Nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số tới chi phí năng lượng riêng và năng suất cắt xẻ dọc gỗ tai tượng bằng cưa đĩa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP BÙI VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ TỚI CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ NĂNG SUẤT CẮT KHI XẺ DỌC GỖ KEO TAI TƯỢNG BẰNG CƯA ĐĨA LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP BÙI VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ TỚI CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ NĂNG SUẤT CẮT KHI XẺ DỌC GỖ KEO TAI TƯỢNG BẰNG CƯA ĐĨA CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HÓA NÔNG - LÂM NGHIỆP Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS TRỊNH HỮU TRỌNG Hà Nội, 2011 -1- ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần đây, quan tâm Đảng Nhà nước ngành công nghiệp chế biến lâm sản không ngừng phát triển, tốc độ tăng trưởng khoảng 30% tạo thành mạng lưới với nhiều ngành, nhiều thành phần kinh tế tham gia gồm 1.200 doanh nghiệp, doanh nghiệp nhà nước chiếm 26,7%, liên doanh vốn nước 3,3%, doanh nghiệp quốc doanh chiếm 70% với tổng công suất chế biến khoảng triệu m3/năm Giá trị xuất nhờ vào không ngừng tăng nhanh, năm 1996 đạt 60,5 triệu USD, năm 1998 đạt 108,1 triệu USD, năm 2000 đạt 219,3 triệu USD, năm 2002 đạt 435 triệu USD, năm 2004 đạt 1,12 tỷ USD, năm 2005 đạt 1,6 tỷ USD Ngành lâm nghiệp đóng góp cho kinh tế quốc dân khoảng 1,4% Theo tính toán "Dự thảo chiến lược phát triển lâm nghiệp quốc gia năm 2006 - 2010 " từ 2010 - 2015 năm nước ta phải nhập khoảng triệu m3; từ năm 2015 - 2020 năm nhập khoảng triệu m3 Chính vậy, để phát triển bền vững ngành chế biến lâm sản, đạt tiêu xuất 2,1 tỷ USD vào năm 2020 cần phải tăng lực sản xuất lâm nghiệp để trì trung bình 70÷80% khả tự cung cấp nguyên liệu gỗ từ rừng trồng rừng tự nhiên quản lý bề vững Ở nước ta, máy cưa đĩa loại thiết bị gia công gỗ quen thuộc, chúng nhập từ nhiều nước khác giới máy cưa đĩa đa dạng chủng loại Những năm gần đây, số sở chế tạo máy lâm nghiệp, xưởng khí chế tạo thành công số loại cưa đĩa thương hiệu cưa đĩa Việt Nam chưa thức hầu hết máy có thị trường dựa thiết kế mẫu máy nhập nội Cùng với phát triển nhanh ngành chế biến, đời sống kinh tế nhân dân tăng nhanh làm cho nhu cầu gỗ ngày cao Mặc dù, diện tích rừng trồng phát triển mạnh đáp ứng phần nhu cầu gỗ nguyên liệu giấy ván nhân tạo -2- Cưa đĩa thiết bị chủ yếu dây chuyền sơ chế chế biến gỗ Kể từ máy cưa đĩa giới chế tạo vào cuối kỷ XV Cho đến có hàng triệu máy cưa đĩa đời với cải tiến khác sử dụng rộng rãi xưởng sơ chế gỗ xưởng chế biến gỗ với quy mô khác Để thiết kế mới, cải tiến sử dụng hợp lý máy cưa đĩa cần phải nghiên cứu cách nghiêm túc, khoa học Nhưng chưa đươc quan tâm mức nên chưa có nhiều nghiên cứu cắt gọt gỗ Việt Nam Với ý tưởng trên, đồng ý Ban giám hiệu trường Đại Học Lâm Nghiệp, khoa Sau đại học tiến hành thực luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số tới chi phí lượng riêng suất cắt xẻ dọc gỗ keo tai tượng cưa đĩa” Mục đích đề tài xác định mức độ quy luật ảnh hưởng tham số cấu tạo công nghệ máy cưa đĩa đến tiêu chi phí lượng riêng suất cắt gỗ keo tai tượng Kết đề tài tài liệu cần thiết cho trình sử dụng hiệu thiết bị, xây dựng chế độ sử dụng hợp lý cho máy cưa đĩa -3- Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ MÁY CƯA ĐĨA VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình nghiên cứu nước Quá trin ̀ h cưa xẻ gỗ là quá triǹ h gia công