Tiết kế cải tiến hệ dẫn động cơ khí máy phay mộng đơn tại trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng trường đại học lâm nghiệp

Ngành chế biến lâm sản đã quan tâm đến công nghệ sản xuất vật liệu mới từ gỗ đó là ngành sản xuất ván nhân tạo với các loại ván chủ yếu như: Ván dăm, ván dán, ván ghép thanh… Để sản xuất

ĐẶT VẤN ĐỀ

Gỗ là một trong những loại nguyên liệu được con người sử dụng từ rất sớm Gỗ được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau để phục vụ lợi ích cho con người, như gỗ sử dụng làm đồ dân dụng, sử dụng trong giao thông vận tải, xây dựng, công nghiệp…

Hiện nay xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu sử dụng gỗ ngày càng tăng lên nhưng rừng tự nhiên ngày càng thu hẹp Vì vậy cần phải đẩy mạnh phát triển gỗ rừng trồng và sử dụng gỗ có hiệu quả gỗ rừng trồng

Sử dụng hợp lý và có hiệu quả gỗ rừng trồng là vấn đề cần được quan tâm Để thực hiện được mục đích này thì phải đi sâu vào các hướng nghiên cứu: Tìm nguyên liệu, nâng cao chất lượng sản phẩm hiện có, đổi mới công nghệ, thiết bị sản xuất…Như vậy trong nhiều biện pháp nâng cao tỉ lệ lợi dụng

gỗ nhưng một trong những biện pháp quan trọng nhất là đổi mới công nghệ, thiết bị sản xuất chế biến gỗ và tạo ra nhiều vật liệu mới từ gỗ Ngành chế biến lâm sản đã quan tâm đến công nghệ sản xuất vật liệu mới từ gỗ đó là ngành sản xuất ván nhân tạo với các loại ván chủ yếu như: Ván dăm, ván dán, ván ghép thanh… Để sản xuất ra được những sản phẩm ván nhân tạo này cần phải thiết

kế, cải tiến máy móc thiết bị để tăng năng suất lao động là hết sức quan trọng Trong các loại ván nhân tạo kể trên thì ván ghép thanh được sử dụng rộng rãi hơn cả vì nó có ưu điểm là tận dụng được tối đa gỗ và được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau

Máy phay mộng ngón là một trong những máy thuộc dây chuyền sản xuất ván ghép thanh nó ở công đoạn trung gian gia công mộng các thanh gỗ để ghép thành ván Máy phay mộng ngón có rất nhiều cơ cấu, bộ phận khác nhau, mỗi bộ phận có một nhiệm vụ nhất định, trong đó hệ dẫn động cơ khí đóng vai trò quan trọng vì nó dẫn động cho máy làm việc Để góp phần làm tăng năng suất lao động, phục vụ tốt cho dây chuyền sản xuất ván ghép thanh, tôi xin thực

hiện đề tài:“Thiết kế, cải tiến hệ dẫn động cơ khí máy phay mộng ngón tại

trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng trường Đại học Lâm nghiệp”

Mục tiêu của đề tài

Khảo sát đánh giá máy phay mộng ngón tại trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng

Thiết kế, cải tiến hệ dẫn động cơ khí máy phay mộng ngón, thiết bị được thiết kế hệ thống dẫn động cho bàn gá phôi nhằm làm việc một cách hiệu quả

an toàn và năng suất lao động

Nội dung chủ yếu của đề tài

Chương I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương II: Lựa chọn phương án thiết kế

Chương III: Tính toán thiết kế

Chương IV: Sơ bộ hoạch toán giá thành và hướng dẫn sử dụng máy Kết luận và kiến nghị

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Phương pháp kế thừa kết hợp với khảo sát thực tế để làm cơ sở tính toán

thiết kế

Dựa trên lý thuyết môn học cơ sở: Nguyên lý máy, chi tiết máy, cơ học

lý thuyết, sức bền vật liệu và các môn chuyên môn: Máy lâm nghiệp, sữa chữa máy

Phạm vi của đề tài:

