CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Lập bản đồ xẻ với phương pháp xẻ bán xuyên tâm khi xẻ thanh cơ sở để sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm

Chia sẻ: G G | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

168
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiện nay ngành chế biến lâm sản đâng lâm vào tình trạng thiếu nguyên liệu trầm trộng. Gỗ tự nhiên còn rất ít, đòi hỏi ngành chế biến chuyển hướng sử dụng nguyên liệu từ rừng tự nhiên sang nguyên liêu từ rừng trồng. Đặc điểm của gỗ rừng trồng là tốc độ phát triển nhanh, tính chất vật cơ lý thấp, kích thước nhỏ, khuyết tật nhiều. Do đó khi sử dụng gỗ rừng trồng cho ta lợi dụng rất nhỏ và chất lượng kém. Nghàng sản xuất công nghệ ván nhân tạo nói chung và nghành công nghệ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Lập bản đồ xẻ với phương pháp xẻ bán xuyên tâm khi xẻ thanh cơ sở để sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm

CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Lập bản đồ xẻ với phương pháp xẻ bán xuyên tâm khi xẻ thanh cơ sở để sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm
LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay ngành chế biến lâm sản đâng lâm vào tình trạng thiếu nguyên liệu trầm trộng. Gỗ tự nhiên còn rất ít, đòi hỏi ngành chế biến chuyển hướng sử dụng nguyên liệu từ rừng tự nhiên sang nguyên liêu từ rừng trồng. Đặc điểm của gỗ rừng trồng là tốc độ phát triển nhanh, tính chất vật cơ lý thấp, kích thước nhỏ, khuyết tật nhiều. Do đó khi sử dụng gỗ rừng trồng cho ta lợi dụng rất nhỏ và chất lượng kém. Nghàng sản xuất công nghệ ván nhân tạo nói chung và nghành công nghệ sản xuất ván ghép thanh nói riêng đã ra đời và đang phát triển. Nó giải quýet mâu thuẫn giữa cung và cầu trong việc sử dụng gỗ, mặt khác đây là dạng công nghệ sử dụng hiệu quả gỗ rừng trồng . Chất lượng ván ghép thanh phụ thuộc rất nhiều yếu tố. Trong đó chất lượng thanh cơ sở đóng vai trò quan trọng. Trong ván ghép thanh, ván ghép từ gỗ keo là tràm nói riêng khâu pha phôi gỗ thành các thanh cơ sở là việc làm trước tiên và nó ảnh hưởng rất lớn đến các khâu sau đó. được sự thống nhất của thầy Ts: Nguyễn Phan Thiết em tiến hành chuyên đề: “ Lập bản đồ xẻ với phương pháp xẻ bán xuyên tâm khi xẻ thanh cở để sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm.” Vì thời gian và điều kiện nghiên cứu có hạn và khả năng của bản thân còn có hạn lại chưa có kinh nghiệm trong vấn đề nghiên cứu nên không thể tránh khỏi xót em rất mong được sự góp ý của thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện NGUYỄN KIM HIỀU
CHƯƠNG I:TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu chuyên đề lập được bản đồ xẻvới phương pháp xẻ bán xuyên tâm khi xẻ thanh cơ sở đẻ sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm, trên cơ sở đó định hướng cho việc xẻ thanh cơ cở khi sản xuất ván ghép thanh từ loại gỗ này. 1.2 Phạm vi đề tài nghiên cứu: Loại gỗ keo lá tràm 7- 10 tuổi, ở núi luốt Trường Đại học Lâm Nghiệp. Sẩn phẩm ở đây là loại ván ghép thanh thông dụng không phủ mặt với kích thước thanh cơ sở là S.B.L=18x40x450 Lập mô hình lý thuyết đa yếu tố và thực nghiệm với hai yếu tố đầu vào là (D) và() để xác định hiệu quả kimh tế nhất với phương pháp xẻ bán xuyên tâm. 1.3 Nội dung chủ yếu của đề tài: Cơ sở lý luận Tính toán lý thuyết phương pháp xẻ, bản đồ xẻ Thực nghiệm Kết quả đề tài, kết luận và kiến nghị 1.4. phương pháp nghiên cứu Phương pháp kế thừa và phương pháp thực nghiệm kết hợp với thực nghiệp để xản xuất thanh cơ sở tư gỗ keo lá tràm với phương pháp xẻ bán xuyên tâm với sự trợ giúp của phần mềm OTP CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Bản đồ xẻ Là hệ thống các đường nét hoặc hệ thống các ký hiệu được vẽ hoặc ghi trên tiết diện ngang cây gỗ hay trên giấy để thể hiện quy cách xẻ và trình tự tiến hành xẻ. Một cáhc tổng quát có hai cách lập bản đồ xẻ cơ bản sau: phương pháp lập gián tiếp và phương pháp lập trực tiếp. Tuy nhiên còn phụ thuộc vào đặc điểm nguyên liệu và quy mô sản xuất của nhà máy xí nghiệp mà ngươì ta áp dụng phương pháp lập bản đồ xẻ cho phù hợp. Bản đồ xẻ có một vị trí quan trọng trong quá trình xẻ. Nó cũng ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng gỗ. Một bản đồ xẻ chỉ phù hợp với một khúc gỗ với đường kính, độ cong, độ thót ngọn... Vì vậy lập bản đồ xẻ đúng, phù hợp với từng khúc gỗ là một yêu cầu cấp thiết.