gỗ bằ ng ho ̣c Cùng với sự phát triể n gia công gỗ bằ ng ho ̣c, lý thuyế t cắ t go ̣t gỗ đã đời và phát triể n không ngừng Những người có công viê ̣c xây dựng và phát triể n lý thuyế t cắ t go ̣t gỗ phải kể đế n các nhà bác ho ̣c Xô Viế t như: Giáo sư I.A Time, giáo sư P.A Aphanaxiev, kỹ sư Denpher, giáo sư M.A Đêsevôi, giáo sư C.A Voskrexenski, giáo sư A.L Bersatski, … Lý thuyế t cắ t go ̣t gỗ sâu nghiên cứu về lực phát sinh trình gia công gỗ bằ ng ho ̣c, công suấ t của thiế t bi,̣ chi phí cho viê ̣c cắ t gỗ, … là những đa ̣i lươ ̣ng quan tro ̣ng, làm sở cầ n thiế t cho viêc̣ tính toán thiế t kế và sử du ̣ng hơ ̣p lý các thiế t bi gia ̣ công gỗ Năm 1933, giáo sư tiế n si ̃ M.A Đêsevôi đã tổ ng hơ ̣p và xây dựng hoàn chin̉ h lý thuyế t cắ t go ̣t gỗ, năm 1939, ông cho đời cuố n sách “Kỹ thuật gia công gỗ” Đây là mô ̣t công triǹ h lớn bao gồ m các vấ n đề về lý thuyế t và kinh nghiê ̣m thực tế gia công gỗ mà thế giới lúc đó chưa có công trình nghiên cứu tương tự nào đời Vào thâ ̣p niên 70 của thế kỷ XX, lý thuyế t cắ t go ̣t gỗ ngày càng được hoàn chỉnh, những công trình nghiên cứu mới về cắ t go ̣t của các giáo sư: A.L Berơsatski, C.A Vơtcrexenski, E.G Ivanopski đã đời Lực phát sinh quá trình gia công gỗ bằ ng ho ̣c được nghiên cứu đầ y đủ và chính xác Nguyên lý cấu tạo, tính công nghệ máy chế biến gỗ nói chung, máy cưa đĩa nói riêng nhà khoa học tiếng như: F.M Manros, A.E Grube, H.B Makovski,… nghiên cứu sâu, rộng [33], [24], [27], [28] Nhằm không ngừng nâng cao khả làm việc lưỡi cưa đĩa, nhiều công trình sâu nghiên cứu động học, động lực học trình gia công Điển hình công trình U.M Stakhiev, A.A Sanhikov [28], [31] -4- Nghiên cứu máy thiết bị chế biến gỗ nhà khoa học Mkovski N.V, Aliabiev V.I, … [32], [33], [27] rõ chi phí lương riêng tiêu quan đánh giá chất lượng máy thiết bị Chi phí lượng riêng biểu thị hoàn thiện kỹ thuật hay mức độ lương yêu cầu việc sử dụng khai thác sản phẩm Vấn đề mô hình hóa tối ưu hóa trình công nghệ gia công gỗ với phương pháp luận đại, nghiên cứu cắt gọt gỗ nhà khoa học, giáo sư A.A Piziurin, M.S.Rozenblit tập chung nghiên cứu với nhiều công trình tiếng tối ưu hóa trình sản xuất [30] Ở mô ̣t số nước công nghiê ̣p phát triể n, gia công gỗ bằ ng ho ̣c cũng được nghiên cứu, tiêu biể u các công trình nghiên cứu của các tác giả sau: - HJORTH.H, Máy gia công gỗ Bruxen, 1937 - Kiviaa E, Lực cắ t go ̣t gia công gỗ Hesinki, 1950 - Barkas WV, Nguyên lý gia công gỗ London, 1932 - Patronsky LA, Những vấ n đề về dao cắ t My,̃ 1953 - Norman.C.Franz, Phân tích quá triǹ h cắ t gỗ My,̃ 1957 Norman.C.Franz sau nghiên cứu cắ t thẳ ng ̣c thớ ba loa ̣i gỗ Sugar pine (Pinus Lamberticana Dougl), Yelow birch (Betula alleghaniensis Britt), White as (Fraximus Americana L) đă ̣c trưng cho ba loa ̣i gỗ (Gỗ lá kim vùng ôn đới, gỗ lá rô ̣ng ma ̣ch phân tán và gỗ lá rô ̣ng ma ̣ch phân bố theo vòng năm) Tác giả đã nghiên cứu chúng với tổ ng cô ̣ng 378 điề u kiêṇ khác nhau, với ba cấ p đô ̣ ẩ m (1,5%, 3,5%, và đô ̣ ẩ m baõ hòa), cấ p chiề u dày phoi (0,002; 0,005; 0,010; 0,015; 0,020; 0,025; và 0,030 inch), góc cắ t trước (50, 100, 150, 200, 250, 300) Ông đã đưa mô ̣t số kế t luâ ̣n quan tro ̣ng sau đây: - Quá trình cắ t go ̣t đươ ̣c đă ̣c trưng bởi ba da ̣ng cắ t go ̣t bản - Các công cu ̣ hin ̀ h thành tương ứng với da ̣ng phoi Do vâ ̣y công suấ t cầ n thiế t cho viêc̣ tách bỏ vâ ̣t liê ̣u phu ̣ thuô ̣c vào hình da ̣ng phoi -5- - Qúa trin ̀ h hiǹ h thành phoi phu ̣ thuô ̣c vào đă ̣c tính