Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình xẻ của cưa vòng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động

Bài viết Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình xẻ của cưa vòng đứng trong dây chuyền xẻ gỗ tự động trình bày kết quả nghiên cứu thiết lập mô hình toán học tối ưu, trong quá trình xẻ trên máy cưa vòng đứng thuộc dây chuyền xẻ gỗ tự động do Đề tài cấp Nhà nước mã số ĐTĐL.CN-10/16 thiết kế, chế tạo.

Cơng nghiệp rừng NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HĨA Q TRÌNH XẺ CỦA CƯA VÒNG ĐỨNG TRONG DÂY CHUYỀN XẺ GỖ TỰ ĐỘNG Nguyễn Thị Lục Trường Đại học Lâm nghiệp https://doi.org/10.55250/jo.vnuf.2022.3.114-123 TĨM TẮT Bài báo trình bày kết nghiên cứu thiết lập mơ hình tốn học tối ưu, q trình xẻ máy cưa vịng đứng thuộc dây chuyền xẻ gỗ tự động Đề tài cấp Nhà nước mã số ĐTĐL.CN-10/16 thiết kế, chế tạo Nghiên cứu lựa chọn thông số, với hàm mục tiêu hàm điều kiện, để giải toán tối ưu báo sử dụng phương pháp đồng dạng thứ nguyên nghiên cứu thực nghiệm Kết nghiên cứu xẻ gỗ Tần Bì tìm giá trị tối ưu số thông số: Sức căng ban đầu S0 =1867 (N), vận tốc cắt v = 55 (m/s), vận tốc đẩy uc = 0,123(m/s), góc cắt δ = 58 (độ), chiều rộng ván xẻ H = 44 (cm) tương ứng với đường kính gỗ d = 62 (cm) Khi chi phí lượng riêng Ar = 1,72 (kWh/m2) độ mấp mô bề mặt ván xẻ Ramin = 0,173 (mm), suất trung bình cần xẻ Πv = 3,12 (m3/h), suất đạt đảm bảo u cầu đặt Từ khóa: Chi phí lượng riêng, cưa vịng đứng, độ mấp mơ bề mặt, suất xẻ, thông số tối ưu ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện Việt Nam, công nghiệp chế biến gỗ phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên, phần lớn thiết bị xẻ gỗ lạc hậu, đa số bán tự động thủ cơng, từ suất lao động, chất lượng sản phẩm hiệu kinh tế thấp, nghiên cứu thiết bị cưa xẻ gỗ tự động hạn chế Để góp phần khắc phục tồn trên, Đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động suất - m3/h gỗ thành phẩm” mã số ĐTĐL.CN-10/16, đề tài thiết kế chế tạo dây chuyền xẻ gỗ tự động, song đề tài dừng lại phần thiết kế chế tạo, thử nghiệm mơ hình dây chuyền xẻ gỗ tự động, chưa có nghiên cứu tối ưu thông số thiết bị hệ thống Trong dây chuyền xẻ gỗ tự động cưa vòng đứng thiết bị quan trọng ảnh hưởng lớn đến suất, chất lượng dây chuyền, việc nghiên cứu tính tốn tối ưu thơng số kỹ thuật cưa vòng đứng dây chuyền xẻ gỗ tự động cần thiết nhằm nâng cao suất chất lượng sản phẩm Trong Đề tài cấp Nhà nước lại chưa nghiên cứu vần đề Trong q trình tính tốn, thiết kế cưa vịng đứng xẻ gỗ tự động, nghiên cứu tác giả Dương Văn Tài (2016) tính tốn giá trị thông số cưa dựa điều kiện làm việc điều kiện bền, chưa xét đến hiệu 