2.1.1 các loại bản đồ xẻ Để lập một bản đồ xẻ chúng ta phải căn cứ đến việc xây dựng nguyên lý tỷ lệ thành khí định mức. Phải xem xét biểu diễn quy trình xẻ một cách hợp lý nhất để nâng cao tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng gỗ. Một bản đồ xẻ phải thể hiện được vị trí và kíc thước sản phẩm trên tiết diện ngang khúc gỗ sao cho phù hợp với nguyên lý tỷ lệ thành khí lớn nhất tuỳ theo đặc điểm nguyên liệuvà quy mô sản xuất của nhà máy, xí nghiệp mà người ta áp dụng phương pháp lập bản đồ xẻ cho thích hợp. + Bản đồ xẻ gián tiếp: Là phương pháp lập thể hiện bằng các ký hiệu chữ và số theo một quy định chung. Nhưng vào đó người ta biết được ngay quy cách các tấm ván cần xẻ trên tiết diện ngang cây gỗ. Phương pháp này phù hợp với các xí nghiệp có nguồn nguyên liệu ổn định, dễ dàng cơ giới hoá và tự động hoá, nhưng phương pháp này phức tạp và không linh hoạt với những nguyên liệu khuyết tật và ngoại hình phức tạp vì thế không nâng cao được tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng gỗ nên trong thực tế ít được sử dụng. + Lập trực tiếp: Là phương pháp được sử dụng phổ biến, hiện nay nó có ưu điểm là đơn giản dễ hiểu, linh động. Khi lập bản đồ xẻ ta căn cứ vào hình dạng, kích thước và vị trí các khuyết tật của gỗ cũng như mức độ phong phú của sản phẩm. Vì thế khả năng tận dụng gỗ lớn, nhưng nó có nhược điểm là trong quá tỷình lập được tiến hành trực tiếp lên đầu cây gỗ nên năng suất lao động thấp. Phương pháp này thích hợp với những xí nghiệp có đặc điểm nguyên liệu phức tạp. 2.1.2. phương pháp lập bản đồ xẻ. Có rất nhiều phương pháp lập bản đồ xẻ khác nhau,có thể tóm lại thành các phương pháp sau: -Dựa vào đồ thị a-t và p-t -Dựa vào đồ thị p-t Một điểm chung nhất tất cả phương pháp này hỉ là ngần đúng.bởi vì nó coi cây gỗ có mặt cắt hình tròn và chưa tính đến quy cách của sản phẩm và cũng chưa xét đến hiệu qua kinh tế của phương pháp xẻ mà chỉ xét đến vấn đề xẻ như thế nào. 2.2. Khái niệm phương pháp xẻ. 2.2.1 Phương pháp xẻ gỗ tiếp tuyến: Gỗ xẻ tiếp tuyến là gỗ xẻ có tiếp tuyến với vòng năm gỗ tại điểm trung tâmván hợp với bề mặt (chiều rộng) của tiết diễn gỗ xẻ một góc õ luôn
bé hơn [õ]. Thông thường õ = 30 - 550, trong tấm vánta phải lấy góc [õ] lớn nhất của tiết diện. Để thực hiện quá trình xẻ ta xác định miền cho phép xẻ gỗ tiếp tuyến cho nửa hình tròn biểu thị tiết diễn ngang của cây gỗ. Miền cho phép gỗ xẻ tiếp tuyến lớn nhất là miền hình chữ nhật nội tiếp trong hình quạt. d cos[b ] Z0 = [b ] 2cos 2 Gỗ xẻ tiếp tuyến và bán tiếp tuyến có ưu điểm chịu va đập và xung kích lớn nhưng co rút theo chiều tiếp tuyến lớn nên sản phẩm dễ bị biến dạng trong quá trình phơi hoặc sử dụng làm giảm tỷ lệ lợi dụng gỗ và chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên trong một số công nghệ vẫn phải áp dụngphương pháp xẻ này như đóng tàu, cầu ... 2.2.2. Phương pháp xẻ suốt Ưu điểm của phương pháp này là khả năng tận dụng gỗ lớn , có thể đáp ứng được nhiều chủng loại sản phẩm trong đó có ván ghép thanh. Quá trình xẻ tiến hành đơn giản, gỗ rất dễ cố định phù hợp với các xí nghiệp loại vừa và nhỏ. Là phương pháp xẻ mà sản phẩm thu được tất cả đều là ván chưa sạch bìa, xẻ theo phương pháp này rất linh động trong sản xuất, nhất là nguyên liệu có nhiều bệnh tật, có điều kiện nâng cao tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng gỗ tuy nhiên phương pháp này bộc lộ một số nhược điểm: Chi phí để rọc rìa các tấm ván tương đối lớn, quy cách kích thước chiều rộng ván không thống nhất nên gây khó khăn cho khâu cơ giới hoá và tự ddộng hoá. 2.2.3. Phương pháp xẻ hộp: Là các phương pháp mà các sản phẩm thu được đa số đã rạch rìa, cạnh, phương pháp này áp dụng để xẻ ván, xẻ hộp . Nó phù hợp với quy mô xưởng vừa và lớn, để cơ giới hoá và tự động hoá quy cách sản phẩm đảm bảo chính xác, có khả năng nâng cao năng suất lao động và tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng gỗ. Nhưng phương pháp này kém linh động, với những loại gỗ có hình dạng phức tạp, không ổn định. Trong quá trình xẻ khó loại bỏ 2.2.4. Phương pháp xẻ xuyên tâm.
