Xác định tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng (dendrocalamus membra naceus) bằng cưa đĩa

i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm việc khẩn trương, nghiêm túc, đề tài tơi hồn thành Nhân cho phép bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới tất người giúp đỡ thời gian qua Xin cảm ơn: Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Lê Tấn Quỳnh, 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, đồng nghiệp 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 tơi 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 năm 2011 Tác giả Đỗ Thị Hạnh ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn i Mục lục ii Tài liệu tham khảo iii Phụ lục iii Danh mục ký hiệu iv Danh mục hình vẽ v Danh mục bảng vi ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam Chương MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 10 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 10 2.2.1 Khái quát chung tre luồng (Dendrocalamus membra – naceus) 10 2.2.2 Phân loại, cấu tạo số thông số kỹ thuật cưa đĩa 19 2.3 Nội dung nghiên cứu .23 2.4 Phương pháp nghiên cứu 23 Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 25 3.1 Động học trình cắt vật liệu cắt cưa đĩa 25 3.2 Công suất tỷ suất lực cắt cưa vật liệu cắt cưa đĩa 36 3.2.1 Xác định công suất cắt .36 3.2.2 Xác định tỷ suất lực cắt 36 3.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến tỷ suất lực cắt 37 iii 3.3.1 Khái niệm tỷ suất lực cắt 37 3.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ suất lực cắt 38 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 43 4.1 Xây dựng mơ hình thí nghiệm 43 4.1.1 Các thiết bị thí nghiệm 43 4.1.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 46 4.2 Thu thập xử lý số liệu .49 4.3 Kết nghiên cứu .50 4.3.1 Trường hợp đĩa cưa có bước tiêu chuẩn, cưa có gằn hợp kim cứng 50 4.3.2 Trường hợp đĩa cưa có cưa cắt ngang 60 4.3.3 Hệ số điều chỉnh điều kiện cắt thay đổi 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC iv DANH MỤC KÝ HIỆU Not: Công suất tiêu thụ điện không tải Nt: Công suất tiêu thụ điện có tải ∆N: Cơng suất cắt K: Tỷ suất lực cắt K : Tỷ suất lực cắt lý luận Pc: Lực cắt u: Tốc độ đẩy vật liệu cắt v: Vận tốc cắt đĩa cưa M: Giá trị trung bình σ: Sai số quân phương δ: Khoảng sai lệch V: Hệ số dao động P: Độ xác thí nghiệm r: Hệ số tương quan v DANH MỤC HÌNH VẼ TT Tên hình 2.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy cưa đ 2.2 Dạng tiết diện ngang lưỡi cưa 2.3 Dạng cưa cắt ngang 3.1 Lực tác dụng lên mũi cắt AB 3.2 Lực tác dụng lên mặt trước cạnh cắt AB 3.3 Lực tác dụng lên mặt sau cạnh cắt AB 3.4 Lực tác dụng lên mặt sau dao 3.5 Sơ đồ trình làm việc cưa 4.1 Bộ thí nghiệm xác định tỷ suất lực cắt 4.2 Đồng hồ đo tốc độ HT-3100 4.3 Luồng 4.4 Cân điện tử 4.5 Tủ sấy Memmert 4.6 Mẫu luồng để xác định độ ẩm 4.7 Biểu đồ tương quan Kh/W 4.8 Biểu đồ tương quan Kh/T 4.9 Biểu đồ tương quan Kh/δ 4.10 Biểu đồ tương quan Kn/W 4.11 Biểu đồ tương quan Kn/T 4.12 Biểu đồ tương quan Kn/δ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang TT 2.1 17đến lực cắt Bảng xét ảnh hưởng tuổi tre 2.2 17 Bảng hệ số kể đến loại tre luồng 2.3 Bảng thông số kỹ thuật cưa23đĩa 4.1 45 Thông số đồng hồ đo