của gỗ và thông số hình ho ̣c cắ t - Viê ̣c hình thành phoi đô ̣c lâ ̣p với vâ ̣n tố c cắ t - Góc trước và chiề u dày vế t cắ t ảnh hưởng đế n viê ̣c hình thành phoi - Các lực ma sát phu ̣ thuô ̣c vào loa ̣i gỗ và đô ̣ ẩ m của gỗ ít quan ̣ đế n đô ̣ nhám bề mă ̣t của dao vì các vế t mài song song với chiề u chuyển đô ̣ng của phoi Giá tri cu ̣ ̉ a ̣ số ma sát tương đố i đô ̣c lâ ̣p với góc trước và chiề u dày phoi Mă ̣c dù đã có nhiề u tài liêụ nghiên cứu về gia công gỗ băng học, chúng ta chưa có nhiề u những nghiên cứu chuyên sâu, những thông tin mô ̣t cách có ̣ thố ng về cắ t go ̣t gỗ ở những nước tư bản có nề n công nghiêp̣ phát triể n Mục đích nghiên cứu cắt gọt gỗ xác định lực phát sinh trình cắt gỗ, chi phì công suất máy móc sử dụng vào việc cắt gỗ đồng thời tìm thông số tối ưu công cụ cắt để thiết kế, chế tạo sử dụng cách tốt nhất: suất cao, chi phí lượng thấp Quá trình cắt gọt gỗ xẩy phức tạp, đòi hỏi phải mô hình hóa nghiên cứu lý thuyết Nhiều mô hình đưa số đáng lưu ý mô hình giáo sư A.L.Berosatxki đề xướng [19] Ông cho cạnh cắt đường thẳng mà đuờng cong có bán kính ρ Trong cắt phân chia phoi phôi gỗ xẩy điểm xa bán kính ρ theo phương chiều vận tốc cắt, quỹ đạo đường mặt phân cách X – X Phía mặt phân cách khu vực I, phía mặt phân cách khu vực II gọi mặt trước Tại lực tương hỗ xem đồng tập chung theo phương định, lực tác dụng lên mặt trước gồm lực pháp tuyến lực ma sát Tại vùng II mặt sau dao cắt chịu tác dụng lớp gỗ đàn hồi, tác dụng áp lực gây lực -6- ma sát Bằng lý thuyết giáo sư A.L.Berosatxki xác định lực cắt, công suất cắt, tỷ suất lực cắt, tỷ suất công cắt,… 1.2 Tình hình nghiên cứu nước Do nhiề u nguyên nhân khác nhau, nên những nghiên cứu bản về gia công gỗ bằ ng ho ̣c ở nước còn ̣n chế , tiêu biể u là mô ̣t số công triǹ h nghiên cứu của các tác giả xác định tỷ suất lực cắt số loại gỗ Việt Nam như: Đinh, Lim, Sáu sau cắt ngang gỗ Sến sau xẻ dọc - Hoàng Nguyên (1968), “Nghiên cứu ảnh hưởng của mô ̣t số yế u tố đế n lực và đô ̣ tù của xẻ gỗ Viêṭ Nam bằ ng cưa so ̣c” - Nguyên Văn Minh (1956), “Gia công gỗ Viê ̣t Nam” Công nghệ, kỹ thuât xẻ gỗ phục vụ sản xuất đồ gỗ đươc tác giả Trần Ngọc Thiệp, Nguyễn Phan Thiết đề cập nhiều giáo trình “Công nghệ xẻ” Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến chi phí lương riêng tỷ suất dăm băm gỗ keo tai tuợng máy BX – 444”, năm 2001 thạc sĩ Phạm Văn Lý [8] góc mài β, tốc độ cắt v ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng tỷ suất dăm tuân theo quy luật hàm bậc 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 thạc sĩ Nguyễn Mạnh Hoạt [6] kết luận ảnh hương góc mài dao tới chi phí công suất tuân theo quy luật hàm bậc Đề tài “Nghiên cứu sử dụng cưa xăng để chặt hạ số loại tre thuộc chi Dendrocalamus miền bắc việt”, năm 2005 tiến sĩ Dương Văn Tài [10] kết luận ảnh hưởng góc mài cạnh cắt tỷ suất lực cắt tuân theo quy luật hàm bậc Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến tỷ suất lực chất lượng sản phẩm xẻ sở từ gỗ keo tai tương (Acaciamangium) -7- máy cưa đĩa Џ – 6”, thạc sĩ Phạm Văn Quảng [13] kết luận tốc độ cắt v có ảnh hưởng lớn đến tiêu tỷ suất lực chất lượng sản phẩm Liên quan đến tính chất đối tượng gia công – gỗ keo rừng trồng Việt Nam đề cập nhiều công trình tác giả như: Bùi Đình Toàn (2002), Phó Đức Sơn (2004), Đặng Trần Minh (2006) Một số vấn đề miêu tả toán học trình gia công gỗ, phân tích đặc tính lực xẻ gỗ cưa vòng TS Hoàng Viê ̣t đề cập chuyên đề nghiên cứu khoa học [17, 18] Các thiết