Là gỗ xẻ có bề rộng hợp với đường tiếp tuyếncủa vòng năm tai trung tâm mặt cắt ngang một góc ỏ ≥ [ỏ], thông thường ỏ = 650. Góc ỏ là góc được qui định trước theo yêu cầu sử dụng của gỗ xẻ. Để đảm góc ỏ ≥ [ỏ] các ván chỉ được lấy ra ở vùng nhất địnhcủa tiết diện, vùng đó là vùng cho phép. Miền cho phép lớn hay nhỏ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đường kính gỗ, góc ỏ ...Thường dùng hai cách xẻ gỗ xuyên tâm sau: + Cách xẻ hình quạt: Đây là cách xẻ được thực hiện trên 1/4 tiết của cây gỗ. Phương pháp này có khả năng thu được lượng gỗ xuyên tâm cao nhưng nhược điểm lớn nhất là khó cố định gỗ, cần có công cụ chuyên dùng đặc biệt trong quá trình xẻ vì vậy đây cũng là một phương pháp xẻ cho những loại sản phẩm có yêu cầu đặc biệt. + Cách xẻ hình cung: Bằng cách xẻ hình cung chúng ta cũng thu được ván xuyên tâm, pnương pháp này cũng được thực hiện trên nửa tiết diện hình tròn của cây gỗ. Giả sử miền ABCD là miền cho phép xẻ ván xuyên tâm ta phải xác định miền cho phép Z, phải thoả mãn điều kiện cho trước   . Ta có: 
Vì Z1 là khoảng giữa hai đường trung tâm tấm ván ngoài cùng nên thực tế khoảng cách lợi dụng gỗ hay chiều rộng của miền cho phép z Là: d z = z1 + e = +e 1 + 4tg 2a Trong đó d: Đường kính gỗ tròn. E: Chiều dày mạch xẻ. Mở rộng bài toán trên khi xẻ ván xuyên tâm thực hiện trên một phần nửa hình tròn. Nếu xẻ xuyên tâm cho một phần của nửa hình tròn [a] Miền cho phép tính theo công thức : z 0tg [a]+ d 2 - tg 2 [a]+r 2 - z 0 2 z1 = 4tg 2 [a]+1 Trong đó: Z = Z1 + e Z: Chiều rộng thực tế của miền xẻ Z. Z1: Chiều rộng miền xẻ ( khoảng cách tâm của hai tấm ván ). E: Chiều dày mạch xẻ . B: Là nửa chiều dài miền xẻ. : Là góc xuyên tâm của ván xẻ. D: Là đường kính tiết diện cây gỗ.
2.3 Công nghệ sản xuất ván ghép thanh và các yếu tố ảnh hưởng. 2.3.1 Công nghệ sản xuất ván ghép thanh. 2.3.1.1 Lịch sử pháp triển của công nghệ ván ghép thanh. Ván ghép thanh là một loại sản phẩm ván nhân tạo xuất hiện từ rất sớm từ các nước tây âu nhưng nó chỉ pháp triển mạnh những năm 1970. Và đang được sử dụng một cách rộng rãi do khẳ năng đa dạng về kích thước, không kén chọn nguyên liệu, công nghệ sản xuất đown giản. Nguyên liệu sử dụng chủ yếu là có kích thước, đường kính nhỏ, đòi hỏi độ bền cơ học không cao, dễ dàng nâng cao tỷ lệ lợi dụng gỗ. Sản phẩm đồng đều về độ ẩm, đa dạng và ổn định về kích thước, linh động khi liên kết và lắp ghép. Giá thành so với các lọa ván nhân tạo khác thì rẻ hơn nhiều, tuy nhiên các loại ván nhân tạo đều có ưu đểm riêng và công nghệ phù hợp. Theo tiêu chuẩn công nghệ của Anh (BS 6100 – 1984) ván ghép thanh phân chia thành một số lọai chủ yếu sau. + Ván ghép thanh lõi đặc không phủ mặt + Ván thanh khung rộng + Ván ghép thanh lõi đặc có phủ mặt Nguyên liệu chúng tôi cung cấp để sản suất ván ghép thanh là loại ván ghép thanh lõi đặc không phủ mặt. Sản phẩm thu được bằng cách ghép các thanh gỗ có kích thước nhỏ, gắn với nhau bằng chất kết dính. Vì không phủ mặt nên yêu cầu chất lượng phủ mặt tương đối cao, màu sắc đồng đều 2.12 Nguyên lý hình thành ván ghép thanh. Nguyên liệu Tạo thanh Sây thanh Chuẩn KT thanh Xử lý Tráng keo Xếp ván Xử lý ép ván thanh mặt Để ghép các thanh thành phần theo kirllop có một số cách ghép sau: + Ghép đối xứng vòng năm theo phương tiếp tuyến
