Từ ảnh hưởng của tốc độ cắt và vận tốc đẩy phụi ở cỏc chế độ gia cụng trờn mỏy cưa đĩa P-2800 TM với lượng mở cưa khỏc nhau, yờu cầu về chất lượng sản phẩm cú độ chớnh xỏc hỡnh học theo đơn đặt hàng định trước. Vậy lựa chọn chế độ gia cụng nào để vừa đỏp ứng được yờu cầu về sản phẩm vừa cho cụng suất cắt hoặc chi phớ về năng lượng là thấp nhất là bài toỏn cần giải.
Với yờu cầu sản phẩm là cỏc vỏn, thanh sau khi cắt ngắn cú sai số kớch
thước chiều dài và độ vỏt mạch cắt khụng quỏ ± 1mm . Khi đú chế độ gia
cụng được xỏc định như sau:
Theo cỏc đồ thị trờn cỏc hỡnh từ 4.5 tới 4.10, để đảm bảo yờu cầu độ chớnh xỏc gia cụng thỡ cỏc chế độ gia cụng được lựa chọn theo bảng 4.16 dưới đõy.
Bảng 4.16. Bảng kiểm tra chế độ gia cụng
Lượng mở me λ(mm) Vận tốc cắt (m/s) Vận tốc đẩy (m/ph) 4 8 12 2.8 40 50 60 ĐVG (θ) ĐVG (θ) 3.0 40 ĐVG (θ) 50 ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ) 60 ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ) 3.2 40 ĐVG(θ), KT(∆) ĐVG (θ) 50 ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ)KT(∆) ĐVG (θ) 60 ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ), KT(∆) ĐVG (θ)
Trong bảng 4.16: ĐVG - sai số về độ vuụng gúc của sản phẩm ở chế độ gia cụng đỏp ứng yờu cầu của đơn đặt hàng; KT - sai số về kớch thước (dài) của sản phẩm ở chế độ gia cụng đỏp ứng yờu cầu của đơn đặt hàng.
Như vậy để sản phẩm đỏp ứng theo đơn đặt hàng trờn cú nhiều chế độ gia cụng như sau:
- Với lượng mở cưa λ = 3.0 mm:
V = 50 - 60 m/s; U = 4 - 8 m/ph
- Với lượng mở cưa λ = 3.2 mm:
+ V = 40m/s, U = 4 m/ph;
Xỏc định chế độ gia cụng để cụng suất cắt nhỏ nhất
Kết hợp bảng 4.16 với đồ thị hỡnh 4.4, để chất lượng sảm phẩm đỏp ứng đơn đặt hàng với cụng suất cắt nhỏ nhất thỡ chế độ gia cụng hợp lý là:
Lượng mở cưa: λ = 3.0 mm; Vận tốc cắt: 60 m/s; Vận tốc đẩy phụi: 4
m/ph.
Khi đú, cụng suất cắt là: 2,11 kW.
Theo cụng thức (3.19), cụng suất động cơ phay mộng ngún là:
48 , 2 85 , 0 11 , 2 N , kW
Từ cụng thức (3.13) với cỏc thụng số chế độ gia cụng, chiều dày phụi (chiều cao mạch xẻ) ta tớnh được tỷ suất cụng trong trường hợp này:
U H B I U K . . 3 . cos . . . . 81 , 9 . 102 . 60 = 491,4 N.m/mm3.
Xỏc định chế độ gia cụng để chi phớ năng lượng nhỏ nhất
Từ bảng \4.16 ta cú cụng suất cắt của động cơm trục cưa đĩa ở cỏc chế độ gia cụng đỏp ứng yờu cầu chất lượng sản phẩm là (bảng 4.17):
Bảng 4.17. Cụng suất cắt ở cỏc chế độ gia cụng, kW Lượng mở me λ(mm) 3.0 Vận tốc cắt (m/s) Vận tốc đẩy (m/ph) 4 8 12 50 2,16 2,26 2,29 60 2,11 2,21 2,22 3.2 40 2,36 2,50 2,57 50 2,23 2,37 2,44 60 2,14 2,30 2,33
Thời gian cắt một sản phẩm với chiều rộng (quóng đường cắt) l ở cỏc cấp vận tốc đẩy phụi được tớnh theo cụng thức:
60 .
U l
ở đõy: t - thời gian gia cụng một sản phẩm, h; l – quóng đường gia cụng, m; U - vận tốc đẩy phụi, m/ph.
