Xác định một số thông số hợp lý của xích cưa khi cưa gỗ bạch đàn (eucalyptus camaldulensis)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐỖ TUẤN ANH XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA XÍCH CƢA KHI CƢA GỖ BẠCH ĐÀN (Eucalyptus camaldulensis) LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐỖ TUẤN ANH XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THƠNG SỐ HỢP LÝ CỦA XÍCH CƢA KHI CƢA GỖ BẠCH ĐÀN (Eucalyptus camaldulensis) Chuyên ngành : Kỹ thuật máy thiết bị giới hoá NLN Mã số : 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH HỮU TRỌNG Hà Nội, 2011 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, suốt thời gian vừa qua nhận nhiều quan tâm giúp đỡ, dẫn nhiều tập thể, cá nhân Nhân dịp cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới: Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Trịnh Hữu Trọng, ThS Phạm Văn Lý dành nhiều thời gian bảo tận tình cung cấp nhiều tài liệu có giá trị Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Sau đại học, Trung tâm thí nghiệm thực hành Khoa Cơ điện Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc giúp đỡ q báu Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Những kết luận văn tính tốn xác, trung thực chưa có tác giả cơng bố Những nội dung tham khảo, trích dẫn luận văn dẫn nguồn gốc Hà Nội, tháng 10 năm 2011 Tác giả Đỗ Tuấn Anh ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC HÌNH iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.1.1 Tình hình nghiên cứu áp dụng cƣa xích 1.1.2 Tình hình nghiên cứu trình cắt gọt gỗ cƣa xích 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.2.1 Tình hình nghiên cứu áp dụng cƣa xích 1.2.2 Tình hình nghiên cứu q trình cắt gọt gỗ cƣa xích 11 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 12 2.2 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 12 2.3 Nội dung nghiên cứu 15 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 15 Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 17 3.1 Phân loại, cấu tạo số thông số kỹ thuật cƣa xích 17 3.1.1 Cấu tạo 18 3.1.2 Bộ phận công tác 19 3.2 Động học q trình cắt gỗ xích cƣa 23 3.3 Lực cắt cơng suất cắt xích cƣa 24 3.4 Chi phí lƣợng riêng suất cắt cƣa gỗ cƣa xích 37 3.4.1 Chi phí lƣợng riêng cƣa gỗ cƣa xích 37 3.4.2 Năng suất cắt cƣa gỗ cƣa xích 38 Chƣơng iii KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 40 4.1 Xây dựng mơ hình thí nghiệm 40 4.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 42 4.2.1 Chuẩn bị gỗ 42 4.2.2 Xác định độ ẩm gỗ 42 4.2.3 Kết tính tốn độ ẩm gỗ làm thí nghiệm 43 4.3 Đo thu thập số liệu 44 4.3.1 Xác định công suất cắt 44 4.3.2 Xác định chi phí lƣợng riêng 44 4.3.3 Xác định suất tuý 44 4.4 Kết thí nghiệm thăm dò 45 4.5 Kết thực nghiệm đơn yếu tố 49 4.5.1 Tiến hành thực nghiệm đơn yếu tố 49 4.5.2 Kết thực nghiệm đơn yếu tố 53 4.6 Kết thực nghiệm đa yếu tố 60 4.6.1 Tiến hành thí nghiệm đa yếu tố 60 4.6.2 Kết thực nghiệm đa yếu tố 66 4.6.3 Xác định phƣơng trình hồi qui hàm chi phí lƣợng riêng 68 4.6.4 Xác định thông số hợp lý 69 4.6.5 Vận hành máy với thông số hợp lý 69 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 70 KẾT LUẬN 70 KHUYẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 3.1 Cƣa xăng Husqvarna 365 17 3.2 Sơ đồ cấu tạo cƣa xăng 19 3.3 Bản cƣa 20 3.4 Cấu tạo xích cƣa 21 3.5 Cấu tạo mắt xích cắt 21 3.6 Sơ đồ nguyên lý làm việc loại cắt 23 3.7 Sơ đồ động học trình cƣa gỗ cƣa xích 24 3.8 Q trình tạo phoi cƣa