Luận văn thạc sĩ 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 THƠNG 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 THƠNG 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 HĨA NƠNG - 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 ngồi quốc doanh chiếm 70% với tổng cơng suất chế biến khoảng triệu m3/năm Giá trị xuất nhờ vào khơng 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 tốn "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 ngun 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 mơ 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 thơng 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 ngồi 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 tở ng hơ ̣p và xây dựng hồn 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 Ngun lý cấu tạo, tính cơng 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 cơng trình sâu nghiên cứu động học, động lực học q trình gia cơng Điển hình cơng 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 mơ hình hóa tối ưu hóa q trình cơng nghệ gia cơng 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 cơng trình tiếng tối ưu hóa q 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) Ơng đã đưa mơ ̣t sớ 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 q trình cắt gỗ, chi phì cơng suất máy móc sử dụng vào việc cắt gỗ đồng thời tìm thơng số tối ưu cơng 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 mơ hình hóa nghiên cứu lý thuyết Nhiều mơ hình đưa số đáng lưu ý mơ 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 “Cơng 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 cơng suất tn 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 cơng – gỗ keo rừng trồng Việt Nam đề cập nhiều cơng trình tác giả như: Bùi Đình Tồn (2002), Phó Đức Sơn (2004), Đặng Trần Minh (2006) Một số vấn đề miêu tả toán học q trình gia cơng 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 cơng 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 tốn học q trình gia cơng 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 cơng nghệ máy q trình xẻ gia cơng 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 tốn, 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 ... 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 THƠNG SỐ TỚI CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VÀ NĂNG SUẤT CẮT KHI XẺ DỌC... thực luận văn tốt nghiệp với đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng số thơng 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. .. 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