114 làm việc máy, cần tiến hành tính tốn, bổ sung để đưa giá trị tối ưu đáp ứng yêu cầu tăng suất xẻ, giảm chi phí lượng, đảm bảo chất lượng sản phẩm an toàn giới hạn cho phép Đó vấn đề cần nghiên cứu báo PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Thực nghiệm tiến hành máy cưa vòng đứng thiết kế, chế tạo đề tài ĐTĐL-CN-10/16 theo nghiên cứu báo cáo tác giả Dương Văn Tài (2016), Dương Văn Tài (2018) Mẫu thí nghiệm Mẫu thí nghiệm gỗ nhóm V có thơng số tương đương với điều kiện sản xuất thực, điều kiện thí nghiệm nghiên cứu chọn gỗ Tần Bì có độ ẩm tương đối 60 - 70%, đường kính d = 30 ÷ 80 cm, chiều dài L = m Để đảm bảo q trình tính tốn tối ưu, nghiên cứu tiến hành xẻ hộp với chiều rộng ván xẻ tương ứng H = 20 ÷ 55 cm 2.2 Phương pháp nghiên cứu Xác định mục tiêu tối ưu Chỉ tiêu đánh giá hiệu sử dụng máy chi phí lượng riêng Ar (Wh/m2), nên mục tiêu thứ chọn cực tiểu hàm Ar → Chất lượng sản phẩm cưa vòng đánh giá độ mấp mô bề mặt ván Ra (mm) Do mục tiêu thứ hai cần xét tốn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 Cơng nghiệp rừng cịn là: Ra (mm) → Ở toán tối ưu thiết lập theo yêu cầu đề tài ĐTĐL-CN-10/16 nên cần có thêm điều kiện, theo tài liệu tác giả Dương Văn Tài (2016), Dương Văn Tài (2018) suất xẻ Пv (m3/h) ≥ [П] = (m3/h) Hình Quá trình thực nghiệm máy cưa vòng đứng Các tham số điều khiển Để lập mơ hình tốn học ta quan tâm xác định tham số điều khiển X = ( x1, x2, xn) + Đối với thiết bị: Sức căng ban đầu lưỡi cưa (S0), thông số lưỡi cưa đặc biệt góc cắt ảnh hưởng đến độ mấp mô bề mặt ván + Đối với chế cắt: Vận tốc cắt v (m/s), vận tốc đẩy u (m/s) thông số ảnh hưởng lớn đến suất + Với đối tượng gia công loại gỗ đưa vào xẻ: Chủng loại gỗ phổ biến đưa vào xẻ có dạng gỗ rừng trồng Việt Nam gỗ nhập gồm gỗ Sồi, Tần Bì Đường kính loại nằm khoảng d = (15÷75 cm) lực cản cắt riêng kc khoảng (4,236 ÷ 124,8 N/mm2), chiều dài gỗ xẻ Lg = (m) số Do đối tượng gia cơng chọn d, kc tham số điều khiển Vậy có tham số điều khiển toán là: X = (S0, δ, kc , d, v, u) (1) Mơ hình tốn học có dạng tổng quát sau: = A ( , δ, k , d, v, u) → = Ra( , δ, k , d, v, u) → nin (2) П = П ( , δ, k , d, v, u) ≥ [П ] Theo tác giả Nguyễn Văn Bỉ (1999) Phạm Văn Lang (1996) cần tiến hành: 2.2.1 Lập đại lượng không thứ nguyên cho hàm chi phí lượng riêng Ar = A ( , δ, k , d, v, u) → (3) Chuyển đại lượng có thứ ngun dạng khơng thứ nguyên lập quy hoạch thực nghiệm cho đại lượng khơng thứ ngun theo bảng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 115 Công nghiệp rừng Bảng Thứ nguyên đại lượng tốn xác định chi phí lượng riêng Ar (Nm/m2) Thứ nguyên Mμ Lλ Tτ Các yếu tố Các đại lượng μ λ τ 2 Chi phí lượng