Tỷ lệ thành khí định mức trong công nghệ chế biến gỗ

Tỷ lệ thành khí định mức trong công nghệ chế biến gỗ

Chơng 1 :Tổng quan

1.1 Mục tiêu đề tài

Xây dựng phơng pháp xác định tỷ lệ thành khí định mức khi xẻ thanh cơ

sở đẻ sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm, làm cơ sở định mức tiêu hao nguyên liệu khi sản xuất ván ghép thanh từ loại gỗ này

1.2 Phạm vi đề tài nghiên cứu:

Loại gỗ keo lá tràm 7- 8 tuổi, ở núi luốt Trờng Đại học Lâm Nghiệp

Loại ván ghép thanh thông dụng không phủ mặt

1.3 Nội dung chủ yếu của đề tài:

- Cơ sở lý luận

- Thực nghiệm

- Kết quả đề tài, kết luận và kiến nghị

1.4 Phạm vi nghiên cứu :

Việc xác định tỷ lệ thành khí định mức, tỷ lệ lợi dụng gỗ trong công nghệ

xẻ, xác định mức tiêu hao nguyên liệu trong chế biến là một việc hết sức cần thiết và quan trọng Nó không chỉ là cơ sở cho chúng ta đánh gía chất lợng công nghệ, năng lực gia công của công nhân, mà còn giúp chúng ta xác định đ-

ợc phơng pháp gia công cần thiết giúp nâng cao tỷ lệ thành khí,nâng cao thành quả lao động ở Trờng Đại học Lâm Nghiệp đã có một số đề tài tốt nghiệp của sinh viên khoa chế biến lâm sản đề cập đến vấn đề nghiên cứu lựa chọn phơng pháp xẻ và xây dựng bản đồ xẻ hợp lý khi xẻ thanh cơ sở cung cấp cho công nghệ ván ghép thanh từ loại gỗ keo lai, keo tai tợng

Keo lá tràm là một trong những loại cây trồng chủ lực hiện nay của

ch-ơng trình 661 Tuy nhiên, nó cha đợc nghiên cứu một cách thấu đáo cả về cấu tạo, tính chất cơ vật lí và sử dụng Chính vì thế, đợc sự cho phép của khoa chế biến lâm sản, và sự hớng dẫn của thầy giáo Nguyễn Phan Thiết chúng tôi đi sâu nghiên cứu về loại gỗ này Đề tài tập trung vào 2 vấn đề chủ yếu :

- Xác định các bớc xác định tỷ lệ thành khí định mức

- Xác định tỷ lệ thành khí định mức khi xẻ thanh cơ sở đẻ sản xuất ván ghép thanh có phủ mặt từ gỗ keo lá tràm

Tỷ lệ thành khí là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá tình hình sản xuất của xí nghiệp sản xuất xẻ, tỷ lệ thành khí do ảnh hởng của nhiều yếu tố khách quan nên đề ra tỷ lệ thành khí định mức.

Nhờ công cụ tính toán thống kê ta có thể xây đợc tỷ lệ thành khí đảm bảo

Kích thớc gỗ tròn: Kích thớc gỗ tròn đợc trng bằng chiều dài và đờng kính Qua nghiên cứu ở nhiều cơ sở sản xuất cho thấy nếu chiều dài càng giảm thì cho tỷ lệ thành khí cao, vì nếu gỗ càng dài thì khả năng xuất hiện bệnh tật càng nhiều Với đờng kính kính gỗ càng lớn thì tỷ lệ thành khí thu đợc càng lớn

do khả năng thu đợc sản phẩm chính nhiều hơn

Hình dạng gỗ tròn ảnh hởng tới tỷ lệ thành khí: Hình dạng gỗ tròn đặc

tr-ng bởi độ cotr-ng, độ thót tr-ngọn, độ bầu dục

+ Độ cong gỗ tròn đợc tính bằng tỷ số giữa độ võng h và chiều dài L

+ Độ bầu dục của gỗ: Độ bầu dục đợc tính bằng tỷ số giữa hiệu đờng kính lớn nhất và đơng kính vuông góc với nó đo trên cùng một tiết diện ngang của gỗ với đờng kính lớn nhất đó

1 2 1

.100

d d E

d

−

=

d1: đờng kính lớn nhất của tiết diện

d2: đờng kính vuông góc của tiết diện

+Độ thót ngọn của gỗ: Là tỷ số giữa hiệu hai đờng kính đầu và cuối của khúc gỗ so với chiều dài của cây gỗ

.100(%)