Vói giới hạn là đề tài tốt nghiệp của sinh viên, tôi chỉ đi tính toán thiết kế

hệ dẫn động cơ khí cho bàn gá phôi còn các thiết bị khác xem như kế thừa của máy hiện có

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình công nghệ chế biến gỗ hiện nay

Việt Nam là một đất nước có nguồn tài nguyên rừng phong phú đa dạng, với nhiều loại lâm sản có giá trị cao Rừng ngoài tác dụng bảo vệ môi trường,

nó còn cung cấp nhiều loại gỗ quý Rừng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống con người: Rừng đóng góp không nhỏ cho nền kinh tế quốc dân và cung cấp lâm sản cho nhu cầu ngày càng tăng của xã hội

Do hậu quả của chiến tranh tàn phá, nạn du canh du cư, đốt rừng làm rẫy, khai thác bừa bãi làm cho rừng bị cạn kiệt, vốn rừng bị lạm dụng rừng tự nhiên bị giảm nhanh

Vì vậy ngành công nghiệp chế biến gỗ của nước ta đã và đang đứng trước những thách thức vô cùng to lớn: Nguồn nguyên liệu từ rừng tự nhiên ngày càng khan hiếm, không đáp ứng đủ được nhu cầu phát triển mạnh mẽ của ngành chế biến gỗ Do đó nguyên liệu từ gỗ rừng trồng là giải pháp kịp thời nhưng cũng chỉ giải quyết được vấn đề về số lượng, không đáp ứng được vấn

đề về chất lượng vì gỗ rừng trồng là những cây sinh trưởng nhanh nhưng độ bền tư nhiên thấp Một trong các giải pháp nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm, thì ngành chế biến lâm sản có thể đáp ứng có hiệu quả các mục tiêu trên là ngành công nghệ sản xuất ván nhân tạo

Ngành công nghệ sản xuất ván nhân tạo rất phù hợp với nguồn nguyên liệu gỗ rừng trồng Nó không đòi hỏi khắt khe về nguyên liệu (Ván dăm, ván sợi,ván ghép thanh ), cải thiện được các tính chất của gỗ dùng làm nguyên liệu (ván dán, ván ghép thanh ), đồng thời có thể nâng cao hiệu quả kinh tế và hiệu quả sử dụng của sản phẩm Đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu tạo ván nhân tạo từ các nguyên liệu khác nhau: Bồ đề, trám trắng, keo lá tràm, keo tai tượng, cao su…

Ván nhân tạo gồm: Ván dăm, ván sợi, ván dán, ván ghép thanh Mỗi loại ván có công nghệ sản xuất khác nhau, có tính chất cơ lý cũng như công dụng

khác nhau Ván dăm thì tận dụng tối đa gỗ rừng trồng vì gỗ được băm nhỏ nhưng cơ tính kém và không chịu được nhiệt độ môi trường cao và độ ẩm cao Ván ghép thanh thì ngược lại, tuy nó không tận dụng tối đa gỗ nhưng lại chịu được độ ẩm và đặc biệt là nó có thể tạo đa dạng các sản phẩm nội thất vì vậy công nghệ sản xuất ván ghép thanh đã và đang ngày càng phát triển

Hiện nay công nghệ chế biến gỗ rất phát triển, với những loại hình máy móc được nhập từ những nước phát triển như: Đức, Thuỵ Điển, Italia Do đó năng suất lao động cao, đa dạng hoá sản phẩm, tận dụng tối đa gỗ, mẫu mã đẹp đáp ứng được nhu cầu thị trường trong nước cũng như xuất khẩu