+ Ghép đối xứng vòng năm theo phương xuyên tâm + Ghép các thanh thành phần theo kiểu ngón: 2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới công nghệ sản xuất ván ghép thanh. 2.3.2.1 ảnh hưởng của cấu tạo gỗ: Gỗ là loại vật liệu có cấu tạo từ nhiều hợp chất hữu cơ, thành phần chủ yếu cấu tạo nên gỗ là xenlulo, hêmixenlulo và lipgin trong cấu tạo của phân tử xenlulo có chứa nhóm OH, khi gỗ tiếp xúc với keo các phần tử có cực tính trong keo sẽ liên kết với nhóm OH tạo nên sự dán dính. Cấu tạo gỗ rất phức tạp đối với một số loại gỗ phải lựa chọn một loại keo và chế độ ép sao cho phù hợp với từng loại gỗ. 2.3.2.2 ảnh huơng của độ ẩm gỗ: Trong quá trình dán dính, dung môi từ dung dịch keo chủ yếu thông qua con đường khuếch tán vào bề mặt gỗ và xung quanh vì thế gỗ có dộ ẩm tăng lên. Trong thực tế dung môi bay hơi ra ngoài là rất ít. Phần giữa mối dán hầu như không bay hơi, nếu độ ẩm gỗ cao làm đọng dung môi trong màng keo cản trở quá trình hình thành mối gián, làm giảm cường độ gián dính. Vì vậy trong công nghệ ván ghép thanh độ ẩm của gỗ sau khi sấy là 8 – 10%. 2.3.2.3 ảnh hưởng của bề mặt vật gián: Độ bền của mối gián phụ thuộc vào màng keo trong quá trình gián ép, mà bề mặt vật gián là một trong những yếu tố quyết định chất lượng màng keo. Bề mặt nhẵn sẽ tạo được màng keo phẳng, liên tục, đều, tạo cho mối gián có cường độ cao. 2.3.2.4 ảnh của kích thước thanh cơ sở: Kích thước thanh cơ sở sử dụng trong ván ghép thanh phụ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm và khẳ năng tận dụng gỗ của từng, vùng từng nhà
máy. Nếu kích thước thanh cơ sở nhỏ sẽ hạn chế được khuyết tật do gỗ tự nhiên gây ra: Mắt, mục, nứt ... Khẳ năng tận dụng gỗ cao sự chênh lệnh khối lượng thể tích giữa các thanh không lớn nên mức độ co ngót giữa các chiều nhỏ, chất lượng ván ghép đồng đều và ổn định hơn. Nhưng kích thước thanh nhỏ chi phí tạo thanh lớn, hao hụt gỗ nhiều, tốn keo Theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ kích thước thanh cơ sở của ván ghép thanh dùng cho hàng mộc được chia như sau: Chiều rộng thanh 20, 22, 25, 30, 35, 40, 45, ... 55 (mm) Chiều dày thanh 8, 10, 12, 14, 16, 19, 20, ... 45 (mm) Để thu được yêu cầu, chất lượng sử dụng gỗ cũng như nâng cao khẳ năng tận dụng gỗ, chúng tôi chọn kích thước thanh cơ sở như sau: S.B.L = 18.40.450 Đối với phương pháp xẻ bán xuyên tâm, bán tiếp tuyến kích thước thanh xẻ là: S.B.L = 22.45.500 2.3.2.5 ảnh hưởng của chất kết dính. Ván ghép thanh có thểdùng nhiều loại keo nhưng để phù hợp với yêu cầu công nghệ sản xuất, yêu cầu chất lượng và yêu cầu hiệu quả kinh tế, người ta thường dùng keo U – F, U – F biến tính, PVA, PVC, 2.3.2.6 ảnh hưởng các yếu tố công nghệ + sấy gỗ: sấy gỗ là một khâu rất quan trọng ,nó quyết định trực tiếp đến chát lượng thanh cơ sở và chất lượng sản phẩm. Nừu chế độ sấy không phù hợp, quá trình xếp gỗ không đúng quy cách, thanh cơ sơ có thể bi cong vênh hoặc có độ ẩm không đạt yêu cầu. Trông xản xuất tuỳ theo yêu cầu của chất lượng sản phẩm và quy cách thanh cơ sơ mà người ta chọn chế độ sấy cho phù hợp. + độ chính xác gia công: độ chính xác gia công là mức độ phù hợpvề kích thước và hình dạngcủa chi tiết thực tế so với chi tiết theo yêu cầu .trông quá trình sản xuất ván ghép thanh,phải đồng đều về kích thước và hình dạng giữa các thanh với nhau cũng như giưa thanh với quy cách sản phẩm đặt ra. Nếu tiết diện các thanh không đồng nhất ( hình bình hành, hình chữ nhật …), trong quá trình ép sẽ làm bề mặt giữa các thanh không tiếp xúc hết với nhau, điều này làm giảm chất lượng dán dínhvà chất lương sản phẩm.mặt khác nếu chiều rộng và chiều dày các thanh không đều, trong quá trình ghép dẽ làm tấm ván bị vênh và không đủ áp lực ép, khi đó chất lượng dán dính và chất lượng sản phẩm sẽ không đạt yêu cầu. Tuy nhiên trong thực tế dây chuyền sản xuất ván ghép thanh, để đồng đều và chuẩn về kích thước cũng như hình dạng, người ta thực hiện gia công thanh trên máy bào bốn mặt.