riêng Ar (wh/cm ), (Nm/m ) -2 - Góc cắt lưỡi cắt, δ (rad) 0 Cưa vòng đứng - Sức căng ban đầu lưỡi, S0 (N) (kgm/s2) 1 -2 - Lực cản cắt riêng, kc (N/m2) (kg/ms2) -1 -2 Gỗ - Đường kính gỗ, d (m) - Vận tốc cắt, v (m/s) -1 Chế độ cắt - Vận tốc đẩy, u (m/s) -1 Nếu chọn thông số Kc, d v, ta có: 1     1  Vậy chúng độc lập, đơn trị 1 Số đại lượng không thứ nguyên bảng là: N = - = = , , = ; , , ; = , ; , = , ,    Cân số mũ biểu thức πAr ta có:  Ar    K c A , d A , v A   2 1 2  1  Hay MLT  [ML T ] A [L] A [LT ] A Do Đối với = ,  A    A   A   A  2    2  A A = , = , ; →   0,   1,     u   v (c)  0 1 2  1  ta có: M L T  [ ML T ] [ L] [ LT ]          2    2  Kết hợp phương trình biến đổi (a), (b), (c), (d) phương trình chi phí lượng 116 (b)  1 1 2  1  ta có: LT  [ ML T ] [ L] [ LT ] , , 1  1,   0, 1   S0     k d2 c  →          2    1 3  Đối với: (a)  2 1 2  1  ta có: MLT  [ML T ] [ L] [ LT ] ,          2    2 3  Đối với: →  A  1,  A  0,  A   Ar    A  Kc d  →   0,   0, 1      riêng dạng khơng thứ ngun là: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 ( d) Công nghiệp rừng  Ar  1 (1, 1, 1,  ,  ,  ) hay 2.2.2 Lập đại lượng không thứ nguyên cho hàm độ mấp mô bề mặt ván xẻ Ra Ra = Ra( , δ; d, v, u) → Chuyển đại lượng có thứ nguyên Ar S u  1 (1, 1, 1, , c ,  ) Kc d Kc d v (4) dạng không thứ nguyên lập quy hoạch thực nghiệm cho đại lượng không thứ nguyên theo bảng Bảng Thứ nguyên đai lượng toán xác định độ mấp mô bề mặt ván xẻ Ra (mm) Thứ nguyên Mμ Lλ Tτ Các yếu tố Các đại lượng μ λ τ Độ mấp mô bề mặt ván xẻ Ra (mm) - Sức căng ban đầu lưỡi, S0 (N) (kgm/s2) 1 -2 Cưa vịng đứng - Góc cắt lưỡi cắt, δ (rad) 0 2 - Lực cản cắt riêng, kc (N/m ) (kg/ms ) -1 -2 Gỗ - Đường kính gỗ, d (m) - Vận tốc cắt, v (m/s) -1 Chế độ cắt - Vận tốc đẩy, u (m/s) -1 Nếu chọn thông số Kc, d v, chúng có: 1 2    1  Vậy chúng độc lập, đơn trị 1 Số đại lượng không thứ nguyên bảng là: N = - = = , , ; = , = ; , , , ; = , , Cân số mũ biểu thức πδ ta có:     K c , d  , v     1 2  1  Hay M LT  [ ML T ]  [ L ]  [ LT ]  Do             2          0,    0,     Ra    d → Đối với chuẩn số tương tự π1, π2, π3 tính ta có:  S0 u ;   c ;     Kcd v  Phương trình độ mấp mơ bề mặt ván Ra dạng khơng thứ nguyên là:     (1, 1, 1,  ,  ,  ) hay Ra   (1, 1, 1, S0 , uc ,  ) d 2.2.3 Lập đại lượng không thứ nguyên cho hàm suất xẻ ПS: П = П (δ, , , , , ) ≥ [П ] Kc d v (5) Chuyển đại lượng có thứ ngun dạng khơng thứ ngun lập quy hoạch thực nghiệm cho đại lượng khơng thứ ngun theo bảng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 117 Công nghiệp rừng Bảng Thứ nguyên đại lượng toán xác định suất xẻ ΠS ( m2/s) Các yếu tố Thứ nguyên Mμ Lλ Tτ Các đại lượng