai số vng góc
- các cơng thức (4.8), (4.10), (4.12). Sai số kích thước - các cơng thức (4.14),

(4.16) và (4.18). Những kết quả này là cơ sở quan trọng phục vụ giải bài toán
tối ưu hoá xác định các thơng số tối ưu cho q trình gia cơng đảm bảo nâng
cao chất lượng sản phẩm và tối giảm chi phí năng lượng.
3. Đã tính tốn, chọn được các thơng số chế độ gia công hợp lý: U= 4
m/phút, v = 50m/s, λ = 3.0mm cho cắt ván gỗ cốt pha dầy 22 mm, khi đó đảm
bảo được chất lượng sản phẩm gia công cao và công suất cắt của động cơ trục


75

lưỡi cưa là nhỏ nhất (2,48 kW). Ở chế độ gia công với vận tốc cắt 60 m/ph,
vận tốc đẩy phôi 4 m/ph và λ = 3.0mm sẽ cho chi phí năng lượng là nhỏ nhất
(2,95.10-4 kWh/sản phẩm).
4. Trên máy P- 2800 TM với hai chế độ gia công trên, luận văn đã tìm ra
tỷ suất cơng trong thực nghiệm với gỗ Keo lá tràm lần lượt là: 491,4
N.m/mm3 và 310,5 N.m/mm3. Đây là những trị số thực nghiệm cho nhà chế
tạo thiết bị cũng như nhà sản xuất tham khảo, áp dụng trong tính tốn chế tạo
và sử dụng thiết bị.
5.2. Kiến nghị
1. Cần mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố khác như yếu tố
thuộc về thiết bị, hệ thống gá giữ phôi và vật liệu gia công tới chất lượng sản
phẩm, năng suất gia công. Làm cơ sở cho tối ưu hố q trình theo hàm mục
đích giá thành sản phẩm.
2. Tiếp tục nghiên cứu mở rộng tính năng cơng nghệ của thiết bị đáp ứng
điều kiện sản xuất linh hoạt, đa dạng đối tượng gia cơng và loại hình sản
phẩm. Trên cơ sở hồn thiện sơ đồ nguyên lý và động học hệ thống máy, thiết
kế cải tiến các cơ cấu chu cấp, đẩy phôi và thu sản phẩm gia công.


76

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Nguyễn Văn Bỉ (2006), Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, Trường Đại học
Lâm nghiệp, Hà Tây.
2. Trần Chí Đức (1981), Thống kê tốn học, Nxb. Nông nghiệp, Hà Nội.
3. Nguyễn Mạnh Hoạt (2004), Nghiên cứu xác định công suất máy băm dăm MB
930B sử dụng để băm gỗ làm nguyên liệu giấy, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật,
Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây.
4. Lê Công Huỳnh (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội.
5. Nguyễn Trọng Kiên (2007), Ảnh hưởng của chế độ gia công đến chất lượng mối
ghép dọc và công suất cắt trong sản xuất ván ghép thanh dạng finger joint,
Luận văn thạc sĩ, Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây.
6. Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm và
ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp, Nxb. Nông nghiệp, Hà Nội.
7. Phạm Văn Lý (2001), Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến chi phí năng
lượng riêng và tỷ suất dăm khi băm gỗ keo tai tượng bằng máy BX - 444, Luận
văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây.
8. Nguyễn Hoàng Nghĩa (2003), Phát triển các lồi keo Acacia ở Việt Nam, Nxb.
Nơng nghiệp, Hà Nội.
9. Hồng Ngun (1980), Máy thiết bị gia cơng gỗ, Tập 1- Nguyên lý cắt gọt gỗ,
Nxb. Nông nghiệp, Hà Nội.
10. Ngô Thế Phong, Lý Trấn Cường,.. (1996), Kết cấu bê tông cốt thép (phần kết
cấu nhà cửa), Nxb. Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
11. Phạm Văn Quảng (2007), Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tỷ suất
lực và chất lượng sản phẩm khi xẻ thanh cơ sở từ gỗ Keo tai tượng trên máy
cưa đĩa S-6, Luận văn thạc sĩ, Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây.
12. Huỳnh Minh Sơn (2005), Bài giảng kết cấu gỗ, Trường ĐHBK,Tp.HCM.
13. Lý Đại Thành (2005), Công nghệ sản xuất đồ mộc, Tài liệu dịch từ tiếng Trung,