+chất lượng gia công bề mặt: được đánh giá qua mức độ mấp mô bề mặt trong một thanh và giữa các thanh với nhau. Nếu bề mặt gia công càng phẳng , nhẵn, mức độ mấp mô thấp thì lượng keo tráng mỏng, đồng đều và liên tục, khả năng tiếp xúc giữa các thanh gỗ càng caochất lượng mối dán tăng. Ngược lại chất lượng bề mặet thấp( độ mấp mô lớn) làm chiều dày màng keo không đồng đều sẽ gây ra nội ứng suất trong khi ép làm chất lượng mối dán giảm.độ nhẵn bề mặt gia công láy là G8. + ảnh hưởng của bản đồ xẻ và phương pháp xẻ: vị trí của thanh gỗ troogn cây tính theo đường kính liên quan nhiều đến sự co rút và cong vênh của thanh cơ sở cũng như sản phẩm sau khi ép. Vì vậy trong sản xuất ván ghép thanh, phương pháp xẻ và bản đồ xẻ quyết định nhiều đến chất lượng thanh cơ sở. Nếu phương pháp xẻ và bản đồ xẻ hợp lý sẽ hạn chế được những khuyết tật tự nhiên của gỗ. Nếu thanh cơ sở được xẻ xuyên tâm sẽ ít bị biến dạng, conmg vênh trông quá trình phơi sấy nhưng tỷ lệ thành khí thấp. Khi xẻ tiếp tuyến, do chênh lệch co rút giưa hai chiều thớ gỗlớn lên dễ bị cong vênh. điều nay giảm chất lượng thanh cơ sở và chất lượng ván ép. Tuỳ thuộc vào nguyên liệu gỗ và mục tiêu sư dụng khác nhau mà người ta có các phương pháp và bản đồ xẻ cho phù hợp. 2.3.2.7 ảnh hưởng của công nghệ gián ép. Trong công nghệ gián ép yếu tố quan trọng và quan tâm nhất là chế độ ép. Chế độ ép gồm 3 yếu tố chính: - Thời gian ép . - Chế độ ép. - áp suất ép. Ngoài ra còn có ảnh hưởng cuẩ độ nhớt của keo, ảnh của độ ph trong keo. Như vậy yêu cầu của thanh cơ sở có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng, yêu cầu của ván ghép thanh nó không chỉ ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng gỗ mà còn ảnh hưởng tới công nghệ sản xuất ván ghép nên việc tính toán nâng cao tỷ lệ thành khí định mức đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm sẽ là yêu cầu cấp thiết. 2.4. Lý thuyết qui hoạch thực nghiệm đa yếu tố Đây là phương pháp tổ chức tiến hành thí nghiệm sao cho có thể nhận được thông tin lớn nhất, đầy đủ nhất với các chi phí ít nhất về thời gian, nguyên vật liệu và công sức. Quy hoạch thực nghiệm được xây dựng trên nguyên tắc “hộp đen”. Nghĩa là đối tượng nghiên cứu là phần đóng kín, là phần chưa biết trong quá trình nghiên cứu, do đó xây dựng được mô hình toán học diễn tả
tương quan giữa các tham số đầu vào và các tham số đầu ra là nội dung chính của quy hoạchthực nghiệm. để thực hiện được nội dung trên thường phải thực hiện các bài toán kế tiếp nhau.  Xây dựng nội dung thí nghiệm.  Chọn kế hoạch thực nghiệm.  Tổ chức thí nghiệm.  Gia công số liệu thí nghiệm.  Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm. 2.5.1. Xây dựng nội dung thí nghiệm: Đây là bước xây dựng quy mô bài toán mà cụ thể là trả lời các câu hỏi thí nghiệm cái gì? để làm gì? tren cơ sở đó chọn được các tham số đầu vào và tham số đầu ra cho thích hợp. Bước này rất quan trọng vì rằng các số lượng các tham số vào và ra thường rất lớn. Nếu đưa tất cả các tham số vào nghiên cứu thì số thí nghiệm quá nhiều. Vì thế cần chọn những yếu tố cơ bản nhất . Các tham số đầu vào như nguyên liệu (hình dạng, chiều dài, đường kính, độ cong, độ thon, bệnh tật) sản phẩm, công nghệ (quy trình xẻ, phương pháp xẻ, bản đồ xẻ) tay nghề công nhân, máy móc thiết bị. Khi chọn được các tham số đầu vào và ta tiếp tục chọn vùng biến thiên của các biến đầu vào. Xi min