Cưa vòng đứng μ λ τ Năng suất xẻ Πs (m2/s ) -1 - Sức căng ban đầu lưỡi, S0 (N) (kgm/s2) 1 -2 - Góc cắt lưỡi cắt, δ (rad) 0 - Lực cản cắt riêng, kc (N/m ) (kg/ms ) -1 -2 - Đường kính gỗ, d (m) -Vận tốc cắt, v (m/s) -1 -Vận tốc đẩy, u (m/s) -1 Gỗ Chế độ cắt Nếu chọn thông số Kc, d v, ta có: 1 2    1  Vậy chúng độc lập, đơn trị 1 Số đại lượng không thứ nguyên bảng là: N = - =3 = , , ; = , , ; = , , ; = , ,    Cân số mũ biểu thức πΠ ta có:      K c  , d  , v    1 1 2  1  Hay M L T  [ ML T ]  [ L ]  [ LT ]  Do              2    1    →    0,    1,      s   s  d v Đối với chuẩn số tương tự π1, π2, π3 tính ta có:  S0 u ;   c ;     Kcd v  Phương trình suất xẻ ΠS dạng không thứ nguyên là:   s   (1, 1, 1,  ,  ,  ) hay s   (1, 1, 1, S0 , uc ,  ) d v Nhận xét: Theo biểu thức (4 ÷ 6) ta thấy toán xác định tiêu tối ưu chuẩn số khơng thứ ngun π1, π2, π3 nhau, nên tổ chức thí nghiệm chung, seri thí nghiệm xác định hàm mục tiêu điều kiện toán Vậy cần lập kế hoạch thực nghiệm để tìm hàm Фi với ba yếu tố khơng thứ ngun π1, π2 π3 Do theo kế hoạch thực nghiệm Harly 118 Kc d v (6) số thí nghiệm là: N = 23+2.3+3 = 17 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết thực nghiệm đơn yếu tố a Ảnh hưởng góc cắt δ đến chi phí lượng riêng Ar độ mấp mô bề mặt ván Ra Góc cắt δ thay đổi từ 450 ÷ 650, vận tốc cắt v = 50 m/s, tốc độ đẩy uc = 0,14 m/s, chiều rộng ván xẻ H = 35 cm Kết phương trình đồ thị tương quan hình sau: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 Cơng nghiệp rừng - Phương trình tương quan Ar = 13,75 - 0,426δ + 0,0038δ2 (7) Hình Ảnh hưởng góc cắt đến chi phí lượng riêng Ar Nhận xét: Ảnh hưởng góc cắt đến chi phí lượng riêng Ar độ mấp mơ bề mặt ván tuân theo quy luật bậc hai Qua đồ thị nhận thấy hàm Ar hàm Ra có xu hướng giảm góc cắt tăng từ (450 ÷ 530), đạt cực tiểu khoảng góc cắt (53 ÷ 600), sau hàm Ar Ra lại có xu hướng tăng lên Điều giải thích sau: phần động lực học phân tích cấu tạo lưỡi cưa, đặc biệt góc cắt ảnh hưởng lớn đến lực cắt, vận tốc cắt, vận tốc đẩy, thời gian q trình xẻ Góc cắt nhỏ dẫn đến - Phương trình tương quan Ar = 2,848 -0,055v+ 0,0007v2 (9) Hình Ảnh hưởng vận tốc cắt đến chi phí lượng riêng Ar Nhận xét: Qua đồ thị nhận thấy ảnh hưởng vận tốc cắt đến chi phí lượng riêng Ar độ mấp mô bề mặt gia công Ra tuân theo quy luật bậc hai Hàm Ar tăng vận tốc tăng lên, ta có thấy rõ mối quan hệ tỷ lệ thuận vận tốc cắt với hàm chi phí lượng riêng Trong hàm Ra ngược lại vận tốc cắt nhanh thời gian tiếp xúc, cọ xát lưỡi cưa - Phương trình tương quan Ra = 2,289 - 0,0977δ + 0,0007δ2 (8) Hình Ảnh hưởng góc cắt đến độ mấp mơ bề mặt ván thời gian xẻ, chi phí sản suất tăng, đồng