D d s

L

−

=Trong đó: D: đờng kính đầu gốc của cây gỗ

d:đờng kính đầu ngọn của cây gỗ

+ Bệnh tật gỗ ảnh hởng tới tỷ lệ thành khí: Các loại bệnh tật gỗ tự nhiên:

lợng sản phẩm mà còn làm tỷ lệ thành khí Vớ từng loại bệnh tật của gỗ sẽ có mức độ ảnh hởng khác nhau tới tỷ lệ thành khí Bệnh tật gỗ càng nhiều thì tỷ lệ thành khí thu đợc khi ca xẻ càng thấp Mắt gỗ (Mắt sống và mắt chết) là một khuyết tật của gỗ Số lợng mắt gỗ càng nhiều, kích thớc mắt lớn thì tỷ lệ thành khí thu đợc càng thấp Mỗi loại khuyết tật của gỗ nó lam giảm đáng kể tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng gỗ Các loại khuyết tất này nó ảnh rất khác nhau trong quá trình ca xẻ Vì vậy dạng khuyết tật gỗ mà lựa chọn phơng pháp xẻ cho hợp

lý để thu đợc tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng, hiệu quả kính tế cao nhất

+ Sản phẩm gỗ ảnh hởng tới tỷ lệ thành khí: Nói đến sản phẩm là nói đến quy cách, kích thớc của sản phẩm gỗ có ảnh hởng rất lớn đến tỷ lệ thành khí Bởi vì khi ca xẻ kích thớc sản phẩm không hợp lý thì sẽ làm giảm tỷ lệ thành khí, tăng lợng hao hụt gỗ

+ Máy móc thiết bị ảnh hởng tới tỷ lệ thành khí: Máy móc thiết bị nó hiện ở độ chính xác của công cụ cắt gọt Máy móc có chính xác cao, công cụ cắt tốt thì quá trinh của xẻ sẻ thu đợc sản phẩm tốt, tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng gỗ cao Độ chính xác máy móc thiết bị góp phần làm giảm các khuyết tật của sản phẩm xẻ: Nứt nẻ, nứt đầu gỗ, nứt mặt ván, đầu to,đầu nhỏ, dày mỏng, lem cạnh, độ bằng phẳng của gia công, lợn sóng Công cụ cắt phải đảm bảo yêu cầu về độ sắt, độ mở ca, bóp me, chiều dày lỡi cắt Chiều dầy lỡi cắt quá lớn sẽ làm tăng kích thớc mặt xẻ, làm giảm tỷ lệ tý lệ thành khí, tăng hao hụt gỗ

+ Yếu tố công nghệ ảnh hởng tới tỷ lệ thành khí : Yếu tố công nghệ gồm

có quy trình công nghệ và phơng pháp xẻ( bản đồ xẻ) Quy trình công nghệ không hợp lý, máy móc thiết bị không đảm bảo yêu cầu thì khi ca xẻ tỷ lệ lợi dụng gỗ không cao, chất lợng sản phẩm không đạt yêu cầu Do đó phải có một quy trình công nghệ hợp lý để làm đợc điều đó phải căn cứ vào sản phẩm, yêu cầu chất lợng sản phẩm và tiến độ sản xuất Nhng có một qui trình công nghệ hợp lý mà không có phơng pháp xẻ hợp lý thì tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng sẽ không cao Vì vậy việc lập đợc một bản đồ xẻ hợp lý cho từng khúc gỗ là một yêu cầu cấp thiết ảnh hởng tới tỷ lệ thành khí

Các yếu tố khác ảnh hởng tới tỷ lệ thành khí: Bao gồm trình độ tay nghề công nhân, kỹ thuật xẻ, độ rộng mạch xẻ Độ roongj xẻ càng lớn thì hao hụt

gỗ càng lớn Trình độ tay ng0hề công nhân cao,ổn định thì sản phẩm thu đợc khi ca xẻ sẽ có chất lợng đảm bảo,tỷ lệ thành khí cao, năng suất lao động đợc nâng lên

2.2 Các phơng pháp xác định tỷ lệ thành khí định mức:

2.2.1 Phơng pháp thống kê bình quân:

Qua điều tra khảo sát thực tế đẻ có đợc giá trị tỷ lệ thành khí định mức với các điều kiện tơng của các cơ sở sản suất khác, trên cơ sở đó xác địng tỷ lệ thành khí định mức cho cơ sở mình

Phơng pháp này thực hiện theo hai bớc:

Bớc 1: Đi thực tế các xởng xẻ có điều kiện tơng tự (máy móc thiết bị điều kiện sản phẩm) để xác định tỷ lệ thành khí định mức