1.2 Sự ra đời và phát triển công nghệ sản xuất ván ghép thanh

1.2.1 Trên thế giới

Ván ghép thanh là loại hình sản xuất ván nhân tạo nó xuất hiện từ năm

1950 của thế kỷ 20 Năm 1950 ván ghép thanh có tên chung là Laminated board xuất hiện đầu tiên tại Mỹ nhưng nó chỉ được phát triển mạnh sau 1970 Với những ưu điểm vượt trội của mình nó đã và đang phát triển mạnh trên toàn thế giới Hiện nay Châu Âu là nơi có tốc độ phát triển mạnh nhất về cả chất lượng cũng như số lượng Người Châu Âu luôn đi đầu về công nghệ sản xuất, tiếp đó là đến Châu Mỹ, Tại Châu Á đi đầu là Nhật Bản đây là nước sản xuất ván ghép thanh nhiều nhất

Nai, Bình Định… các doanh nghiệp của miền Nam chủ yếu sản xuất ván ghép thanh dùng đồ mộc từ gỗ cao su và gỗ thông

Còn ở miền Bắc, đi đầu trong việc ứng dụng công nghệ sản xuất ván ghép thanh là công ty Lâm sản Yên Bái (sản xuất chủ yếu ở dạng Laminated Board và dạng Diect Joint) Tuy các tỉnh miền Bắc ứng dụng công nghệ sau nhưng có tốc độ phát triển mạnh mẽ Một số doanh nghiệp đã và đang được xây dựng đều kinh doanh có hiệu quả như: Công ty cổ phần Lâm sản Nam Định, Công ty Cổ phần Lâm sản Quảng Ninh, nhà máy gỗ Vinafor Hà Nội… sản phẩm của họ ngày càng khẳng định được chất lượng trên thị trường trong nước cũng như quốc tế Trong khi các doanh nghiệp miền Nam chủ yếu sản xuất từ

gỗ cao su thì các doanh nghiệp miền Bắc sản xuất ván ghép thanh dùng cho đồ mộc từ gỗ thông và gỗ keo là chủ yếu Bên cạnh đó các doanh nghiệp nước ta hiện nay đã có sự quan tâm nhiều tới cả hai mặt chất lượng sản phẩm cũng như

số lượng sản phẩm Để đạt được điều đó việc cải tiến thiết bị để nâng cao sản lượng là vấn đề được quan tâm

Với trung tâm nghiên cứu, thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng trường Đại học Lâm nghiệp thì đã ứng dụng công nghệ dây chuyền ván ghép thanh tiên tiến của các nước phát triển để phục vụ sản xuất, nghiên cứu khoa học ở nhiều cấp độ khác nhau cho giáo viên, học sinh, sinh viên trong trường

1.3 Quy trình sản xuất ván ghép thanh

1.3.1 Quy trình công nghệ sản xuất ván ghép thanh tại một số cở sở sản xuất

Quy trình công nghệ sản xuất ván ghép thanh nói chung gồm nhiều khâu công nghệ từ nguyên liệu, cắt khúc,… Xử lý sản phẩm Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh được biểu diễn như hình 1:

Hình 1: Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh

Công nghệ sản xuất ván ghép thanh gồm rất nhiều công đoạn nhưng công đoạn ép ván là quan trọng nhất vì nó quyết định đến chất lượng của ván, cũng như tạo thành khuôn hình của ván

Sau đây là một số hình ảnh và thiết bị sản xuất ván ghép thanh tại một số nhà máy xí nghiệp chế biến gỗ hiện nay

Ví dụ một số hình ảnh máy móc của quy trình công nghệ sản xuất ván ghép thanh tại nhà máy Vinafor Hà Nội:

Hình 2: Máy xẻ thanh Hình 3: Máy bào hai mặt

Cắt ngang

Hình 4: Máy phay mộng ngón Hình 5: Máy tráng keo

Hình 6: Máy bào bốn mặt Hình 7: Máy ghép dọc

Hình 8: Máy ghép ngang Hình 9: Máy ép

Hình 10: Máy ép ngang kiểu trống

Với dây chuyền này: Gỗ tròn được đưa vào xẻ sau đó được gia công qua các máy kể trên và cuối cùng đưa vào máy ép ngang kiểu trống để hoàn thành sản phẩm cho năng suất cao, do đó hạ giá thành sản phẩm Đây là dây chuyền hiện đại được các nước khác đang áp dụng