thời lưỡi cắt dễ hỏng, gãy Nhưng ngược lại góc cắt lớn chiều sâu cắt lớn chiều dày phoi tăng làm cho độ mấp mô bề mặt tăng b Ảnh hưởng vận tốc cắt v đến chi phí lượng riêng Ar độ mấp mơ bề mặt ván Ra Vận tốc cắt v = 40 ÷ 60 m/s, góc cắt δ = 50o, vận tốc đẩy uc = 0,14 m/s, chiều rộng ván xẻ H = 35 cm Kết phương trình đồ thị tương quan thể hình - Phương trình tương quan Ra = 1,643 -0,054v + 0,0003v2 (10) Hình Ảnh hưởng vận tốc cắt đến độ mấp mô bề mặt ván với gỗ giảm độ mấp mơ bề mặt ván giảm c Ảnh hưởng vận tốc đẩy u đến chi phí lượng riêng Ar độ mấp mô bề mặt ván Ra Thí nghiệm tiến hành với thơng số: Tốc độ đẩy uc = 0,12 ÷ 0,18 m/s, góc cắt δ = 500, vận tốc cắt v = 50 m/s, chiều rộng ván xẻ H = 35 cm Kết phương trình đồ thị tương quan thể hình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 119 Cơng nghiệp rừng - Phương trình tương quan Ar = 4,806 - 38,25uc2 + 113,69uc2 (11) Hình Ảnh hưởng tốc độ đẩy đến chi phí lượng riêng Ar Nhận xét: Qua đồ thị nhận thấy ảnh hưởng tốc độ đẩy đến chi phí lượng riêng Ar độ mấp mô bề mặt ván tuân theo quy luật bậc hai Hàm Ar giảm vận tốc đẩy tăng lên làm giảm thời gian xẻ Trong hàm Ra ngược lại vận tốc đẩy ảnh hưởng tới lực cắt, điều thể rõ nghiên cứu động lực học trình cắt, ảnh hưởng đến hệ đàn hồi máy, lưỡi cưa ảnh hưởng lớn đến mức độ biến dạng dẻo biến dạng đàn hồi bề mặt gia công, làm cho độ nhám thay - Phương trình tương quan Ra = 0,574 - 8,35uc + 42,262uc2 (12) Hình Ảnh hưởng tốc độ đẩy đến độ mấp mô bề mặt ván đổi Khi gia cơng với độ đẩy nhỏ bề mặt gia cơng có độ mấp mơ tế vi giảm, gia cơng với lượng đẩy lớn độ mấp mơ tăng lên d Ảnh hưởng chiều rộng ván xẻ H đến chi phí lượng riêng Ar độ mấp mơ bề mặt ván Ra Thí nghiệm tiến hành với thông số: tốc độ đẩy uc = 0,14 m/s, góc cắt 500; vận tốc cắt v = 50 m/s, chiều rộng ván xẻ H = 20 ÷ 54 (cm) Kết phương trình đồ thị tương quan thể hình - Phương trình tương quan Ar = 3,542 - 0,071.H + 0,0008.H2 (13) - Phương trình tương quan Ra= 0,204 - 0,006H + 0,0001H2 (14) Hình Ảnh hưởng chiều cao mạch xẻ đến chi phí lượng riêng Ar Hình Ảnh hưởng chiều cao mạch xẻ đến độ mấp mô bề mặt ván Nhận xét: Qua đồ thị nhận thấy ảnh hưởng chiều rộng ván xẻ hay đường kính gỗ đến chi phí lượng riêng Ar độ mấp mơ bề mặt ván Ra tuân theo quy luật bậc hai Nhận thấy chiều rộng ván xẻ tăng lên khoảng (20 ÷ 38 cm) hàm Ar giảm đi, chiều rộng ván xẻ tăng khoảng (38 ÷ 50 cm) Ar lại có giá trị nhỏ nhất, sau 120 lại tăng lên Trong hàm Ra tăng chiều rộng ván xẻ tăng Điều giải thích chiều rộng ván xẻ tăng lên dẫn đến tiếp xúc lưỡi cưa gỗ rộng, chiều dày phoi tăng dẫn đến cản ma sát lớn công suất cắt tăng lên làm rung động trình