bị gia công gỗ nói chung TS Hoàng Viê ̣t giới thiệu “Máy và thiế t bi ̣chế biế n gỗ” NXB Nông nghiệp (2003), Hà Nội Vấn đề miêu tả toán học trình gia công gỗ giới TS Hoàng Viêṭ đề cập chuyên đề nghiên cứu, giảng dành cho học viên cao học [16] Tóm lại: Trên thế giới có nhiề u nghiên cứu về gia công gỗ bằ ng ho ̣c, các nghiên cứu này tương đố i ̣ thố ng và ngày càng đươ ̣c hoàn chỉnh Ở nước ta, việc nghiên cứu về gia công gỗ bằ ng ho ̣c chưa quan tâm nhiều Ngoài ra, ở nước ta vâ ̣t liêụ gỗ có tính chấ t khác so với ở nước ngoài và từng loa ̣i gỗ khác thì tính chấ t cũng khác nhau, đó các yế u tố ảnh hưởng đế n quá trin ̀ h gia công gỗ bằ ng ho ̣c cũng khác Vì vâ ̣y, cầ n thiế t có những nghiên cứu mô ̣t cách cu ̣ thể và có ̣ thố ng về gia công gỗ bằ ng ho ̣c ở các loa ̣i vâ ̣t liêụ gỗ khác nhau, nhấ t là các loa ̣i gỗ thông du ̣ng Từ đó thiế t kế hoă ̣c cải ta ̣o du ̣ng cu ̣ gia công, kỹ thuâ ̣t gia công, … nhằm tăng suất lao động, cải ta ̣o điều kiện làm việc công nhân 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn vấn đề nghiên cứu - Ý nghĩa lý luận: + Xác định tính công nghệ máy trình xẻ gia công gỗ + Xác định định lượng ảnh hưởng số yếu tố đến chi phí lượng riêng suất cắt xẻ dọc gỗ máy cưa đĩa làm sở cho tính toán, thiết kế, cải tiến sử dụng máy hợp lý -8- - Ý nghĩa thực tế: + Định hướng cho sở sản xuất sử dụng máy cưa đĩa để xẻ gỗ keo tai tượng nói riêng loại gỗ có cấu tạo tính chất cơ, lý giống gỗ keo tai tương nói chung máy cưa đĩa đảm bảo nâng cao hiệu kinh tế sở giảm chi phí lượng đáp ứng yêu cầu chất lương sản phẩm + Xác định thông số tối ưu chế độ cắt máy cưa đĩa xẻ dọc gỗ keo tai tượng máy cưa đĩa từ giảm chi phí điện năng, tăng suất cắt máy cưa đĩa - 75 - Se2 = 3,2003 S2 = 3,27083 m=3 Y  68,964 Thay vào ta tiń h đươ ̣c: R2 = 0,8712 KL: Như vâ ̣y ta có: R2 = > 0.75 mô hình được coi là hữu ích sử du ̣ng 4.2.3.2 Chuyển phương trình hồi qui hàm mục tiêu dạng thực Trên sở thay giá trị mã hóa: xi =( X i - X )/ ei vào phương trình hồi quy 4.9; 4.10 Như ta có: X  40  0,1X  10 X  50 x2   0,1X  10 X 6 x1   0.5 X  x1  Thay ký hiệu x1 bằ ng β, x2 bằ ng v, x3 bằ ng u, ta dùng phần mềm OPT tìm phương trình dạng thực hàm sau: Nr =328,874 - 2,907 β + 0,065 β2 - 6,096v - 0,040v.β + 0,062v2 -14,377u - 0,133 β.u + 0,156v.u + 1,216u2 (4.8) 4.2.3.4 Xác định mô hình toán thực phép tính kiểm tra với suất túy Ntt Bảng 4.10 Tổng hợp giá trị xử lý hàm suất túy No Y1 Y2 Y3 Ytb Y_ Yost 25,40 26,20 26,04 25,879 27,526 1,646 25,29 24,96 25,11 25,120 26,446 1,326 25,00 26,20 26,04 25,746 26,945 1,198 25,18 25,00 25,33 25,168 26,883 1,713 - 76 - 49,58 49,02 49,58 49,390 48,176 -1,218 48,08 48,34 48,21 48,210 47,507 -0,703 48,08 48,34 48,21 48,210 47,379 -0,831 49,30 47,81 49,58 48,895 47,730 -1,150 37,63 37,88 38,13 37,880 36,694 -1,186 10 37,80 37,88 37,88 37,852 37,059 -0,794 11 37,63 37,31 37,80 37,582 36,650 0,930 12 37,63 38,38 37,63 37,882 36,830 -1,050 13 49,30 47,81 49,58 48,895 52,799 3,902 14 38,13 37,63 38,04 37,935 32,051 -5,882 15 37,80 38,89 38,55 38,411 39,359 0,946 16 37,55 37,80 37,55 37,635 39,350 1,726 17 38,13 38,04 38,04 38,071 39,359 1,289 Tiêu chuẩn Kohren Gtt = 0,2749 Tiêu chuẩn Kohren tra bảng Gb= 0.3760 Gtt Tb Giá tri:̣ Tb với α =0.05; φ=N(n-1)=34 tra bảng là: Tb=2.02 Như vâ ̣y các hế số sau có nghiã : b00; b11; b22; b30; b33 các ̣ số còn la ̣i không có nghiã Nhưng viê ̣c bỏ ̣ số nào đó là vầ n đề cầ n xem xét Theo [5] chúng quyế t đinh ̣ không bỏ ̣ số nào để tiêṇ cho