Kết quả tớnh toỏn xỏc định chi phớ năng lượng để gia cụng một sản phẩm ở cỏc chế độ gia cụng đỏp ứng được yờu cầu sản phẩm được tớnh ở bảng 4.18.
Bảng 4.18. Chi phớ năng lượng khi gia cụng một sản phẩm, 10-4 kWh
Lượng mở me λ(mm) Vận tốc cắt (m/s) Vận tốc đẩy (m/ph) 4 8 12 3.0 50 4,80 3,77 3,05 60 4,68 3,69 2,95 3.2 40 5,24 4,18 3,42 50 4,95 3,96 3,25 60 4,75 3,84 3,10
Qua bảng 4.18 ta thấy chi phớ năng lượng thấp nhất để cắt ngang vỏn đối với gỗ Keo lỏ tràm cú tiết diện 22 x 200mm đảm bảo chất lượng ghộp sàn cốt pha là 2,95.10-4 kWh. Vậy chế độ gia cụng hợp lý để chi phớ năng lượng thấp nhất và đỏp ứng yờu cầu đặt ra của sản phẩm là:
Vận tốc cắt: 60 m/s; Vận tốc đẩy phụi: 8 m/ph;
Lượng mở me cưa: λ = 3.0 mm.
Thay cỏc thụng số chế độ gia cụng vào cụng thức (3.13) ta được tỷ suất cụng trong trường hợp này là: Kc = 310,5 n.m/mm3.
Chương 5
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận
Trờn cơ sở những nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm về chế độ gia cụng trờn mỏy cưa đĩa Model P-2800 TM khi cắt vỏn ghộp cốt pha cho thấy vận tốc cắt, vận tốc đẩy phụi và lượng mở me ảnh hưởng lớn đến chất lượng gia cụng và chi phớ năng lượng - vấn đề mang tớnh cấp thiết trong thực tế sản xuất và lý thuyết. Thụng qua việc xỏc định quan hệ giữa vận tốc cắt, vận tốc đẩy phụi và lượng mở me tới cụng suất cắt, chi phớ năng lượng và chất lượng vỏn ghộp luận văn đó hoàn thành mục tiờu và nội dung đề ra và cú một số kết luận sau :
1. Mỏy cưa đĩa Model P-2800 TM với cỏc lưỡi cưa thụng dụng để cắt vỏn gỗ ghộp cốt pha do chỳng tụi đề xuất, lựa chọn là mụ hỡnh thiết bị phự hợp với quy mụ sản xuất vừa và nhỏ, vốn đầu tư ớt của cỏc cơ sở sản xuất kinh doanh vật liệu xõy dựng ở Việt Nam.
2. Bằng nghiờn cứu thực nghiệm, luận văn đó đưa ra quan hệ giữa vận tốc cắt, vận tốc đẩy phụi và lượng mở me cưa với cụng suất cắt qua cỏc phương trỡnh tương quan (4.2) ; (4.4) ; (4.6). Đó xõy dựng được cỏc cụng thức thực nghiệm xỏc định ảnh hưởng của cỏc thụng số chế độ gia cụng lựa chọn nghiờn cứu đến cỏc chỉ tiờu đặc trưng chất lượng sản phẩm: Sai số vuụng gúc - cỏc cụng thức (4.8), (4.10), (4.12). Sai số kớch thước - cỏc cụng thức (4.14), (4.16) và (4.18). Những kết quả này là cơ sở quan trọng phục vụ giải bài toỏn tối ưu hoỏ xỏc định cỏc thụng số tối ưu cho quỏ trỡnh gia cụng đảm bảo nõng cao chất lượng sản phẩm và tối giảm chi phớ năng lượng.
3. Đó tớnh toỏn, chọn được cỏc thụng số chế độ gia cụng hợp lý: U= 4 m/phỳt, v = 50m/s, λ = 3.0mm cho cắt vỏn gỗ cốt pha dầy 22 mm, khi đú đảm bảo được chất lượng sản phẩm gia cụng cao và cụng suất cắt của động cơ trục
lưỡi cưa là nhỏ nhất (2,48 kW). Ở chế độ gia cụng với vận tốc cắt 60 m/ph, vận tốc đẩy phụi 4 m/ph và λ = 3.0mm sẽ cho chi phớ năng lượng là nhỏ nhất (2,95.10-4 kWh/sản phẩm).