cắt tăng mạnh, ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng độ mấp mơ bề mặt TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 Công nghiệp rừng 3.2 Kết thực nghiệm đa yếu tố Trong nghiên cứu sử dụng gỗ Tần Bì để thực nghiệm, với mức thí nghiệm đa yếu tố tốn náy: Góc cắt δ = (500 ÷ 600), sức căng S0 = (1800 ÷ 2000 (N)), lực cản cắt riêng gỗ kc = 36,15 (N/mm2), đường kính gỗ d = (0,3 ÷ 0,7 m) hay chiều rộng ván xẻ H = (0,2 ÷ 0,5 m), vận tốc đẩy u = (0,12 ÷ 0,16 m/s), vận tốc cắt v = (45 ÷ 55 m/s) Tiến hành thí nghiệm theo ma trận Hartly với số lần lặp lại thí nghiệm m = Đặt X1 dạng mã hàm   S ; kc d X2 dạng mã hàm 2   ; X3 dạng mã hàm   u v a Xác định mơ hình tốn học thực phép tính kiểm tra Sau thực nghiệm sử lý số liệu phần mềm OPT nghiên cứu nhận được: + Hàm chi phí lượng riêng dạng khơng thứ nguyên Y1 = 0,25 + 0,171325 X1 + 0,14 X12 + 0,0702 X2 + 0,0325 X1X2 + 0,035 X22 - 0,05148 X3 - 0,0825 X1X3 + 0,0025 X2X3 + 0,0225 X32 (15) + Hàm độ mấp mô bề mặt gia công dạng không thứ nguyên Y2 = (0,2994 + 0,0096X1 - 0,0192X12 - 0,0104X2 - 0,0176X1 X2 + 0,0536X22 + 0,0266X3 + 0,0063X1 X3 + 0,0073X2X3 - 0,0074X32) 10-3 (16) b Xác định giá trị tối ưu biến X1, X2, X3 Sau xác định phương trình hàm mục tiêu, nghiên cứu tiến hành giải toán tối ưu Giải toán tối ưu đa mục tiêu có nghĩa lúc phải xét đồng thời cực trị nhiều hàm mục tiêu Sau nghiên cứu ưu nhược điểm phương pháp, nghiên cứu chọn phương pháp ưu tiên giá trị cần đạt cho hàm mục tiêu Y2 Bước 1: Sử dụng phần mềm Matlab, áp dụng phương pháp chia lưới miền D thành 68921 điểm, tính giá trị Y1 Y2 công thức (15), (16) điểm chia so sánh cho ta kết quả: Y 1min = 0,17568 X1 = -0,35; X2 = -0,85; X3 = -0,55 Y1Max = 0,853 Y2min = 2,429* 10-4 X1 = -1 ; X2 = 0; X3 = -1 Y2Max = 3,899* 10-4 Bước 2: Lập tốn tối ưu (2) Tìm giá trị X1, X2, X3 D thỏa mãn: Y1  (a)  (b) Y2   (17) Ở cần thỏa mãn điều kiện thực tế: ≥ = 2,429 10 (18) Với 2 thay đổi từ 2,45.10-4 đến 3,9.10-4 Kết tính tốn nhận bảng Bảng Tọa độ X1, X2, X3 điểm làm hàm Y1 có trị nhỏ nhất, ứng với trị mà hàm Y2 < 2 Y1_min X1 * X2 * X3 * 2 2 0,000245 0,00025 0,00027 0,0003 0,00033 0,00036 0,00039 0,2056 -1,00 -0,15 -1,00 0,2020 -1,00 -0,30 -0,95 0,192 -0,85 -0,35 -0,55 0,181 -0,60 -0,50 -0,05 0,1764 -0,45 -0,75 0,35 0,1757 -0,35 -0,85 0,55 0,1757 -0,35 -0,85 0,55 Vậy nghiên cứu lấy 2 = 0,00036, tương ứng có giá trị điểm dừng X1 * = -0,35; X2* = -0,85; X3* = 0,35 đảm bảo yêu cầu tốn Kết tính tốn tìm giá trị tối ưu tham số thực theo phương pháp truy hồi thể bảng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 121 Công nghiệp rừng Bảng Bảng giá trị tối ưu số thơng số cưa vịng thơng số cơng