Tuy nhiên ở mỗi dây chuyền công nghệ của các công ty, trung tâm có sự thay đổi các máy với nhau nhưng cuối cùng cũng để ra sản phẩm ván ghép thanh như mong muốn, với mục đích nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm

1.3.2 Quy trình công nghệ sản xuất ván ghép thanh tại trung tâm Công nghiệp rừng trường Đại học Lâm nghiệp

1.3.2.1 Cơ cấu tổ chức của trung tâm

Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng được thành lập theo Quyết định số 2857/NN-TCCB/QĐ, ngày 06/11/1997 của bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, trực thuộc trường Đại học Lâm nghiệp

Chức năng nhiệm vụ của trung tâm là phục vụ thực hành thực tập, nghiên cứu khoa học cho sinh viên và cán bộ giảng viên trường ĐHLN, kết hợp với việc chuyển giao công nghệ phục vụ cho cơ sở sản xuất, doanh nghiệp, nhà máy

Hiện nay Giám đốc trung tâm là Th.s: Lê Văn Tung, tổng số cán bộ công nhân viên cả biên chế với hợp đồng là 30, với cơ cấu tổ chức trung tâm được

mô tả như hình vẽ:

Hình 11: Sơ đồ cơ cấu tổ chức của trung tâm Công nghiệp rừng trường ĐHLN

Với chức năng trên: Hàng năm trung tâm hướng dẫn cho hàng ngàn sinh viên khoa CBLS,CNPTNT… vào thực tập tay nghề, thực tập kỹ thuật các môn học về chế biến gỗ, thực tập tốt nghiệp cho sinh viên, thạc sĩ, các đề tài tiến sĩ của cán bộ giảng viên trong và ngoài trường ĐHLN

1.3.2.2 Quy trình sản xuất ván ghép thanh tại trung tâm Công nghiệp rừng trường ĐHLN

Hiện nay trung tâm có hai dây chuyền ván ghép thanh

a Dây chuyền 1:

Đây là dây chuyền được đầu tư từ lâu của trung tâm Công nghiệp rừng, hiện nay dây chuyền này đã tương đối cũ và không đáp ứng được nhiều cho yêu cầu sản xuất của trung tâm mà chỉ phục vụ cho sinh viên thực tập

Giám đốc trung tâm

Phân xưởng ván dăm

Phân xưởng ván ghép thanh

Phân xưởng mộc

Phân xưởng dịch

vụ

Phân

xưởng

cơ điện

b Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh theo dây chuyền 1 (hình 11):

Hình 12: Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh theo dây chuyền 1

Ưu điểm:

Nếu sử dụng dây chuyền này thì ván ghép thanh ít bị cong vênh do được

ép ở các mặt đều nhau, đồng thời không yêu cầu tay nghề của người công nhân cao

d Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh theo dây chuyền 2 hình 12:

Ghép ngang kiểu phẳng

Cưa cắt ngang

Đánh nhẵn

Hình 13: Sơ đồ công nghệ sản xuất ván ghép thanh theo dây chuyền 2

Ưu điểm:

Do thay máy ép ngang kiểu phẳng bằng máy ép ngang kiểu trống nên năng suất lao động cao, do đó giá thành hạ lương người công nhân được đảm bảo

Nhược điểm:

Ván ghép thanh hay bị cong vênh nhất là ép các thanh mỏng, để ván ít bị cong vênh thì yêu cầu tay nghề người công nhân tương đối cao

1.3.2.3 So sánh ƣu nhƣợc điểm của hai dây chuyền trên

Dây chuyền 1 sử dụng máy ép ngang kiểu phẳng, với máy này thì mỗi 1 lần ép được 1 tấm và sau khi công nhân đưa tấm ép vào máy ép một tấm và thời gian để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật tối thiểu mất 45 phút Như vậy công nhân ghép ngón và tấm không sử dụng hết thời gian làm việc do đó năng suất lao động thấp, lương của người công nhân không được đảm bảo Dây chuyền 2 sử dụng máy ép ngang kiểu trống với máy này mỗi lần ép được 10 tấm nên năng suất lao động cao Còn các máy móc khác tương đối giống nhau