4. Trờn mỏy P- 2800 TM với hai chế độ gia cụng trờn, luận văn đó tỡm ra tỷ suất cụng trong thực nghiệm với gỗ Keo lỏ tràm lần lượt là: 491,4 N.m/mm3 và 310,5 N.m/mm3. Đõy là những trị số thực nghiệm cho nhà chế tạo thiết bị cũng như nhà sản xuất tham khảo, ỏp dụng trong tớnh toỏn chế tạo và sử dụng thiết bị.
5.2. Kiến nghị
1. Cần mở rộng nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc yếu tố khỏc như yếu tố thuộc về thiết bị, hệ thống gỏ giữ phụi và vật liệu gia cụng tới chất lượng sản phẩm, năng suất gia cụng. Làm cơ sở cho tối ưu hoỏ quỏ trỡnh theo hàm mục đớch giỏ thành sản phẩm.
2. Tiếp tục nghiờn cứu mở rộng tớnh năng cụng nghệ của thiết bị đỏp ứng điều kiện sản xuất linh hoạt, đa dạng đối tượng gia cụng và loại hỡnh sản phẩm. Trờn cơ sở hoàn thiện sơ đồ nguyờn lý và động học hệ thống mỏy, thiết kế cải tiến cỏc cơ cấu chu cấp, đẩy phụi và thu sản phẩm gia cụng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1. Nguyễn Văn Bỉ (2006), Phương phỏp nghiờn cứu thực nghiệm, Trường Đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
2. Trần Chớ Đức (1981), Thống kờ toỏn học, Nxb. Nụng nghiệp, Hà Nội.
3. Nguyễn Mạnh Hoạt (2004), Nghiờn cứu xỏc định cụng suất mỏy băm dăm MB 930B sử dụng để băm gỗ làm nguyờn liệu giấy, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
4. Lờ Cụng Huỳnh (1995), Phương phỏp nghiờn cứu khoa học, Nxb Nụng nghiệp, Hà Nội. 5. Nguyễn Trọng Kiờn (2007), Ảnh hưởng của chế độ gia cụng đến chất lượng mối ghộp dọc và cụng suất cắt trong sản xuất vỏn ghộp thanh dạng finger joint,
Luận văn thạc sĩ, Đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
6. Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật nụng nghiệp, Nxb. Nụng nghiệp, Hà Nội.
7. Phạm Văn Lý (2001), Nghiờn cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến chi phớ năng lượng riờng và tỷ suất dăm khi băm gỗ keo tai tượng bằng mỏy BX - 444, Luận
văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
8. Nguyễn Hoàng Nghĩa (2003), Phỏt triển cỏc loài keo Acacia ở Việt Nam, Nxb. Nụng nghiệp, Hà Nội.
9. Hoàng Nguyờn (1980), Mỏy thiết bị gia cụng gỗ, Tập 1- Nguyờn lý cắt gọt gỗ, Nxb. Nụng nghiệp, Hà Nội.
10. Ngụ Thế Phong, Lý Trấn Cường,.. (1996), Kết cấu bờ tụng cốt thộp (phần kết cấu nhà cửa), Nxb. Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
11. Phạm Văn Quảng (2007), Nghiờn cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến tỷ suất lực và chất lượng sản phẩm khi xẻ thanh cơ sở từ gỗ Keo tai tượng trờn mỏy
cưa đĩa S-6, Luận văn thạc sĩ, Đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
12. Huỳnh Minh Sơn (2005), Bài giảng kết cấu gỗ, Trường ĐHBK,Tp.HCM. 13. Lý Đại Thành (2005), Cụng nghệ sản xuất đồ mộc, Tài liệu dịch từ tiếng Trung,
Trường Đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
14. Bựi Đỡnh Toàn (2002), Nghiờn cứu đặc điểm cấu tạo, tớnh chất chủ yếu của cõy Keo lai và định hướng sử dụng trong cụng nghiệp sản xuất vỏn ghộp thanh, Luận văn thạc sĩ, Đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
15. Nguyễn Hải Tuất, Nguyễn Trọng Bỡnh (2005), Khai thỏc và sử dụng SPSS để xử lý số liệu nghiờn cứu trong lõm nghiệp, tập I, Nxb Nụng nghiệp, Hà Nội.