viêc̣ tìm giá tri tố ̣ i ưu mục {} + Kiể m tra tính tương thích của mô hiǹ h Ftt= 1,6890 < Fb = 3.07 (Vâ ̣y mô hình là tương thích) + Kiể m tra khả làm viê ̣c của mô hình R2   Trong đo: m( N  K * )S  N (m 1)se2 N m (Yu  Y )2  N (m  i)Se2 u 1 N = 17 K = 10 Se2 = 1,9310 S2 = 3,261695 m=3 Y  38,167 Thay vào ta tính được: R2 = 0,865 KL: Như vậy ta có: R2= > 0.75 mô hình được coi là hữu ích sử dụng - 78 - 4.2.3.5 Chuyển phương trình hồi qui hàm mục tiêu dạng thực Trên sở thay giá trị mã hóa: xi =( X i - X )/ ei vào phương trình hồi quy 4.9; 4.10 Như ta có: X  40  0,1X  10 X  50 x2   0,1X  10 X 6 x1   0.5 X  x1  Thay ký hiệu x1 bằ ng β, x2 bằ ng v, x3 bằ ng u, ta dùng phần mềm OPT tìm phương trình dạng thực hàm sau: Ntt = 56,195 – 2,135β + 0,025 β2 - 2,609v + 0,002v.β + 0,025v2 + 26,815u + 0,004β.u - 0,002v.u - 2,015u2 (4.10) 4.3 Xác định giá trị tối ưu thông số , v u Bước 1: Tìm giá trị cực trị hàm Y1 theo phương trình (4.7): Y = 58,6276 – 5,6230X1+ 6,46X21 –5,3287X2 – 4,0475X2X1 + 6,2484X22 + 5,3323X3 – 2,6642X3X1 + 3,113X3X2 + 4,8634X23 Thực đạo hàm riêng phương trình (4.9) theo biến X 1, X2 X3 ta hệ phương trình: Lấ y đa ̣o hàm riêng cho từng biế n số và cho ta có ̣ phương trình: →  Y1  5,6230  12,92x1  4,0474x2  2,6642x3    x1  Y1  5,328  4,0475x1  12,4968x2  3,113x3    x2  Y1  5,3323  2,6642x1  3,113x2  9,7268x3    x3 12,92x1  4,0474x2  2,6642x3  5,6230   4,0475x1  12,4968x2  3,113x3  5,328  2,6642x  3,113x  9,7268x  5,3323  Với sự trơ ̣ giúp của máy tính để giải ̣ phương trình: (4.11) - 79 - Ta có các ma trâ ̣n: 12,9200 -4,0475 -2,6642 A= -4,0475 12,4968 3,1125 -2,6642 3,1125 9,7268 0,0885 0,0246 0,0164 A-1= 0,0246 0,0938 -0,0233 0,0164 -0,0233 0,1147 5,62 B= 5,33 -5,33 X = A-1xB X1= 0.5412 X2= 0,762 X3= - 0,644 Thay giá trị X1,X2,X3 vào phương trình Y1 ta có giá tri ̣của lượng riêng là: Y1 = 57,508 (Wh/m2) Bước 2: Tìm giá trị cực trị hàm Y2 (4.10): Thực đạo hàm riêng phương trình (4.9) theo biến X1, X2 X3 ta hệ phương trình phương trình ta có giá trị tối ưu là: Y = 56,195 – 0,2630X1+ 2,4547X21 - 0,1633X2 + 0,2379X2X1 + 2,5086X22 + 11,4293X3 + 0,0863X3X1- 0,0371X3X2 - 8,061X23 Lập hệ phương trình giải hệ phương trình với vế phải không,  Y1  0,2630  4,9094x1  0,2379x2  0,0863x3    x1  Y1  0,16334  0,2379x1  5,0172x2  0,0371x3    x2  Y1  11,4293  0,0863x1  0,0371x2  16,122x3    x3 X1 = 0,0394; X2 = 0,0359 ; X3 = 0,7091 Thay giá trị X1, X2, X3 vào Y2 ta có Y2min = 36,808 - 80 - Bước 3: Lập hàm tỷ lệ cực trị tối ưu 1  Y1 Y1  Y1 57,508 Ta có : 1 =0,973–0,0934X21+0,10725X2X1-0,0885X2–0,0672X2X1 + 0,10725X22 + 0,08853X3 – 0,0442X3X1 + 0,05168X3X2 + 0,08072X23 Với 2  Y1 Y2  Y1 36,808 (4.12) (4.13) Ta có : 2= 0,976081- 0,00715X1+ 0,0666689X21+ 0,00444X2- 0,006463X2X1+ 0,068153X22+ 0,1475X3+ 0,002345X3X1- 0,00101X3X2 - 0,21897X23 (4.14) Hàm tổng quát:  = 1 + 2:  = 1.8647 - 0,0137X1+ 0,1274X21 - 0,0085X2 - 0,0123X2X1+ 0,1302X22 (4.15) +0,4319X3 - 0,0045X3X1+ 0,0019X3X2 + 0,4183X23 Thực đạo hàm riêng phương trình (4.20) theo biến X1, X2 X3 ta hệ phương trình:  Y1  0,0137  0,2396x1  0,0926x2  0,0456x3    x   Y1  0,0926  0,0705x1  0,2302x2  0,0565x3 (4.16)   x   Y1  0,1258  0,0454x1  0,0565x2  0,215x3    x  Giải hệ phương trình (4.16) với vế trái không ta nghiệm sau: X1 = 0,0428; X2 = 0,0343; X3 = 0,5164 Thay giá trị X1, X2, X3 vào , 1, 2 ta được: min = 1,99 1min = 0,90748 - 81 - 2min = 1,0107 1min + 2min = 0,90748+ 1,0107 = 1,9855 Bước 4: Xác định giá trị thực thông số ảnh hưởng Từ giá trị