nghệ xẻ gỗ Tần bì Thơng số Ký hiệu Đơn vị Giá trị tối ưu Góc cắt lưỡi cưa δ độ 58 Sức căng ban đầu lưỡi cưa S0 N 1867 Chiều rộng ván xẻ H m 0,44 Đường kính gỗ d m 0,62 Vận tốc đẩy uc m/s 0,123 Vận tốc cắt v m/s 55 Từ ta xác định giá trị chi phí lượng riêng độ mấp mơ bề mặt: Armin = Kc.d.Y1min = 36,15.106.0,62.0,267 = 6,186.106 (N/m) = 1,72 (kWh/m2) Ramin = d Y2min = 0,62 2,78.10-4 = 0,173 (mm) 3.3 Vận hành máy với giá trị tối ưu thông số ảnh hưởng Trên sở số liệu tối ưu xác định với S0 = 1867 (N), uc = 0,123 (m/s), v = 55 (m/s), H = 0,44 (m) hay d = 0,62 (m) δ = 58 (độ) Sau kiểm tra điều kiện thí nghiệm, vận hành máy tiến hành thực nghiệm với 30 thí nghiệm xẻ gỗ Tần bì để lấy số liệu Kết khảo nghiệm số liệu ghi bảng Bảng Kết thực nghiệm theo thông số tối ưu TT Chỉ tiêu đánh giá so sánh Chi phí lượng riêng Ar (kWh/m2) Độ mấp mô bề mặt gỗ xẻ Ra (mm) Nhận xét: Sự sai lệch kết tính theo lý thuyết kết vận hành máy với thông số tối ưu nằm giới hạn cho phép nhỏ 15%, từ kết xác định thông số tối ưu tin cậy được, giá trị tìm thơng số tối ưu cưa vòng đứng dây chuyền xẻ gỗ tự động Biểu thức tính suất theo khối lượng gỗ xẻ sau: bHuc V V   (19) t t Với thơng số tối ưu tính tốn trên, với chiều dày ván xẻ theo yêu cầu b = (15÷ 40 mm), sau q trình tính tốn với chiều dày ván 32 mm suất đạt Πv = 3,12 (m3/h) lớn suất yêu cầu nghiên cứu [Πv] = 3(m3/h) Như giá trị thơng số tính tốn giá trị tối ưu toán KẾT LUẬN Các tham số ảnh hưởng vận tốc cắt v, tốc độ đẩy u, góc cắt δ đường kính gỗ d đến chi phí lượng riêng độ mấp mô bề mặt ván 122 Tính theo lý thuyết 1,72 0,173 Kết thực nghiệm theo thông số tối ưu 1,85 0,189 Sai số (%) 7,03 8,46 xẻ hàm bậc hai theo ma trận Hartly Giá trị tối ưu thông số ảnh hưởng xẻ gỗ Tần bì đến chi phí lượng riêng độ mấp mô bề mặt ván xẻ điều kiện biên mà đề tài giới hạn nghiên cứu là: Sức căng ban đầu S0 =1867 (N), vận tốc cắt v = 55 (m/s), vận tốc đẩy uc = 0,123 (m/s), góc cắt δ = 58 (độ), chiều rộng ván xẻ H = 44 (cm) tương ứng với đường kính gỗ d = 62 (cm) Với thơng số chi phí lượng riêng Ar = 1,72 (kWh/m2) độ mấp mô bề mặt ván xẻ Ramin = 0,173 (mm), tính suất Πv = 3,12 (m3/h) ˃ [Πv] = (m3/h), ta tính suất đạt đảm bảo yêu cầu đặt TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Bỉ (1999), Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội Ngô Kim Khơi (1998), Thống kê tốn học Lâm nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Phạm Văn Lang (1996), Cơ sở lý thuyết đồng dạng, mơ hình phép phân tích thứ nguyên ứng dụng kỹ thuật - điện nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Phạm Văn Lang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Dương Văn