HT-3100 4.2 Tổng hợp giá trị tỷ suất lực50căt độ ẩm 4.3 Bảng tính hệ số tương quan (r)51 độ ẩm (W (Kh) tham số phương trình hồi quy 53 4.4 Kết tính K h lý luận 4.5 54 thời gian th Bảng tổng hợp tỷ suất lực cắt 4.6 Bảng tính hệ số tương quan (r)54 thời gian cắt (Kh) tham số phương trình hồi 56 4.7 Bảng tính trị số lý luận K h 4.8 Tổng hợp giá trị tỷ suất lực57cắt góc cắ 4.9 Bảng tính hệ số tương quan (r)57 góc cắt δ cắt (Kh) tham số phương trình hồi 59 4.10 Bảng tính trị số lý luận K h 4.11 Tổng hợp giá trị tỷ suất lực60căt độ ẩm 4.12 Bảng tính hệ số tương quan (r)61 độ ẩm (W (Kn) tham số phương trình hồi quy 62 4.13 Kết tính K n lý luận 4.14 63 thời gian th Bảng tổng hợp tỷ suất lực cắt 4.15 Bảng tính hệ số tương quan (r)64 thời gian cắt (Kn) tham số phương trình hồi 4.16 Bảng tính trị số lý luận 65 vii 4.17 Tổng hợp giá trị tỷ suất lực cắt góc cắt thay đổi 66 4.18 Bảng tính hệ số tương quan (r) góc cắt δ (rad) tỷ suất lực 67 cắt (Kn) tham số phương trình hồi quy a b 4.19 Bảng tính trị số lý luận 69 4.20 Tổng hợp giá trị awhcủa cưa cắt ngang 71 4.21 Tổng hợp giá trị ath cưa cắt ngang 71 4.22 Tổng hợp giá trị aδh cưa cắt ngang 71 4.23 Tổng hợp giá trị awn cưa gắn hợp kim 72 4.24 Tổng hợp giá trị atn cưa gắn hợp kim 73 4.25 Tổng hợp giá trị aδn cưa gắn hợp kim 73 ĐẶT VẤN ĐỀ Sau hai mươi năm thực đường lối đổi mới, Việt Nam có thay đổi sâu sắc toàn diện mặt kinh tế xã hội Cùng với tăng trưởng kinh tế nói chung, ngành lâm nghiệp có thay đổi Tài nguyên rừng phong phú đa dạng Việt Nam sau thời gian suy giảm phục hồi Năm 2003 đạt tỷ lệ che phủ 36,1% diện tích lãnh thổ, rừng tự nhiên: 10.004.709 chiếm 82,7% rừng trồng: 2.089.809 chiếm 17,3% 3 Tổng trữ lượng gỗ 782 triệu m , rừng tự nhiên: 751,4 triệu m chiếm 96% rừng trồng 30,6 triệu m chiếm 4% Diện tích rừng trồng hàng năm không ngừng tăng lên, từ năm 1999 đến tăng bình quân 69.000 ha/năm tương đương 0,9% độ che phủ tồn quốc Trong đó, có khoảng 8.400.766 nghìn tre nứa, hàng năm đưa vào khai thác khoảng 50.000 (FAO 2003) Trong dây chuyền chế biến tre luồng việc cắt ngang tre luồng cưa đĩa sử dụng phổ biến Cưa đĩa thiết bị chủ yếu dây chuyền sơ chế chế biến gỗ Kể từ máy cưa đĩa giới chế tạo vào cuối thể kỷ XV nay, 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 Ở nước ta, có nhiều cơng trình nghiên cứu cưa đĩa, tập trung vào việc khảo nghiệm, đánh giá hiệu kinh tế cưa đĩa cắt gọt gỗ Cắt gọt gỗ nhiều nhà khoa học nghiên cứu từ lâu tương đối hồn thiện, nghiên cứu cắt gọt tre cịn nhiều hạn chế Cho đến nay, chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu cưa tre luồng cưa đĩa Tỷ suất lực cắt yếu tố quan trọng trình cắt gọt, sở để xác định lực cắt công suất cắt Đây yếu tố quan trọng góp phần để thiết kế sử dụng cưa cách hợp lý Vì vậy, nghiên cứu vấn đề sở khoa học để tính tốn thiết kế, sử dụng công cụ cách hợp lý Với lí trên, đồng ý Khoa Đào tạo sau Đại học, thực đề tài: "Xác định tỷ suất lực cắt cưa ngang tre luồng (Dendrocalamus membra - naceus) cưa đĩa" nhằm góp phần làm sở khoa học cho việc thiết kế cải tiến lựa chọn chế độ làm việc hợp lý cưa đĩa chế biến tre luồng Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình nghiên cứu giới Q trình gia cơng cắt gọt tre luồng nguyên lý coi giống