X1, X2, X3 nhận ta tìm giá trị thực xi (theo (4.11)):  = 40,428 độ; v = 50,343 m/s; u = 6,52 m/ph Thay giá trị , v, u vào phương trình dạng thực (4.8 4.10) ta được: Nr ≡ Y1min = 59,93 w.h/m2 Ntt ≡ Y2min = 36,786 cm2/s 4.4 Vận hành máy với giá trị tối ưu thống số ảnh hưởng Trên sở số liệu tính toán mục (?) ta có giá trị tối ưu của cưa đĩa là: β (độ) = 40,428 v (m/s) = 50,343 u (m/ph) = 6,50 Để thuâ ̣n tiê ̣n cho quá trình gia công và tổ chức thí nghiê ̣m, chúng cho ̣n các giá tri ̣tố i ưu của cưa đĩa là:  (độ)= 40 v (m/s)= 50 u (m/ph)= 6,50 Sau kiểm tra mô hin ̀ h thí nghiê ̣m tiến hành kiểm tra gỗ, thiết bị đo và cho máy làm việc để lấy số liệu - 82 - Bảng 4.10: Kết khảo nghiêm xử lý với gia trị tối ưu TT 10 11 12 13 14 15 ∑ Y1 56.10 55.37 54.50 55.55 55.25 55.67 58.87 53.46 55.15 57.67 55.65 53.27 54.71 53.05 58.53 832.8 Y1-Y1tb 0.580 -0.150 -1.020 0.030 -0.270 0.150 3.350 -2.060 -0.370 2.150 0.130 -2.250 -0.810 -2.470 3.010 S2 0.336 0.022 1.040 0.001 0.073 0.023 11.223 4.244 0.137 4.623 0.017 5.062 0.656 6.101 9.060 42.618 Y2 41.24 40.45 41.56 39.21 38.54 39.65 36.89 40.22 41.35 42.31 38.67 39.88 41.21 38.55 38.98 598.7 Y2-Y2tb 1.326 0.536 1.646 -0.704 -1.374 -0.264 -3.024 0.306 1.436 2.396 -1.244 -0.034 1.296 -1.364 -0.934 S2 1.758 0.287 2.709 0.496 1.888 0.070 9.145 0.094 2.062 5.741 1.548 0.001 1.680 1.860 0.872 30.21036 Theo tài liệu [5] số lượng quan trắc cần thiết để kết tin tưởng xác định công thức nc t tb s 2 Trong đó: tb tiêu Student tra bảng phụ thuộc vào độ tin cật P số lượng quan trắc n P= 0,95;  = 0,05 S: phương sai thí nghiệm : Sai số tuyệt đối Với kết thu phụ bảng 4.10 Số lượng quan trắc cần thiết để kết có độ tin cậy 95% với sai số tuyê ̣t đố i lớn nhấ t là: = 2,1382 - 83 - 4.4.1 Hàm chi phí lượng riêng Y1 (Nr bảng 4.10.) Ytb  S2  832,8  55,52 15 Y  Ytb2  1,4899  n 1 Tra bảng chỉ tiêu Student φ = 0.05 ta có: τb =2.10 nct = nct  012 x3,0442  3,336 3,352 Số thí nghiệm thực n = 15 nct Với số liệu thu thập đủ đảm bảo với độ tin cậy 95%.Chi phí lươ ̣ng riêng tính toán: Nrtt = 59,93 (Wh/m2) Chi phí lươ ̣ng riêng thực nghiê ̣m: Nrtn = 55,52 (Wh/m2) 4.4.2 Hàm chi suất Y2 (Ntt bảng 4.10.) Ytb  S2  543,61  36,24 15 Y  Ytb2  0,529  n 1 Tra bảng chỉ tiêu Student φ = 0.05 ta có: τb =2.10 nct = nct  012 x0,5292  0,69 1,312 Số thí nghiệm thực n = 15 nct Với số liệu thu thập đủ đảm bảo với độ tin cậy 95% Chi phí suất tin ́ h toán: Ntttt = 36,786(cm2/s) Chi phí suất thực nghiê ̣m: Ntttn = 36,24 (cm2/s) Nhận xét: Sự sai lệch không đáng kể, giá trị tối ưu tính toán thực nghiệm chấ p nhận - 84 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI ̣ Kết luận Sau thời gian làm việc khẩn trương với tinh thần cố gắng hết sức, với hướng dẫn sát hiệu giảng viên hướng dẫn khoa học Tiến sĩ Trịnh Hữu Trong, Th.S Phạm Văn Lý, tham gia tận tình, có hiệu đồng nghiệp Khoa Cơ điện Công trình Trường ĐH Lâm nghiệp trình đo đếm, khảo nghiệm sử lý số liệu đến thực thành công đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số tới chi phí lượng riêng suất cắt xẻ dọc gỗ keo tai tượng cưa đĩa” đạt mục tiêu đề đề tài là: Xác định mô ̣t số yế u tố kỹ thuật của cưa đĩa ảnh hưởng đến suất chi phí lượng riêng xẻ dọc gỗ dọc gỗ keo tai tượng, từ đó xác định các thông số sử du ̣ng cưa đĩa hơ ̣p lý nhằm tăng suất lao động giảm giá thành Sau thời gian nghiên cứu quá triǹ h xẻ dọc gỗ bằ ng cưa đĩa chúng có mô ̣t số kế t luâ ̣n sau: Trong điề u kiêṇ cưa đĩa làm viê ̣c bình thường (đảm bảo phương trình đô ̣ng ho ̣c, đảm