Ghép ngang kiểu trống

Đánh nhẵn

Cưa cắt ngang

Trong dây chuyền 2 máy phay mộng ngón là máy trung gian phục vụ cho quy trình sản xuất ván ghép thanh Để tăng năng suất lao động cho dây chuyền

2 thì máy phay mộng ngón phải làm việc với năng suất cao

Do đó tôi chọn máy phay ngón để thiết kế cải tiến phục vụ cho dây chuyền mới để sản xuất ván ghép thanh đạt hiệu quả và năng suất cao

1.3.3 Nguyên liệu và sản phẩm trong sản xuất ván ghép thanh

1.3.3.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu để sản xuất ván ghép thanh rất phong phú và đa dạng, các loại cây mọc nhanh rừng trồng có tính chất cơ lý thấp đều có thể sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất ván ghép thanh, các đầu mẩu, khúc nhỏ cũng có thể

có thể tận dụng đưa vào sản xuất ván ghép thanh để đưa ra sản phẩm có kích thước lớn kể cả chiều dài và chiều rộng Tại công ty lâm sản Giáp Bát, sử dụng nguyên liệu là keo để sản xuất ván ghép thanh làm nguyên liệu sản xuất đồ mộc

Yêu cầu của nguyên liệu là không mục nát và giới hạn các khuyết tật cho phép như: Cong, mắt sống, mắt chết để từ đó phân loại gỗ chính phẩm riêng và bìa bắp phế liệu riêng trước khi đưa vào sản xuất Để đảm bảo về yêu cầu nguyên liệu ta cần quan tâm đến các chỉ tiêu và chất lượng thanh như:

-Các thanh thành phần phải cùng một loại cây hoặc các loại cây có tính chất gần giống nhau, không cho phép gỗ mềm lẩn với gỗ cứng

-Các thanh ván lõi phải sấy đến độ ẩm 8-10%

-Vết nứt trên thanh lõi <200 (mm), không cho phép mục mọt

-Nếu thanh có đường kính mắt >10 (mm) thì cắt bỏ hoặc đắp vá

1.3.3.2 Sản phẩm

Theo tiêu chuẩn BS 61100-1984 ván ghép thanh phân chia thành một số loại chủ yếu sau: Ván ghép thanh lõi đặc không phủ bề mặt, ván ghép thanh khung rỗng, ván ghép thanh lõi đặc phủ bề mặt

1.4 Máy phay mộng ngón

1.4.1 Tổng quan các loại máy phay mộng ngón

Máy cưa phay có nhiều loại trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh, nhưng ở đây ta nói tới máy phay mộng ngón để sản xuất ván ghép thanh

Trong máy cắt mộng khung thì dụng sụ cắt là lưỡi cưa đĩa và lưỡi phay Lưỡi cưa đĩa thường là loại bản phẳng ngoài ra còn dùng loại có hàn miếng hợp kim cứng ở đầu răng cưa để lưỡi cắt ít bị mòn

Lưỡi phay dùng để khoét rãnh, gia công mộng răng khi gia công sẽ tạo thành các mộng hình răng cưa, mộng răng để lắp ghép theo chiều dài của các chi tiết thanh với nhau tạo thành kết cấu khung Loại có bản mỏng là lưỡi dao toàn khối hoặc nhiều mảnh lắp ghép lại với nhau Ở trung tâm Công nghệp rừng trường Đại học Lâm nghiệp có máy phay mộng ngón gồm có lưỡi cưa và lưỡi phay tham gia vào quá trình cắt gọt, do đó tôi đi t6ính toán thiết kế cải tiến

hệ dẫn động cơ khí máy cưa phay mộng ngón trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh

1.4.2 Thực trạng máy phay mộng ngón ở trung tâm Công nghiệp rừng

Máy phay mộng ngón của trung tâm Công nghiệp rừng trường Đại học Lâm nghiệp được nhập từ nhà máy formach Sài Gòn năm 1991 Máy phay mộng ngón là một máy trung gian trong dây chuyền sản xuất ván ghép thanh, máy có nhiệm vụ cắt gọt gia công các thanh gỗ tạo thành mộng răng cưa để chuẩn bị cho ghép thanh để đưa lên máy ép ngang kiểu trống Máy gồm bộ phận dẫn động cơ khí từ động cơ đến các lưỡi cắt (lưõi cưa, lưỡi phay), hệ thống thuỷ khí để giúp kẹp chặt phôi và đẫy bàn cưa chuyển động tịnh tiến khứ hồi Nhưng do máy đã được nhập từ lâu nên hệ thống thuỷ khí đã có những hư hỏng: Các piston dẫn động cho bàn gá phôi chuyển động tịnh tiến khứ hồi hay

bị hư hỏng và thường phải thay nên hiện nay ở trung tâm Công nghiệp rừng người công nhân phải dùng tay để đẩy chuyển động tịnh tiến khứ hồi của bàn

gá phôi do đó năng suất của máy không cao, chất lượng bề mặt cắt gọt không

bảo đảm, lưỡi cắt chóng mòn và đặc biệt là nguy hiểm cho người công nhân

Để thấy rõ thực trạng của máy chúng ta hãy quan sát cấu tạo máy như hình sau:

6 – Cơ cấu dịch chuyển bàn gá phôi

7 – Piston dịch chuyển bàn gá phôi

8 - Bệ máy

* Nguyên lý hoạt động của máy:

Khi gỗ được xếp lên bàn cưa thì hệ thống thuỷ khí sẽ kẹp chặt giữ gỗ, người công nhân đẫy bàn gá phôi chuyển động tịnh tiến để gỗ đến lưỡi cưa và được cưa bằng đầu sau đó gỗ tiếp tục được đưa đến lưỡi phay để phay mộng răng cưa, khi mà gỗ đã được phay hết thì hệ thống thuỷ khí sẽ đẫy các thanh gỗ

đã được phay mộng ra khỏi bàn cưa và một hành trình mới tiếp theo được tiến hành

Chương 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Qua tìm hiểu cấu tạo và đặc tính kỹ thuật của máy phay mộng ngón Tôi đưa ra ba phương án thiết kế hệ dẫn động cơ khí cho chuyển động tịnh tiến của bàn gá phôi

5 – Piston dẫn động cho bàn gá phôi

6 - Động cơ dẫn động cho lưỡi phay

* Ưu điểm của phương án 1:

Nếu sử dụng phương án này là dùng hệ thống thuỷ khí để dẫn động cho chuyển động của bàn gá phôi thì hệ thống làm việc nhịp nhàng rất an toàn cho người công nhân

* Nhược điểm:

Các piston xi lanh hay bị hư hỏng và phải thay thế liên tục vì vậy người công nhân hay phải nghỉ giữa chừng nên năng suất lao động không cao

9

Trong đó:

1- Động cơ dẫn động cho lưỡi cưa và bàn gá phôi

2- Bộ truyền đai cho bàn cưa

Phương án này có ưu, nhược điểm sau:

*Ưu, nhược điểm:

Hệ thống dẫn động có kích thước nhỏ gọn, thiết kế đơn giản mà vẫn đảm bảo làm việc nhịp nhàng của máy

*Kết luận:

Trong 3 phương án trên thì tôi thấy phương án 3 là thích hợp hơn cả

để thiết kế chế tạo và phù hợp với yêu cầu của trung tâm, vì vậy tôi chọn phương án 3 để tính toán thiết kế

Chương 3

CƠ SỞ THIẾT KẾ

Do hạn chế của đề tài nên ở đây tôi không tính toán thiết kế lại hệ thống truyền động của lưỡi phay và lưỡi cưa mà tôi chỉ đi tính toán thiết kế hệ thống truyền động cơ khí cho dịch chuyển của bàn gá phôi