x i - x io x= li Trong đó: Xi là dạng mã, xi là dạng thực, mức xio là mức cơ sở, li là khoảng biến thiên của biến thứ i. Theo cách biểu diện này thì mức trên cần biến là Xi max = +1; mức dưới là Xi min = -1; mức cơ sở là Xio = 0 hay ta ghi (=); (-); (0). Ta có bảng 01 xác định khoảng biến động Tên -1 0 1 L yếu tố X1 X2 2.4.2 Chọn kế hoạch thực nghiệm: Nhiệm vụ chính của bước này là lập kế hoach thự nghiệm sao cho có thể nhận được biểu thức toán học biểu diễn mối quan hệ giữa các tham số ra Y với các yếu tố vào Xi (1,2,3... n) tức là Y = f(x1, x2, x3, ... xn) gọi là hàm hồi quy. Quá trình xây dựng hàm hồi quy được tiến hành theo hai bước: - Lập hàm hồi quy ở dạng mã. Y = f(x1, x2, x3, ... xn). - Chuyển hàm hồi quy về dạng thực nhờ phép biến đổi Y = f(x1, x2, x3, ... xn). Thông thường người ta chọn hàm hồi quy dạng đa thức bậc nhất hoặc đa thức bậc hai. Không nên lấy hàm này ở bậc cao hơn vì sẽ làm cho chi phí lớn. Hàm hồi quy tuyến tính bậc nhất có dạng: Y = b0 + b1.xi + b2.x2 + ... + bn.xn. Hàm hồi quy tuyến tính bậc hai có dạng: n n n y = b0 + å bi x i + å bij x i x j + å bij x i 2 i=1 i¹ j =1 i Để tìm trị số của các hệ số trong hàm hồi quy tuyến tínhbậc hai cần có một quy hoạch thực nghiệm mà ở đó mỗi yếu tố biến đôỉ không ít hơn ba mức, các kế hoạch này gọi là kế hoạch bậc hai. 2.4.3 Xác định cánh tay đòn a theo công thức của kế hoạchthực nghiệm:
a= 2 n - p (2 n - p + 2n + 1 - 2 n - p - 1 Trong đó: P = 0; n = 2; a = 1 P = 0; n = 3; a = 1.125 P = 0; n = 4; a = 1.414 Tính toán số lượng thí nghiệm N = N1 +No + Na. N1: Số lượng thí nghiệm tại tâm. N0: Số lượng thí nghiệm mở rộng. Nc: Số lượng thí nghiệm tại nhân. 2.4.5Gia công sử lý số liệu: + Lập ma trận thực nghiệm: S X1 X2 Y1 TT 1 - - 2 + - 3 - + 4 + + 5 - 0 6 + 0 7 0 - 8 0 + 9 0 0 Sau khi xác định được phương trình tương quancác hệ số của phương trình ta tiến hành kiểm tra các số liệu. 2.4.4 Các phép kiểm tra: + Kiểm tra tính đồng nhất của các phương sai. 2 s max Gp = £G å s 2j a Giá trị này tra bảng. + Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố Kiểm tra tính có ý nghĩa của các hệ số Bi  SbiT
Trong đó: Bi là trị tuyệt đối của hệ số bi Sbi là hệ số của phương sai tương ứng với hệ số bi . T là giá trị Studen (tra bảng). + Kiểm tra tính tương thích của mô hình theo tiêu chuẩn Fisher Fp < Fb CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN LÝ THIẾT 3.1. Xây dựng mô hình lý thuyết: 3.1.1. Tính toán kích thước thực tế: Kích thước thực tế của thanh cở = kích thước danh nghĩa + lượng dư gia công. 3.1.1.1. Tính toán kích thước phôi của thanh: Nguyên liệu cung cấp cho quá trình xẻ thanh cơ sở là gỗ tròn keo lá tràm. Kích thước thanh sau khi đã đánh nhẵn (đã qua gia công gồm sấy, bào, đánh nhẵn ...) là: S * B * L = 18 * 40* 450 (mm). Vậy kích thước thô của thanh bao gồm: Sth = S + S1 + S2. Bth = B + B1 + B2. Lth = L + L1 + L2. Trong đó: S, B, L là kích thước danh nghĩa của thanhthương ứng chiều dày, chiều rộng, chiều dài S1, B1, L1 là lượng dư do sấy. S2, B2, L2 là lượng dư do gia công. + Hao hụt do gia công trên máy bào thẩm, bào cuốn hoặc bào bốn mặt qua kinh nghiệm thực tế cho thấy lượng dư cho bề mặt qua khâu bào phảI là 1.1  1.5 (mm) và lương dư cho công đoạn đánh nhẵn mỗi mặt là 0.1  0.2 (mm). Như vậy lượng dư gia công cho mỗi bề mặt là 1.7 (mm).