gỗ 24 3.9 Lực tác dụng lên mũi cắt AB 28 3.10 Lực tác dụng lên mặt trƣớc cạnh cắt AB 30 3.11 Lực tác dụng lên mặt sau cạnh cắt AB 31 3.12 Lực tác dụng lên mặt sau dao cắt 32 4.1 Bộ thí nghiệm xác định tỷ suất lực cắt 40 4.2 Ảnh hƣởng góc mài cạnh bên đến chi phí lƣợng riêng 55 4.3 Ảnh hƣởng góc mài cạnh đáy đến chi phí lƣợng riêng 57 4.4 Ảnh hƣởng gờ giới hạn đến chi phí lƣợng riêng 59 v DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên hình Trang 2.1 Đặc tính lý Bạch Đàn 14 3.1 Thông số kỹ thuật cƣa xăng Husqvarna 365 17 3.2 Lựa chọn bƣớc xích cƣa 22 4.1 Tổng hợp kết phân bố thực nghiệm 48 4.2 Các đặc trƣng phân bố thực nghiệm 48 4.3 Ảnh hƣởng góc mài cạnh bên đến chi phí lƣợng 53 riêng 4.4 Tổng hợp giá trị tính tốn hàm chi phí lƣợng riêng góc mài cạnh bên thay đổi 4.5 Ảnh hƣởng góc mài cạnh đáy đến chi phí lƣợng 56 riêng 4.6 Tổng hợp giá trị tính tốn hàm chi phí lƣợng riêng góc mài cạnh bên thay đổi 4.7 Ảnh hƣởng gờ giới hạn đến chi phí lƣợng riêng 58 4.8 Tổng hợp giá trị tính tốn hàm chi phí lƣợng riêng gờ giới hạn thay đổi 59 4.9 Mã hoá yếu tố ảnh hƣởng 62 4.10 Mã hố thơng số đầu vào 67 54 56 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu 1 2 1 2 1 2 1 2 Δ t u v c P K B H Pm Pt Ps Pp Pb ρ f Q CH y fg θ ξH μ χ y ξ// Nr Nt Not Nc F Tên Góc mài cạnh cắt đáy Góc mài cạnh cắt bên Góc trƣớc cạnh cắt đáy Góc trƣớc cạnh cắt bên Góc sau cạnh cắt đáy Góc sau cạnh cắt bên Góc cắt cạnh cắt đáy Góc cắt cạnh cắt bên Chiều cao gờ giới hạn Bƣớc Tốc độ đẩy Vận tốc cắt Lƣợng ăn dao Lực cắt Lực cản cắt riêng, Công cắt riêng Bề rộng mạch cƣa Chiều cao mạch cƣa Lực tác dụng lên mũi cắt dao Lực tác dụng lên mặt trƣớc dao Lực tác dụng lên mặt sau dao Lực ma sát phoi với thành mạch cƣa Lực ma sát cƣa phoi Bán kính mũi cắt Hệ số ma sát gỗ cƣa Lực cắt theo phƣơng pháp tuyến Hệ số đàn hồi Lƣợng nén gỗ Hệ số ma sát phoi thành bên Hệ số chất tải hầu cƣa Hệ số co gót phoi theo chiều dầy Hệ số Poatx ng Hệ số hao hụt phoi bị cọ sát với thành bên Hệ số đặc trƣng cho tăng áp lực Hệ số co phoi theo chiều dài Chi phí lƣợng riêng Cơng suất tiêu thu Cơng suất khơng tải Cơng suất cắt Diện tích mặt cắt ngang Đơn vị o (Độ) o (Độ) o (Độ) o (Độ) o (Độ) o (Độ) o (Độ) o (Độ) mm mm m/s m/s mm N N/m2; N/m3 m m N N N N N mm N N/cm2 cm Wh/m2 W W W m2 vii Ntt W m mo Cd Đc Ct a n k xmax, S S% R Sk Ex l m ∆% Y Gtt S2max F N e R T Năng suất túy Độ ẩm Khối lƣợng mấu gỗ trƣớc sấy Khối lƣợng mẫu gỗ trạng thái khô kiệt Cầu dao Động Công tắc hành trình Số tổ đƣợc chia Số lần thí nghiệm Cự ly tổ Trị số thu thập lớn nhất, bé đại lƣợng nghiên cứu Sai tiêu chuẩn Hệ số biến động Phạm vi biến động Độ lệch Độ nhọn Số tổ hợp Số lần lặp Sai số tƣơng đối Giá trị trung bình đại lƣợng nghiên cứu Tính đồng theo tiêu chuẩn Kohren Phƣơng sai lớn N thí nghiệm Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Fisher Tổng số thí nghiệm Khoảng biến thiên Hệ số đơn định Giá trị chuẩn Student m2/s % g g ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với tăng trƣởng kinh tế nƣớc nói chung, ngành lâm nghiệp có thay đổi Tài nguyên rừng Việt Nam sau thời gian suy giảm đƣợc phục hồi Theo số liệu diện tích rừng tự nhiên đất lâm nghiệp năm 2010 Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, tổng diện tích đất có rừng tồn quốc 13.797.000 đó, diện tích rừng tự nhiên 10.285.000 giảm 54.305 so với năm 2009, diện tích rừng trồng 3.512.000 tăng 592.462 so với năm 2009 Hiện nay, tình hình diễn biến tài nguyên rừng ngày xấu