với ngun lý cắt gọt gỗ, tre luồng có cấu tạo bó mạch gỗ Chúng khác tính chất lý vật liệu gia cơng Vì vậy, nghiên cứu gia cơng cắt gọt tre luồng kế thừa vận dụng phương pháp kết nghiên cứu gia công cắt gọt gỗ Quá trình cưa gỗ trình gia công gỗ học Cùng với phát triển gia công gỗ học, lý thuyết cắt gọt gỗ đời phát triển không ngừng Những người có cơng việc xây dựng phát triển lý thuyết cắt gọt gỗ phải kể đến bác học Xô Viết giáo sư I.A Time, giáo sư P.A Aphanaxiev, kĩ sư Denpher, giáo sư M.A Đêsevôi, giáo sư C.A.Voskrexenski, giáo sư A.L Bersatski, nhà bác học Đức H.Brune, G.Andrews, G.Kolman; Phần Lan E.Kivima, Mỹ B M Makenji Tổng hợp công trình nhà khoa học nêu cho thấy nghiên cứu cắt gọt gỗ theo ba hướng sau: Hướng thứ nhất: dùng phương pháp tốn để phân tích, nghiên cứu tượng xảy trình cắt gọt gỗ Giải tốn thuận tốn nghịch cơng nghệ gia công gỗ sở Đây hướng khó, địi hỏi kiến thức rộng, nhiều lĩnh vực rộng, phù hợp với trình gia công gỗ - Hướng nghiên cứu thứ hai: xây dựng học thuyết cắt gọt sở phân tích giá trị tượng lý hoá xảy q trình sở xây dựng công thức thực nghiệm, áp dụng toán thuận nghịch Trong cắt gọt gỗ, hướng đòi hỏi hệ thống thiết bị đo tinh vi, đại tốn kém, cắt gọt gỗ tốc độ cắt thường cao - Hướng thứ ba: xây dựng lý thuyết cắt gọt gỗ thực nghiệm, nói cách khác sở số liệu thu trình nghiên cứu, phân 79 15 Hoàng Nguyên (1975), Một vài kết nghiên cứu bước đầu lực cắt gọt tre nứa, Thông tin khoa học kỹ thuật, Trường Đại học Lâm nghiệp số 16 Phạm Văn Quảng, (2007), "Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến tỷ suất lực chất lượng sản phẩm xẻ sở từ gỗ keo tai tượng (Acacia mangium) máy cưa đĩa - 6", luận văn tốt nghiệp cao học 17 Dương Văn Tài (2005), Nghiên cứu sử dụng cưa xăng để chặt hạ số loài tre luồng thuộc chi Dendrocalamus Miền Bắc Việt Nam, luận án tiến sĩ kỹ thuật 18 Nguyễn Anh Tuấn (2011), "Xác định tỷ suất lực cắt xẻ gỗ Keo tai tượng (Acacia mangium) cưa đĩa", luận văn tốt nghiệp cao học 19 Lê Xuân Tiǹ h (1992), Lâm sản bảo quản Lâm sản, Trường Đaịhoc,̣ Lâm nghiêp,̣ 20 Hoàng Việt, Hoàng Thị Thuý Nga (2010), Cơ sở tính tốn thiết kế máy thiết bị gia cơng gỗ, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội 21 Từ điển bách khoa Việt Nam (2005), NXB Từ điển Bách Khoa, Hà Nội TIẾNG ANH 22 Cunha IA da; Yamashita - Ry, Corea - IM; Mziero - JVC; Maciel (1998), Evaluation of noise and vibration and noise emitted by a chaisaw preliminary results, Bragantia, Brazil 23 FAO (1990), Case study on Integrated small-scale forestharvesting and wood processing operations, Rome 24 FAO (1998), The procedings of the seminar on small-scale logging operation and machine held at Gapenberg 6/1987, Rome 25 Finaland country of forests (1984), Finnish forestry association, Helsinki 26 Kantola M and K.Virtanen (1996), Handbook on appropriate Technology for forestry operations in developing country, Part I, Helsinki 80 27 Kantola M and K.Virtanen (1996), Handbook on appropriate Technology for forestry operations in developing country, Part I, Helsinki 28 Knepr-J (1999), Simultanecus research on the performance of motor trimmer and chainsaws, Sumarski - list, Croatia 29 Lee Joon Woo; Park Bumjin; Kim jae won (1998), Work load of felling