Để đảm bảo cho chất lượng bề mặt cho mỗi thanh chúng tôi chọn lượng dư do gia công cho mỗi bề mặt của thanh là: S2 = B2 = L2 = 2.0 (mm). + Hao hụt do sấy: Lượng co rút do sấy chỉ xẩy ra khi có sự thay đổi của độ ẩm liên kết của gỗ (0  30%). Khi độ ẩm của gỗ giảm xuống dưới độ ẩm bão hoà nên lượng co rút tăng lên. Đối với gỗ mà chúng tôi đang nghiên cứu là loại gỗ lõi giác không phân biệt, là loại gỗ mọc nhanh rừng trồng, tính chất cơ lý thấp. Vì vậy tỷ lệ co rút theo các chiều xuyên tâm và tiếp tuyến của nó không theo một tỷ lệ nào. Do đó chúng tôi chọn co rút theo các chiều là lớn nhất để đảm bảo độ chính xác khi gia công chế biến. Co rút theo chiều tiếp tuyến 7  9%, ta lấy 9%. Co rút theo chiều xuyên tâm 3  5%, ta lấy 5%. Co rút theo chiều dài gỗ < 1%, ta lấy 1%. Vậy lượng co rút theo các chiều là: 9.32 DS1 = = 2.9(mm ) 100 5.20 D B1 = = 1(mm ) 100 1.450 D L1 = = 4.5(mm ) 100 Vậy kích thước thanh khi xẻ là: Sth = 18+ 1.0 + 2.0 = 21 (mm). Bth = 40 + 2.9 + 2.0 = 45.9 (mm), lấy Bth = 46 (mm). Lth = 450 + 4.5 + 2.0 = 456.5 (mm), lấy Lth = 500 (mm). Vậy kích thước thanh sau khi xẻ là: S * B * L = 21 * 46 * 500. Tương tự như trên ta có thể tích được cho nhiều loại thanh cơ sở có kích thước khác như: S * B * L = 16 * 32 * 450. S * B * L = 19 * 29 * 500. S * B * L = 16 * 24 * 500. 3.1.2. Điều tra các cấp đường kính của gỗ thực nghiệm: Tiến hành điêù tra gỗ keo lá tràm ở Núi luốt trường ĐHLN, với độ tuổi từ 7  10 năm tuổi có các đường kính thu được như sau: d1 = 19.9 d1 = 20.28
d3 =18.16 d4 =20.18 d5 = 24 d6 = 20 d7 = 14.32 d8 = 15.28 d9 = 14 1 9 d= (å d ) = 18.58 9 i=1 i d max - d min 24 - 14 = = 5 2 2 Việc tạo thanh cơ sở được thực hiện trên máy cưa vòng nằm và máy cưa đĩa xẻ dọc. Quá trình xẻ được thực hiện với ba cấp đường kính gỗ: d1 = 15 (cm). d2 = 20 (cm). d3 = 25 (cm). Với các góc: 1 =450 2 =550 3 =650 Thoả mãn điều kiện: 350
những phân tích đánh giá ưu, nhược đIểm của từng phương pháp xẻ và yêu cầu của chất lượng thanh cơ sở chúng tôI chọn phương pháp xẻ bán xuyên tâm và bán tiếp tuyến. 3.1.2.1. Xác định hàm mục tiêu: Bất cứ một nhà máy, xí nghiệp sản xuất và chế biến gỗ nào cũng không ngừng tìm các biện pháp khả thi nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu, tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt, giá thành phù hợp. Muốn làm được điều đó cần phải giải quyết những vấn đề sau: + Nâng cao tỷ lệ thành khí. + Nâng cao chất lượng công cụ gia công cắt gọt. + Nâng cao tay nghề, ổn định tay nghề công nhân. + Xác định được phương pháp xẻ hợp lý nhằm bảo đảm được chất lượng sản phẩm phù hợp với công nghệ hiện đại. Như vậy nếu khi cố định máy móc, tay nghề công nhân, thì tỷ lệ thành khí sẽ là mục tiêu thể hiện hiệu quả sử dụng gỗ để thu được tỷ lệ thành khí cao nhất. 3.1.2.2. Xác định các thông số ảnh hưởng: - Các thông số ảnh hưởng cố định: Tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng gỗ và biến dạng thanh cơ sở chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố. Mỗi yếu tố này có một vai trò và vị trí rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu thực nghiệm. Tuy nhiên do sự hạn hẹp về thời gian nghiên cứu và khả năng tư duy lý luận logic còn hạn chế nên chúng tôI không thể khảo sát được hết các yếu tố này mà chỉ lưu tâm tới một số yếu tố chính có ảnh hưởng trực tiếp, rõ nét tới mục tiêu và phương pháp nghiên cứu. Chúng ta có thể xem xét các yếu tố như: hình dạng gỗ, bệnh tật gỗ, độ ẩm gỗ, chế độ sấy, chế độ gia công, tình trạng kỹ thuật là các yếu tố cố định. - Các tông số có ảnh hưởng thay đổi: Các nhân tố có thể điều khiển được là hình dạng gỗ tròn, vị trí lấy gỗ trên tiết diện ngang (phương pháp xẻ) của nguyên liệu, quy cách kích thước sản phẩm. Nhưng ở đây vấn đề đặt ra là chúng ta chỉ khảo sát những yếu tố cần thiết có liên quan đến khâu xẻ nên chúng tôi chỉ trực tiếp khảo sát sự ảnh hưởng của hai yếu tố chính đó là đường kính gỗ tròn và phương pháp xẻ theo các quy cách kích thước sản phẩm. + ảnh hưởng của đường kính gỗ tròn (d): Đường kính gỗ tròn ảnh hưởng rất lớn tới tỷ lệ thành khí và năng suất lao động. Đường kính gỗ tròn càng lớn, năng suất lao động càng cao,