đi, nhƣng khơng mà nhu cầu sử dụng gỗ giảm mà ngƣợc lại ngày tăng cao Theo tính tốn chuyên gia "Dự thảo chiến lược phát triển lâm nghiệp quốc gia năm 2006-2010" tổng nhu cầu nguyên liệu gỗ gần 22 triệu m3 cần 12 triệu m3 gỗ lớn Bên cạnh đó, việc cung cấp nguyên liệu cho ngành chế biến vấn đề thời Hiện nay, nƣớc có 2000 doanh nghiệp chế biến gỗ, có 300 doanh nghiệp chế biến, xuất trực tiếp, sử dụng 170.000 lao động có lực xuất tăng gấp lần so với năm 2003 Gỗ nguyên liệu để làm hàng xuất nƣớc ta từ năm 2000 trở lại phần lớn phải nhập Theo thống kê tổng cục Hải quan, kim ngạch nhập gỗ nguyên liệu năm 2008 đạt tỷ USD, tăng 6,3% so với năm 2007, dự báo năm 2009 lƣợng gỗ nƣớc đáp ứng 20% nhu cầu Những năm tới tƣơng lai lâu dài, nƣớc có tài nguyên rừng giàu có giới có sách chung bảo đảm cân bảo vệ m i trƣờng phát triển thƣơng mại Vì vậy, việc nhập gỗ nguyên liệu để phát triển tăng trƣởng kim ngạch xuất Việt Nam năm tới gặp kh ng khó khăn Với phát triển nhanh kinh tế, đời sống nhân dân tăng nhanh làm cho nhu cầu gỗ ngày cao Diện tích rừng trồng phát triển mạnh chủ yếu phục vụ cho nhu cầu gỗ nguyên liệu giấy ván nhân 62 xây dựng ma trận thí nghiệm (bảng 4.9) theo ngun tắc thí nghiêm hồn tồn độc lập Bảng 4.9 Mã hoá yếu tố ảnh hƣởng Các yếu tố Mức Mã hóa X1 X2 X3 biến thiên Mức +1 Mức sở Mức dƣới -1 Khoảng biến thiên Tay đòn Sau khí thành lập ma trận thực nghiệm chúng tơi tiến hành tổ chức thí nghiệm b Tiến hành thí nghiệm Tiến hành thí nghiệm theo ma trận lập Sau thực thí nghiệm theo ma trận với số lần lặp lại thí nghiệm m =3, chúng tơi sử dụng chƣơng trình xử lý số liệu đa yếu tố OPT Mỹ đƣợc chép quyền lƣu hành Viện điện nông nghiệp Việt Nam máy vi tính để kiểm tra c ác định mơ hình tốn học Hàm mục tiêu đƣợc biểu thị m hình tốn phƣơng trình hồi quy bậc với dạng chung [14]: k Y =b0 +  b x +  b i l k k i i i  f 1 if xi x f iu yu +  bii xi2 (4.38) i l Trong đó: k – Yếu tố ảnh hƣởng Các hệ số: N b0  yu =a N + u 1 N  X i 1 u 1 (4.39) N bi = e X u 1 iu yu (4.40) 63 N bij = g bii = c X u 1 ui (4.41) X ju y u N  X iu2 yu + u 1 k  i 1 N  X iu yu + N p u 1 y u 1 u (4.42) Trong chƣơng trình máy tính hệ số: a, b, c, d, e, p đƣợc tính sẵn nhờ xác định bo, bi, bii, bij mơ hình tốn học đƣợc xác định d Kiểm tra t nh đồng phương sai Kiểm tra tính đồng phƣơng sai theo tiêu chuẩn Kohren, Gtt ± t s 2b0 (4.48) |bi| > ± t S2bi (4.49) 64 |bij| > ± t S2bij (4.50) |bii| > ± t S2bii (4.51) T- Giá trị chuẩn Student tra bảng thống kê với mức ý nghĩa  = 0,05 bậc tự  = N(m-1) Nếu hệ số bi đƣợc tính theo cơng thức (4.39÷4.42) mà giá trị thỏa mãn điều kiện (4.48 ÷ 4.51) bỏ qua phƣơng trình hồi quy g Kiểm tra t nh tương th ch phương trình hồi quy Sau loại bỏ số hệ số bi khơng có ý nghĩa khỏi mơ hình (4.38) ta đƣợc phƣơng trình hồi qui thực nghiệm Chúng ta cần phải kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher Nếu FttFb mơ hình kh ng tƣơng thích Trong trƣờng hợp để có m hình tƣơng thích chọn giả pháp sau: + Phức tạp hóa mơ hình cách nâng bậc cao + Lặp lại thực nghiệm bậc hai với mức biến thiên thơng số đầu vào nỏ h Tính lại hệ số hồi qui Nếu mơ hình có số hệ số v nghĩa, chúng bị loại bỏ khỏi mơ hình Các hệ số cịn lại liên quan phụ thuộc với chúng cần tính lại Đối với kế hoạch Hartly: + Khi loại bỏ bậc tự b0 hệ số bii ký hiệu bii* bii* = bii + p b a (4.52) Một số số bổ trợ thay đổi theo cần tính lại sau kiểm tra lại hệ số a*=p*= (4.53) 65 d*= d - p (4.54) c*= c (4.55) a + Khi bỏ số m hệ số bii, 1≤m