Tài (2016), Nghiên cứu, thiết kế, chế TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 Cơng nghiệp rừng tạo dây chuyền thiết bị xẻ gỗ tự động suất -4 m3/h gỗ thành phẩm, Báo cáo Đề tài Khoa học Công nghệ độc lập cấp quốc gia mã số ĐTĐL.CN-10/16, Đề tài (Mã số 16363/2019), Cục Thông tin Khoa học Công nghệ Quốc gia, Hà Nội Dương Văn Tài (2018), Kết nghiên cứu hệ thống xẻ gỗ tự động, Tạp chí Cơng nghiệp Nông thôn số 31, trang 2-8 Đào Quang Triệu (1994), Phương pháp qui hoạch thực nghiệm cực trị tối ưu trình kỹ thuật hệ phức tạp, Trường Đại học Nông nghiệp I, Hà Nội Hồng Việt (2014), Nghiên cứu tối ưu hóa q trình phay bào gỗ, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Lâm nghiệp số 1, trang 65-73 RESEARCH TO OPTIMIZE THE TREATMENT PROCESS OF STANDING SAW IN AUTOMATIC WOODEN LINE Nguyen Thi Luc Vietnam National University of Forestry SUMMARY The article presented the results of research on setting up the optimal mathematical model, in the sawing process on vertical circular saws of automatic sawing lines designed by the state-level project code ĐĐL.CN-10/16, it has been designed, manufactured The study selected parameters, with objective functions and condition function, to solve this optimization problem the paper using the method of uniformity and dimension in experimental research Research results when sawing Ash wood have found the optimal value of some parameters: Initial stress S0 = 1867(N), cutting speed v = 55 (m/s), pushing speed u = 0.123 (m/s), cutting angle δ = 58 (degrees), sawn board width H = 44 (cm) corresponds to wood diameter d = 62 (cm) Then, own energy cost Armin = 1.72 (kWh/m2), surface roughness of sawn board Ramin = 0.173 (mm) and calculate the average productivity to cut Πv = 3.12 (m3/h), thus achieving the required productivity Keywords: Optimum parameters, own energy cost, sawing yield, surface roughness, vertical circular saw Ngày nhận Ngày phản biện Ngày định đăng : 10/5/2022 : 10/6/2022 : 20/6/2022 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ - 2022 123 ... tối ưu nằm giới hạn cho phép nhỏ 15%, từ kết xác định thơng số tối ưu tin cậy được, giá trị tìm thơng số tối ưu cưa vòng đứng dây chuyền xẻ gỗ tự động Biểu thức tính suất theo khối lượng gỗ xẻ. .. giá trị tối ưu số thông số cưa vịng thơng số cơng nghệ xẻ gỗ Tần bì Thơng số Ký hiệu Đơn vị Giá trị tối ưu Góc cắt lưỡi cưa δ độ 58 Sức căng ban đầu lưỡi cưa S0 N 1867 Chiều rộng ván xẻ H m 0,44... 0,0074X32) 10-3 (16) b Xác định giá trị tối ưu biến X1, X2, X3 Sau xác định phương trình hàm mục tiêu, nghiên cứu tiến hành giải toán tối ưu Giải tốn tối ưu đa mục tiêu có nghĩa lúc phải xét đồng