bảo đô ̣ sắ c của răng) thì suấ t thuầ n túy chỉ phu ̣ thuô ̣c nhiều vào tố c đô ̣ đẩ y cưa (ở phương trình 4.10) Cũng điề u kiê ̣n làm viê ̣c bình thường ảnh hưởng của góc mài đế n chi phí lươ ̣ng riêng là ít Do vâ ̣y nên sử du ̣ng góc mài cắt ca ̣nh đáy là: β = 400 sẽ thuâ ̣n lơ ̣i cho quá trình cắt Sự ảnh hưởng của ba yế u tố : tố c đô ̣ đẩ y cưa u, góc mài cắ t ca ̣nh bên β, tốc độ cắt v đế n chỉ tiêu quan tro ̣ng (chí phí lươ ̣ng riêng) tuân theo quy luâ ̣t hàm bâ ̣c hai Với phương trình hồ i quy có da ̣ng sau: Nr =328,874 - 2,907 β + 0,065 β2 - 6,096v - 0,040v.β + 0,062v2 14,377u - 0,133β.u + 0,156v.u + 1,216u2 (4.8) - 85 - Ntt = 56,195 – 2,135β + 0,025 β2 - 2,609v + 0,002v.β + 0,025v2 + 26,815u + 0,004β.u - 0,002v.u - 2,015u2 (4.10) Trong ba yế u tố ảnh hưởng thì vận tốc đẩy có mức ảnh hưởng lớn nhấ t đế n chí phí lươ ̣ng riêng vì các ̣ số của nó ở phương trình hồi quy có ý nghiã nhiề u hơn, còn hai yế u tố tố c đô ̣ cắt và góc mài β có mức đô ̣ ảnh hưởng nhỏ Những giá tri ̣tố i ưu của ba yế u tố ảnh hưởng xác đinh ̣ đươ ̣c là: β (độ)= 40,428 V (m/s)= 50,343 u (m/ph)= 6,50 Với các giá tri ̣ này sẽ cho chi phí lươ ̣ng riêng thấ p nhấ t Giá tri ̣ chi phí lươ ̣ng riêng xác đinh ̣ đươ ̣c bằ ng mô hình hồ i quy là: Nrmin = 59,93 wh/m2 Giá tri ̣năng suất túy cha ̣y máy với các thông số tố i ưu là: Nttmax = 36,78(cm2/s) Kế t quả này đã đươ ̣c kiể m chứng qua quá trình tiế n hành thí nghiê ̣m Luâ ̣n văn đã sử du ̣ng phương pháp quy hoa ̣ch thực nghiê ̣m để xác đinh ̣ ảnh hưởng của mô ̣t số yế u tố chính đế n chi phí lươ ̣ng riêng và suấ t thuầ n túy Đấ y là phương pháp nghiên cứu thực nghiê ̣m mới, đó toán ho ̣c giữ vai trò tích cực Chính vì vâ ̣y, khố i lươ ̣ng thí nghiêm ̣ đươ ̣c giảm xuố ng tính khoa ho ̣c và đô ̣ chiń h xác của luâ ̣n văn không hề giảm Kiến nghị Từ những kế t luâ ̣n chúng còn có mô ̣t số kiế n nghi ̣sau: + Khi xẻ gỗ (Gỗ keo tai tượng) bằ ng cưa đĩa, với các loa ̣i cưa có tốc độ cắt có công suất từ 3,5 đến 4,5 kw thì nên dùng loa ̣i cưa có tốc độ: v = 50 m/s, góc mài khoảng: β1 = 400 và tố c đô ̣ đẩ y cưa khoảng: u = 6,5 m/ph + Nế u xẻ gỗ có kích thước lớn thì sẽ tâ ̣n du ̣ng đươ ̣c công suấ t của máy tố t - 86 - + Phải thường xuyên mài sắ c cưa sẽ đem la ̣i suấ t cao hơn, đồ ng thời giảm đươ ̣c chi phí lươ ̣ng, tăng suất Do ̣n chế về thời gian và nô ̣i dung của mô ̣t luâ ̣n văn tố t nghiê ̣p nên đề tài còn chưa nghiên cứu đươ ̣c ảnh hưởng của các nhân tố khác: lực đẩ y cưa, đô ̣ ẩ m của gỗ, tính chấ t lý của gỗ, loa ̣i gỗ,… đế n suấ t và chi phí lươ ̣ng riêng suất cắt chă ̣t ̣ gỗ rừng trồ ng bằ ng cưa đĩa Nế u tiế p tu ̣c đươ ̣c nghiên cứu thêm thì giá tri ̣khoa ho ̣c và thực tiễn của đề tài còn nâng lên nữa Chúng hy vo ̣ng kế t quả của đề tài này sớm đươ ̣c áp du ̣ng vào công viêc̣ sản xuấ t, nghiên cứu - 87ii - MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN:………………….…………………………………… …….i MỤC LỤC:…………………… ……….…………………… ……….… ii CÁC DANH CAC KY HIỆU:……………….………… …… …… ….v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU:…………….……… ….… ….