chi phí nhân công giảm, tỷ lệ lợi dụng gỗ lớn. Ngược lại đường kính gỗ tròn bé, tỷ lệ thành khí sẽ thấp, khả năng tận dụng gỗ thấp, chi phí nhân công cao, khả năng tổn hao sẽ lớn. Muốn thấy được sự ảnh hưởng này tới một số chỉ tiêu sản xuất và chất lượng sản phẩm qua điều tra thực tế gỗ keo lá tràm tại trường ĐHLN với đường kính trung bình cây từ 17-18.5 (cm) với các độ tuôit từ 7-10 tuổi, lượng gỗ có đường kính chiếm đa số từ 14-20 (cm). Vì vậy chúng tôi chọn ba cấp đường kính d = 15 (cm); d = 20 (cm); d = 25 (cm). Đây là các thônh số đầu vào của thực nghiệm. + ảnh hưởng của vị trí lấy gỗ: Vị trí lấy gỗ trong cây được xác định bằng góc hợp bởi giữa tiếp tuyến với vòng năm và chiều rộng tiết diện tại ranh giới đường chia đôi chiều dày ván. Góc  càng lớn thì chiều rộng của miền xẻ Z càng nhỏ, độ xuyên tâm của ván càng cao, chất lượng thanh càng tốt nhưng tỷ lệ thành khí thấp. Góc  càng giảm sẽ làm tăng miền xẻ Z (miền xẻ Z càng rộng), độ xuyên tâm cảu ván sẽ thấp làm cho độ biến dạng của thanh tăng sẽ làm giảm chất lượng của thanh và nâng cao giá thành sản phẩm nhưng tỷ lệ lợi dụng gỗ thu được lại cao, tỷ lệ thành khí lớn. Tuy nhiên ván ghép thanh là loại ván có yêu cầu độ biến dạng của thanh thấp nên cần phảI sử dụng vị trí lấy gỗ có độ xuyên tâm cao thì tỷ lệ thành khí lại thấp, điêù này ảnh hưởng đến chỉ tiêu giá thành và hạn chế phạm vi sử dụng của sản phẩm. Vì vậy để đảm bảo chất lượng thanh và tỷ lệ lợi dụng, tỷ lệ thành khí khi xẻ thanh cơ sở cho ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm. Chúng tôi chọn vùng nghiên cứu là vùng bán xuyên tâm và bán tiếp tuyến với khoảng biến động của góc: 1 = 45 2 = 55 3 = 65 Như vậy ở trong khoảng này, qua tính toán và thực tế sản xuất, chúng tôi thấy khi  dịch chuyển được 10 sẽ thu được thêm hai lớp ván. Khoảng biến động của các yếu tố qua điêù tra: X1: Đường kính nguyên liệu(cm): X1min < X10
L: Khoảng biến động. + Xác định cánh tay đòn . Cánh tay đòn  được xác định theo công thức thực nghiệm: 2 n- p - 2 (2 n - p + 2n + 1)z n - p - 1 Trong đó: n = 2; p = 0;  = 1. + Tính toán số lượng thí nghiệm: N = N1 + N0 + N N1: Số thí nghiệm tạI tâm. N1 = 2n N0: Số thí nghiệm mở rộng. N2 = 2n = 4. N: số thí nghiệm tạI nhân. N =1. Như vậy N = 4 + 4 + 1 = 9 thí nghiệm. 3.1.2.3. Lập ma trận thực nghiệm: - Tính số lần lặp lại của thí nghiệm: Số lần lặp lại của một thí nghiệm được tính theo công thức; v 2 .l 2 k³ a2 Trong đó : K: Hệ số lần lặp lại của mỗi thí nghiệm, coi tất cả các thí nghiệm có số lần lặp như nhau. : Là chỉ số chính xác, giả thiết ta lấy  = 5%. : Là độ tin cậy của một lần đo so với giá trị thực ta tra bảng III, phụ lục IV trong bài giảng quy hoạch thực nghiệm ta có  = 2.26. : Là hệ số biến động max = 3.31%. J 2 .l 2 3,312.2,26 2 k³ = = 2,24 a2 52 Như vậy ta lấy số lần lặp lại của K = 3. - Tính toán miền xẻ Z: Chiều rộng miền xẻ Z trong phương pháp xẻ cung xuyên tâm tôi chọn góc  = 45; 55 ; 65 tương ứng ba cấp đường kính là: d = 15 (cm); 20 (cm); 25 (cm). Z được tính theo công thức thực nghiệm: d z= +e 1 + 4tg 2a Trong đó e là chiều dày mạch xẻ, ta lấy e = 3 (mm). Ta có bảng 03: Chiều rộng miền xẻ Z.