Pđm = f(d, l, s, α )

2.2.2 Xác định tỷ lệ thành khí bằng phơng pháp hệ số:

+ Tỷ lệ thành khí thực tế : Đợc tính bằng thể tích khối lợng gỗ xẻ đem chia cho tổng thể tích khối lợng thể tích gỗ tròn đa vào xẻ ta đợc tỷ lệ thành khí thực tế của cơ sở sản xuất

+ Tỷ lệ thành khí định mức: Đem tỷ lệ thành khí thực tế nhân với các hệ số ảnh hởng đến tỷ lệ thành khí qua tính toán thống kê ta đợc tỷ lệ thânh khí định mức cho cơ sở sản xuất So sánh tỷ lệ thành khí thực tế với tỷ lệ thành khí định mức cho ta phân tích đợc tình hình sản xuất tốt hay xấu của cơ sở sản xuất đó

Hệ số ảnh của đờng kính gỗ tròn: Khi xác định ảnh hởng bởi đờng kính gỗ tròn

ta phải cố định các yếu tố khác Giả sử có một khối lợng gỗ với các số liệu sau:

k

k H k

2 1

k H k

n n

k H k

=

Từ đó ta có: k1 = H1.kk ; k2 = H2.kk; k3 = H3.kk

Nếu gọi thể tích gỗ xẻ thu đợc là Q1, Q2, Qn thì theo công thức tính tỷ lệ thành khí ta có:

n n

i i

H v

H v

kn.df: Tỷ lệ thành khí thứ do ảnh hởng của đờng kính và độ cong gỗ tròn

kn.df: Là tỷ lệ thành khí nào đó lấy trong số tỷ lệ thành khí k i df làm chuẩn Nh vậy tỷ lệ thành khí khi đờng kính và độ cong thay đổi sẽ là:

Trong đó các hệ số Hd, Hc, gọi là hệ số ảnh hởng của đờng kính và độ cong gỗ tròn đến tỷ lệ thành khí tổng quát khi tính toán tới các yếu tố khác nh, mục,mọt,

độ thót ngọn, qui cách sản phẩm ta dùng công thức chung sau để tính toán các

hệ số ảnh hởng

1

x 1

.

n

i i i n i i

H v H

Để ghép các thanh thành phần theo kirllop có một số cách ghép sau:

+ Ghép đối xứng vòng năm theo phơng tiếp tuyến

+ Ghép đối xứng vòng năm theo phơng xuyên tâm

+ Ghép các thanh thành phần theo kiểu ngón:

2.3.2 Các yếu tố ảnh hởng tới công nghệ sản xuất ván ghép thanh

Có rất nhiều yếu tố, liên quan đến đề tài nghiên cứu, chúng tôi chỉ xem xét đến một số yếu tố :

đối với một số loại gỗ phải lựa chọn một loại keo và chế độ ép sao cho phù hợp với từng loại gỗ.

2.3.2.2 Độ ẩm gỗ:

Trong quá trình dán dính, dung môi từ dung dịch keo chủ yếu thông qua con đờng khuếch tán vào bề mặt gỗ và xung quanh vì thế gỗ có dộ ẩm tăng lên Trong thực tế dung môi bay hơi ra ngoài là rất ít Phần giữa mối dán hầu

nh không bay hơi, nếu độ ẩm gỗ cao làm đọng dung môi trong màng keo cản trở quá trình hình thành mối gián, làm giảm cờng độ gián dính Vì vậy trong công nghệ ván ghép thanh độ ẩm của gỗ sau khi sấy là 8 – 10%

2.3.2.3 Kích thớc thanh cơ sở:

Kích thớc thanh cơ sở sử dụng trong ván ghép thanh phụ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm và khẳ năng tận dụng gỗ của từng, vùng từng nhà máy Nừu kích thớc thanh cơ sở nhỏ sẽ hạn chế đợc khuyết tật do gỗ tự nhiên gây ra: Mắt, mục, nứt Khẳ năng tận dụng gỗ cao sự chênh lệnh khối lợng thể tích giữa các thanh không lớn nên mức độ co ngót giữa các chiều nhỏ, chất lợng ván ghép đồng đều và ổn định hơn Nhng kích thớc thanh nhỏ chi phí tạo thanh lớn, hao hụt gỗ nhiều, tốn keo

Theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ kích thớc thanh cơ sở của ván ghép thanh dùng cho hàng mộc đợc chia nh sau:

Chiều rộng thanh 20, 22, 25, 30, 35, 40, 45, 55 (mm)

Chiều dày thanh 8, 10, 12, 14, 16, 19, 20, 45 (mm)