work using chainsaw on a Japanese larch plantation site, Journal of Korean forestry society 30 Liu - Yishan, Zhang - Lan (1998), A study on chainsaw sproket design and caculations, Seientina silvae sinicae, Heilongjiang 31 Machado-cc (1998), Mechanisation in forest operations in Brazil in caparison with Finland finnish forest institute, Brazil 32 Profitable Harvesting (1990), Finnish Foreign trade association, Helsinki 33 Sullman-MJM (1998), The production of lumber using chainsaws in Guyana, World - Ecology, Guyana 34 Suwala- M (1998), Cost of work of selected means for havesting timber, Poland TIẾNG NGA: 35 АлябЬЕB.И (1997), Оптимизация производственных процессов на Лесозаготовках, Москва Леспром 36 Высотин, Н.Е (1981), Научные исследования при изучении курса "гехнология и машина лесосечных работ", гослебумиздат М 37 Бершадский А.Л и др (1967), Расчёт режuмов рeзанuя Apевесuны,Изд "Лесная промышленнотсть", Москва 38 Манжос ф.М (1963), Деревообрабатывающuе станкu, "Гослебумиздат", Москва 39 Манжос ф.М (1989), Деревоорежущuе станкu, Изд "Лесная промышленность" М И3д 40 Гороховский К.Ф.(1991), Мaшины и оборудовани ялeсосечных рaбот, Экология М 81 41 Кочeгaров В.г (1990), Технология и Машины лесосечных работ, Аесная пром.М 42 Миронов Е И.(1990), Машины и оборудованиa лесозaготовок, Лесная пром М 43 Можаев Д.В.(1987), Механизация лесозаготовок зарубежом, Лесная пром М 44 Пижурин А.В 1984, Исследования процессов дерево-обработки, Лесная пром М 82 PHỤ LỤC 83 A Một số hình ảnh Hình Bộ thí nghiệm Hình Hệ thống điện 84 Hình Biến tần, máy đo cơng suất Fluke 41B Hình Đồng hồ đo thời gian đồng hồ đo số vịng quay 85 Hình Luồng Hình Mẫu thí nghiệm xác định độ ẩm 86 Hình Dũa, mở cưa Hình Tiến hành thí nghiệm 87 Bảng Kết đo độ ẩm tre luồng - Độ ẩm W>70% STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Trung bình 88 Bảng Kết đo độ ẩm tre luồng - Độ ẩmW=51-70% Chiều STT dài (mm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Trung bình 17 17 14 13 14 13 12 13 14 14 14 13 13 14 14 13 13 12 13 12 12 13 14 14 12 12 13 13 14 12 89 Bảng Kết đo độ ẩm tre luồng - Độ ẩm W=31-50% Chiều STT dài (mm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Trung bình 16 13 15 16 15 15 15 16 15 14 17 13 15 15 16 16 15 15 13 12 16 15 16 14 12 15 16 16 13 16 90 Bảng Kết đo độ ẩm tre luồng - Độ ẩm 21-30% Chiều STT dài (mm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Trung bình 10 9 9 9 9 10 10 10 9 10 9 9 9 9 10 91 B Bảng biểu Bảng Kết đo độ ẩm tre luồng - Độ ẩm 15=20% Chiều STT dài (mm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Trung bình 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 ... 3.1 Động học trình cắt vật liệu cắt cưa đĩa 25 3.2 Công suất tỷ suất lực cắt cưa vật liệu cắt cưa đĩa 36 3.2.1 Xác định công suất cắt .36 3.2.2 Xác định tỷ suất lực cắt 36... giá thành sản xuất sản phẩm Tỷ suất lực cắt thông số quan trọng, xác định xác định lực cắt cơng suất cắt Theo đó, tỷ suất lực cắt định nghĩa sau: Tỷ suất lực cắt lực cần thiết để biến đơn vị... 36 3.2 Công suất tỷ suất lực cắt cưa vật liệu cắt cưa đĩa 3.2.1 Xác định công suất cắt Từ công thức tính cơng suất cắt nêu trên, ta suy cách tính tỷ suất lực cắt thơng qua cơng suất cắt Cơ sở phương