16. Hoàng Việt (2003), Mỏy và thiết bị chế biến gỗ, Nxb. Nụng nghiệp, Hà Nội. 17. Hoàng Việt (2006), Nghiờn cứu xỏc lập tương quan giữa đặc tớnh lực với cỏc yếu tố chế độ gia cụng trong cắt gọt gỗ, Bỏo cỏo chuyờn đề khoa học,Trường
đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
18. Hoàng Việt (2006), Mỏy và thiết bị chế biến lõm sản, Bài giảng dành cho cao học chuyờn ngành mó số 60.52.24, Trường đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
19. Hoàng Việt (2006), Nguyờn lý tớnh toỏn mỏy nõng chuyển, Bài giảng dành cho cao học CN mó số 60.52.14, Trường đại học Lõm nghiệp, Hà Tõy.
20. Hoàng Việt (2007), Về luận chứng và lựa chọn cỏc tiờu chuẩn tối ưu hoỏ trong sản xuất gia cụng gỗ, Bỏo cỏo CĐ khoa học, Trường ĐH LN, Hà Tõy. 21. Hoàng Việt (2007), Nghiờn cứu thiết lập mụ hỡnh toỏn học độ chớnh xỏc gia cụng trờn cỏc mỏy cắt gọt gỗ, Bỏo cỏo chuyờn đề khoa học, Trường đại học
Lõm nghiệp, Hà Tõy.
22. Hoàng Việt (2009), Tớnh toỏn lực cản đẩy, lực kộo và cụng suất đẩy trong cỏc mỏy gia cụng gỗ thụng dụng, Bỏo cỏo CĐ khoa học, Trưũng ĐHLN, Hà Nội. 23. Hoàng Việt, Hoàng Thị Thuý Nga (2010), Cơ sở tớnh toỏn thiết kế mỏy và thiết
bị gia cụng gỗ, Nxb. Nụng nghiệp, Hà Nội.
24. Hoàng Việt, Hoàng Nguyờn, Hoàng Xuõn Niờn (2006), Tự động hoỏ trong chế biến gỗ và lõm sản ngoài gỗ, Nxb. Nụng nghiệp, Hà Nội.
25. Nguyễn Doón í (2003), Giỏo trỡnh quy hoạch thực nghiệm, Nxb. Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
26. Tiờu chuẩn thiết kế kết cấu bờ tụng cốt thộp - TCVN 5574 - 91.
Tiếng Anh:
27. Norman C. Franz (1958), An Analysis of the Wood-Cutting Process, Ann arbor, Michigan, United States of America.
28. General studies series (1992), Technical criteria for the selection of wood working machines, UNIDO Documents Unit, Viena.
29. Rice Sr. (1993), Apparatus a method for making wood curts, Unide States patent Nr5. Tiếng Nga: 30.БершадскийА.Л.идр. (1969),Библиотечкадеревообработчика,Изд. “Лесная промышленность”, Москва. 31. БершадскийА.Л.(1967),Расчётрежимоврезаниядревесины,Изд. “Лесная промышленность”, Москва. 32.БухтияровВ.Н.(1976),Справочникмебельщика, Изд.“Лесная промышлен- ность”, Москва. 33.МаковскийН. В. идр. (1990),Теорияиконструкциидеревообрабатывающих машин, Изд. “Леснаяпромышленность”, Москва. 34. МанжосФ. М. (1963),Деревообрабатывающиестанки, Изд. “Госле- бумиздат”, Москва. 35. ПесоцкийА.Н.(1966),Проектированиелесопильно –деревообрабатывающих предприятий,Изд.“Леснаяпромышленность”, Москва. 36. ПижуринА. А. (1975),Оптимизациятеxнологическихпроцессов деревообработки, Изд. “Лесная промышленность”, Москва. 37.СтахиевЮ.М. (1989),Работоспособностьплоскихкруглыхпил,Изд. “Лесная промышленность”, Москва. 38.ФаллерА.Н. , ЛандаП.И. (1976),Контполькачестваисортировкапродукции лесопиленияидеревообработки, Изд. “Высщаяшкола ”, Москва. 39.ЧерпаковБ.И. идр. (1999),Металлорежущиестанкии деревообрабатывающего оборудования, Том IV-7, Изд. “Машиностроение”, Москва.
LỜI CẢM ƠN
Xin trõn thành cảm ơn cỏc nhà khoa học, cỏc cơ quan đó nhiệt tỡnh giỳp đỡ tụi hoàn thành bản luận văn khoa học này.
Trước hết xin bầy tỏ lũng biết ơn sõu sắc tới TS. Hoàng Việt với những ý kiến đúng gúp quan trọng và chỉ dẫn khoa học quý giỏ trong quỏ trỡnh thực hiện cụng trỡnh nghiờn cứu.