… ….viii DANH MỤC HÌNH:……………………………… ………………… ix ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ MÁY CƯA ĐĨA VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn vấn đề nghiên cứu Chương MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2.2 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu 10 2.3 Phương pháp nghiên cứu 10 2.3.1 Lựa chọn phương pháp nghiên cứu 10 2.3.2 Xác định thông số cần đo 12 2.4 Tiến hành công tác chuẩn bị 14 2.4.1 Chế tạo khung khảo nghiêm 14 2.4.2 Thiết bị đo 16 2.5 Tiến hành thực nghiệm đơn yếu tố 17 2.5.1 Đánh giá tính đồng phương sai 17 2.5.2 Kiểm tra mức độ ảnh hưởng yếu tố 18 2.5.3 Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố để tiến hành phân tích dự báo cần thiết 19 2.5.4 Kiểm tra tính tương thích mô hình hồi quy 19 - 88 iii- 2.5.5 Xây dựng đồ thị ảnh hưởng yếu tố đầu vào đến thông số đầu 21 2.6 Tiến hành thực nghiệm đa yếu tố 21 2.6.1 Chọn phương án quy hoạch thực nghiệm lập ma trận thí nghiệm 22 2.6.2 Tiến hành thí nghiệm 23 2.6.3 Xác định mô hình toán học 26 2.6.4 Kiểm tra tính đồng phương sai 26 2.6.5 Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số hồi qui 27 2.6.6 Kiểm tra tính tương thích phương trình hồi quy 27 2.6.7 Tính lại hệ số hồi qui 28 2.6.8 Kiểm tra khả làm việc phương trình hồi qui 29 2.6.9 Chuyển phương trình hồi quy dạng thực 29 2.6.10 Xác định giá trị tối ưu yếu tố đầu vào hàm mục tiêu 30 Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 32 3.1 Cấu tạo (hình 3.1 cấu tạo cưa đĩa) 32 3.1.1 Bộ phận công tác 32 3.1.2 Bộ phận puly dây đai 33 3.1.3 Cơ cấu nâng hạ bàn cưa 34 3.1.4 Hệ thống điện 34 3.2 Nguyên lý hoạt động 34 3.3 Tính nhiệm vụ cưa đĩa dây chuyền sản xuất 34 3.3.1 Tính kỹ thuật cưa đĩa 34 3.3.2 Nhiệm vụ cưa đĩa dây chuyền sản xuất 34 3.4 Động học trình cắt dọc cưa đĩa 35 3.4.1 Động học trình cắt cưa đĩa 35 3.4.2 Lực tác dụng lên mũi cắt 37 3.4.3 Lực tác dụng lên mặt sau cưa Ps , Qs 39 3.4.4 Lực tác dụng lên mặt trước cưa Pt, Qt 41 3.4.5 Lực tác dụng lên cạnh bên cưa 43 3.4.6 Lực ma sát thành bên ván xẻ lên mặt bên cưa Pr 44 3.4.7 Lực ma sát phoi hầu cưa với thành bên ván xẻ Pr 45 3.4.8 Lực ma sát phoi khoảng khe hở thành bên ván lên cưa Pb 50 3.5 Quá trình xẻ gỗ cưa đĩa xẻ dọc 51 3.6 Những nhân tố ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng 52 3.6.1 Khái niệm chi phí lượng riêng 52 3.6.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng 52 3.7 Năng suấ t xẻ dọc gỗ cưa đĩa 56 2.8 Kết luận 57 -iv 89 - Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 59 4.1 Kết thực nghiệm đơn yếu tố 59 4.1.1 Ảnh hưởng góc mài (β) đến chi phí lượng riêng Nr suất túy Ntt 59 4.1.2 Ảnh hưởng vận tốc cắt (v) đến chi phí lượng riêng Nr suất túy Ntt 63 4.1.3 Ảnh hưởng vận tốc đẩy (u) đến chi phí lượng riêng Nr suất túy Ntt 67 4.1.2 Kết luận 71 4.2 Kế t quả thực nghiê ̣m đa yếu tố 71 4.2.1 Chọn vùng nghiên cứu giá trị biến thiên yếu tố ảnh hưởng 71 4.2.2.Thành lập ma trận thí nghiệm 72 4.2.3.Tiến hành thí nghiệm theo ma trận kế hoạch trung tâm hợp thành 4.3 Xác định giá trị tối ưu thông số , v u 78 4.4 Vận hành máy với giá trị tối ưu thống số ảnh hưởng 81 4.4.1 Hàm chi phí lượng riêng Y1 (Nr bảng 4.10.) 83 4.4.2 Hàm chi suất Y2 (Ntt bảng 4.10.) 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI 84 ̣ Kết luận 84 Kiến nghị 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP BÙI VĂN THIỆN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ TỚI CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ NĂNG SUẤT CẮT KHI XẺ DỌC... chi phí lượng riêng suất cắt xẻ dọc gỗ keo tai tượng cưa đĩa Mục đích đề tài xác định mức độ quy luật ảnh hưởng tham số cấu tạo công nghệ máy cưa đĩa đến tiêu chi phí lượng riêng suất cắt gỗ. .. mài) đến suất túy Ntt xẻ dọc gỗ cưa đĩa * Mục tiêu đề tài xác định chế độ cắt tối ưu xẻ dọc gỗ, nhằm giảm chi phí lượng riêng tăng suất xẻ dọc gỗ keo tai tương cưa đĩa 2.2 Đối tượng nghiên cứu phạm