Để thu đợc yêu cầu, chất lợng sử dụng gỗ cũng nh nâng cao khẳ năng tận dụng

gỗ, chúng tôi chọn kích thớc thanh cơ sở nh sau:

+ Cách xẻ hình quạt: Đây là cách xẻ đợc thực hiện trên 1/4 tiết của cây gỗ

Phơng pháp này có khả năng thu đợc lợng gỗ xuyên tâm cao nhng

nh-ợc điểm lớn nhất là khó cố định gỗ, cần có công cụ chuyên dùng đặc biệt trong quá trình xẻ vì vậy đây cũng là một phơng pháp xẻ cho những loại sản phẩm có yêu cầu đặc biệt

+ Cách xẻ hình cung:

[a]

Bằng cách xẻ hình cung chúng ta cũng thu đợc ván xuyên tâm, pnơng pháp này cũng đợc thực hiện trên nửa tiết diện hình tròn của cây gỗ

Giả sử miền ABCD là miền cho phép xẻ ván xuyên tâm ta phải xác

định miền cho phép Z, phải thoả mãn điều kiện cho trớc α ≥[ à]

Ta có:

Vì Z1 là khoảng giữa hai đờng trung tâm tấm ván ngoài cùng nên thực

tế khoảng cách lợi dụng gỗ hay chiều rộng của miền cho phép z Là:

Nếu xẻ xuyên tâm cho một phần của nửa hình tròn

Miền cho phép tính theo công thức :

Trong đó: Z = Z1 + e

Z: Chiều rộng thực tế của miền xẻ Z

Z1: Chiều rộng miền xẻ ( khoảng cách tâm của hai tấm ván )

Là phơng pháp xẻ mà sản phẩm thu đợc tất cả đều là ván cha sạch bìa,

xẻ theo phơng pháp này rất linh động trong sản xuất, nhất là nguyên liệu có nhiều bệnh tật, có điều kiện nâng cao tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng gỗ tuy nhiên phơng pháp này bộc lộ một số nhợc điểm: Chi phí để rọc rìa các tấm ván tơng đối lớn, quy cách kích thớc chiều rộng ván không thống nhất nên gây khó khăn cho khâu cơ giới hoá và tự ddộng hoá

2.4.1.3 Phơng pháp xẻ hộp:

Là các phơng pháp mà các sản phẩm thu đợc đa số đã rạch rìa, cạnh, phơng pháp này áp dụng để xẻ ván, xẻ hộp Nó phù hợp với quy mô xởng vừa và lớn, để cơ giới hoá và tự động hoá quy cách sản phẩm đảm bảo chính xác, có khả năng nâng cao năng suất lao động và tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng gỗ Nhng phơng pháp này kém linh động, với những loại gỗ có hình dạng phức tạp, không ổn định Trong quá trình xẻ khó loại bỏ đợc khuyết tật ra khỏi sản phẩm, khả năng tận dụng gỗ cao

2.4.2 Bản đồ xẻ

Bản đồ xẻ có một vị trí quan trọng trong quá trình xẻ Nó cũng ảnh ởng tới tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng gỗ Một bản đồ xẻ chỉ phù hợp với một khúc gỗ với đờng kính, độ cong, độ thót ngọn Vì vậy lập bản đồ xẻ đúng, phù hợp với từng khúc gỗ là một yêu cầu cấp thiết

h-2.5 Lý thuyết qui hoạch thực nghiệm đa yếu tố

Đây là phơng pháp tổ chức tiến hành thí nghiệm bằng cách thực hiện các bài toán kế tiếp nhau

• Gia công số liệu thí nghiệm.

2.5.1 Xây dựng nội dung thí nghiệm:

Khi chọn đợc các tham số đầu vào, ta chọn vùng biến thiên của các biến đầu vào

Xi min <Xi <Xi max (I = 1,2,3, ,n)

Các giá trị Xi min, Xi max thờng đợc xác định từ những điều kiện, công nghệ, nguyên vật liệu, kinh tế kỹ thuật trong thực nghiệm, phơng pháp

đo và thiết bị đo tơng ứng với Xi đó

Giá trị cố định của yếu tố thứ i trong một thí nghiệm gọi là mức của yếu tố ấy Trong các mức khác nhau của yếu tố i quan trọng nhất là mức cơ

số Xio (mức không) Sau cùng là chọn khoảng biến thiên Li của biến thứ i Quan trọng nhất là mức không và phải lớn hơn đáng kể so với sai số của dụng cụ đo yếu tố ấy

Khoảng biến thiên:

Các mức biến thiên của biến trong thí nghiệm đợc biểu diễn ở dạng mà với cách đặt:

Trong đó: Xi là dạng mã, xi là dạng thực, mức xio là mức cơ sở, li là khoảng biến thiên của biến thứ i

Theo cách biểu diễn này, mức trên cần biến là Xi max = +1; mức dới là

Quá trình này đợc tiến hành theo hai bớc:

Lập hàm hồi quy ở dạng mã

Y = f(x1, x2, x3, xn)

Chuyển hàm hồi quy về dạng thực nhờ phép biến đổi

Sau khi xác định đợc phơng trình tơng quancác hệ số của phơng trình

ta tiến hành kiểm tra các số liệu

2.5.5 Các phép kiểm tra:

+ Kiểm tra tính đồng nhất của các phơng sai

Giá trị này tra bảng

+ Kiểm tra mức độ ảnh hởng của các yếu tố

Kiểm tra tính có ý nghĩa của các hệ số

Bi ≥ SbiT

Trong đó: B là trị tuyệt đối của hệ số bi

Sbi lµ hÖ sè cña ph¬ng sai t¬ng øng víi hÖ sè bi

T lµ gi¸ trÞ Studen (tra b¶ng)

+ KiÓm tra tÝnh t¬ng thÝch cña m« h×nh theo tiªu chuÈn Fisher Fp < Fb

3.1.1.1 Tính toán kích thớc phôi của thanh:

Nguyên liệu cung cấp cho quá trình xẻ thanh cơ sở là gỗ tròn keo lá tràm Kích thớc thanh sau khi đã đánh nhẵn (đã qua gia công gồm sấy, bào,

ữ 1.5 (mm) và lơng d cho công đoạn đánh nhẵn mỗi mặt là 0.1 ữ 0.2 (mm)

Nh vậy lợng d gia công cho mỗi bề mặt là 1.7 (mm) Để đảm bảo cho chất ợng bề mặt cho mỗi thanh chúng tôi chọn lợng d do gia công cho mỗi bề mặt của thanh là: ∆S2 = ∆B2 = ∆L2 = 2.0 (mm)

l-+ Hao hụt do sấy: Lợng co rút do sấy chỉ xẩy ra khi có sự thay đổi của

bão hoà nên lợng co rút tăng lên Đối với gỗ mà chúng tôi đang nghiên cứu là loại gỗ lõi giác không phân biệt, là loại gỗ mọc nhanh rừng trồng, tính chất cơ lý thấp Vì vậy tỷ lệ co rút theo các chiều xuyên tâm và tiếp tuyến của nó không theo một tỷ lệ nào Do đó chúng tôi chọn co rút theo các chiều là lớn nhất để đảm bảo độ chính xác khi gia công chế biến

Co rút theo chiều tiếp tuyến 7 ữ 9%, ta lấy 9%

Co rút theo chiều xuyên tâm 3 ữ 5%, ta lấy 5%

Co rút theo chiều dài gỗ < 1%, ta lấy 1%

Vậy lợng co rút theo các chiều là:

Vậy kích thớc thanh khi xẻ là:

3.1.1.2 Điều tra các cấp đờng kính của gỗ thực nghiệm:

Tiến hành điêù tra gỗ keo lá tràm ở Núi luốt trờng ĐHLN, với độ tuổi

từ 7 ữ 10 năm tuổi có các đờng kính thu đợc nh sau:

d1 = 19.9 , d2 = 20.28 , d3 =18.16, d4 =20.18, ,

d6 = 20, d7 = 14.32, d8 = 15.28, d9 = 14

Việc tạo thanh cơ sở đợc thực hiện trên máy ca vòng nằm và máy ca

đĩa xẻ dọc Quá trình xẻ đợc thực hiện với ba cấp đờng kính gỗ:

d1 = 14 (cm), d2 = 17 (cm)., d3 = 20 (cm)

Với các góc: α1 =400,, α2 =500, α3 =600

Thoả mãn điều kiện: 350< α< 650

3.1.2 Các bớc xác định tỷ lệ thành khí định mức dựa vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm:

Tỷ lệ thành khí định mức đợc xác định dựa vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm theo các bớc sau:

Căn cứ vào mục đích và yêu cầu của đề tài, chúng tôi chọn phơng pháp

bố trí thực nghiệm là phơng pháp thực nghiệm đa yếu tố và từ những phân tích đánh giá u, nhợc đIểm của từng phơng pháp xẻ và yêu cầu của chất lợng thanh cơ sở chúng tôI chọn phơng pháp xẻ bán xuyên tâm và bán tiếp tuyến