Trõn trọng cảm ơn lónh đạo trường Đại học Lõm nghiệp, khoa Sau đại học, khoa Cơ điện và cụng trỡnh, Bộ mụn máy và thiết bị khoa chế biến lâm sản, Tr-ờng cao đẳng nghề Cơ Điện - Xây Dựng Tam Điệp cùng gia đình và
bạn bè đó giỳp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tụi hoàn thành nhiệm vụ học tập và
nghiờn cứu.
Xin chõn thành cảm ơn: Các nhà khoa học,các cơ quan đó giỳp đỡ và đúng gúp cỏc ý kiến quý bỏu trong quỏ trỡnh tụi thực hiện và hoàn chỉnh luận văn.
Trõn thành cảm ơn lónh đạo và cụng nhõn Trung tõm Cụng nghiệp rừng trường Đại học Lõm nghiệp đó nhiệt tỡnh giỳp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho chỳng tụi tiến hành thớ nghiệm, khảo nghiệm mỏy và ứng dụng kết quả nghiờn cứu vào sản xuất.
Tụi xin cam đoan bản luận văn này là cụng trỡnh nghiờn cứu của chớnh tụi và xin chịu trỏch nhiệm toàn bộ những kết quả nghiờn cứu trỡnh bày ở đõy.
Hà Nội, ngày 5 thỏng 11 năm 2010
Học viờn thực hiện Lờ Minh Toàn
MỤC LỤC
Trang phụ bỡa Trang
Lời cảm ơn ... i
Mục lục ... ii
Danh mục cỏc ký hiệu và từ viết tắt ... iv
Danh mục cỏc bảng ... vii
Danh mục cỏc hỡnh ... viii
ĐẶT VẤN ĐỀ ... 1
Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIấN CỨU ... 3
1.1.Tỡnh hỡnh nghiờn cứu ngoài nước ... 3
1.2. Tỡnh hỡnh nghiờn cứu ở trong nước ... 6
1.3. í nghĩa khoa học và thực tiễn của vấn đề nghiờn cứu ... 9
Chương 2: MỤC TIấU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI ... 11
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU ... 11
2.1. Mục tiờu nghiờn cứu ... 11
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiờn cứu ... 11
2.2.1. Gỗ Keo lỏ tràm - đối tượng gia cụng ... 11
2.2.2.Thiết bị và điều kiện thực nghiệm ... 13
2.2.3. Cỏc thụng số chế độ gia cụng ... 16
2.2.4. Cụng suất cắt và chất lượng sản phẩm gia cụng ... 16
2.3. Nội dung nghiờn cứu ... 16
2.4. Phương phỏp nghiờn cứu: ... 17
2.4.1. Phương phỏp nghiờn cứu lý thuyết ... 17
2.4.2. Phương phỏp thực nghiệm ... 17
Chương 3: CƠ SỞ Lí LUẬN CỦA LUẬN VĂN ... 23
3.1. Động học quỏ trỡnh cắt ngang gỗ bằng cưa đĩa ... 23
3.2. Cỏc yếu tố cơ bản và tỏc động tương hỗ giữa chỳng trong cỏc trường hợp cắt gọt gỗ... 26
3.3. Cụng suất cắt và cỏc yếu tố ảnh hưởng tới cụng suất cắt ... 29
3.4. Chất lượng gia cụng và cỏc yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gia cụng ... 31
3.4.1. Khỏi niệm chất lượng gia cụng chi tiết trờn mỏy ... 31
3.4.2. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gia cụng ... 33
3.5. Cơ sở nghiờn cứu thực nghiệm ... 37
3.5.1. Chọn mục tiờu thực nghiệm ... 37
3.5.2. Chọn tham số điều khiển ... 37
3.5.3. Chọn thiết bị đo ... 39
3.5.4. Tiến hành cụng tỏc chuẩn bị ... 40
3.5.5. Phương phỏp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố ... 41
3.6. Xỏc định giỏ trị tối ưu của cỏc yếu tố đầu vào của hàm mục tiờu ... 47
Chương 4: KẾT QUẢ NGHIấN CỨU THỰC NGHIỆM ... 48
4.1. Ảnh hưởng của tốc độ cắt và tốc độ đảy phụi đến cụng suất cắt N ... 48
4.1.1. Với lượng mở me λ = 2.8 mm ... 48
4.1.2. Với lượng mở me λ = 3.0 mm ... 50
4.1.3. Với lượng mở me λ = 3.2 mm ... 52