3.1 Tính chọn động cơ điện

3.1.1 Các dạng lưỡi cưa chủ yếu

Lưỡi cưa đĩa có dạng hình đĩa hay hình trụ, trên lưỡi cưa có nhiều răng được dập sẵn, trong quá trình cắt lưỡi cưa quay tròn còn phôi chuyển động tịnh tiến (cũng có trường hợp lưỡi cưa vừa quay tròn vừa chuyển động tịnh tiến, phôi đứng yên) Khi làm việc, lưỡi cưa chịu tác dụng của lực cản cắt lên răng cưa làm lưỡi cưa bị biến dạng Ngoài ra khi quay nó còn chịu lực ly tâm và ma sát giữa gỗ, mùn cưa với lưỡi cưa Để lưỡi cưa cứng vững người ta thường chế tạo lưỡi cưa bằng thép hợp kim có chất lượng cao, thép làm lưỡi cưa phải có giới hạn bền từ 120÷150 kg/mm2

Phần cắt của cưa đĩa gồm các răng cưa phân bố theo đường tròn Hình dạng hay dạng răng cưa do các góc cắt, đường viền mặt trước và mặt sau răng, hầu răng quyết định Tuỳ theo công dụng, lưỡi cưa có dạng răng, các thông số góc của răng khác nhau, còn theo hướng cưa với chiều thớ gỗ phân ra lưỡi cưa

xẻ dọc, cắt ngang và vừa xẻ dọc vừa cắt ngang

Với lưỡi cưa đĩa của máy phay mộng ngón thì dùng để cắt ngang ván thanh cho các đầu thanh gỗ bằng nhau trước khi đến lưỡi phay tạo mộng ghép thanh cho các máy tiếp theo Những lưỡi cưa này dùng để cắt đầu ván thanh nên lưỡi mỏng đường kính nhỏ, công suất bé Với ván ghép thanh theo quy định thì chiều dày khoảng 25(mm), với chiều dày như vậy thì lưỡi cưa đĩa có đường kính D = 250÷300 (mm)

Qua các vấn đề nêu ở trên tôi chọn lưỡi cưa đĩa có đường kính lớn nhất

là Dmax = 300 (mm) để tính toán thiết kế Các thông số tương ứng:

- Chiều dày lưỡi cưa: s = (0,08÷0,12) Dmax =0,1 300 =1,7 (mm)

- Bước răng: t = (10÷14).s, ta chọn t = 10.s = 10.1,7 = 17 (mm)

- Chiều cao răng cưa: h = (0,5÷0,7).t, ta chọn h = 0,7.t = 0,7.17 = 11,9(mm)

- Số răng cưa:

9 , 11

300 14 , 3 

- Đường kính đĩa ốp của cưa là: Dđ.ôp 0 , 2 Dmax  0 , 2 300  60 (mm)

Ta có cấu tạo lưỡi cưa đĩa như sau:

Hình 18: Cấu tạo lưỡi cưa

3.1.2 Xác định lực cản cắt lên lƣỡi cƣa a).Xác định công suất cần thiết của lƣỡi cƣa

Công suất của đĩa cưa được xác định theo công thức:

1000

kbeu

P c  (kw) (3.1) Trong đó: k = k0.k1.k2.k3.k4

K0 -Công cắt cơ bản riêng (phụ thuộc vào độ ẩm, góc cắt, vận tốc đẩy) Chọn k0= 2.107

K1-Hệ số điều chỉnh khi thay đổi loại gỗ Với gỗ cứng chọn k1=1,2

K2-Hệ số điều chỉnh khi thay đổi độ ẩm của gỗ, lấy k2= 1,1

K3-Hệ số điều chỉnh khi thay đổi độ sắc của lưỡi cưa (phụ thuộc vào độ

tù của răng cưa), ta có k3= 1+0,3T, với T- số giờ làm việc sau khi mài lưỡi cưa (T= 6 giờ), do đó k3= 1+0,3.6 = 2,8

8 10 180 10 5 , 2 10

. c

c

n D

V  

(3.2) Trong đó:

D- Đường kính lưỡi cưa, khi lựa chọn đường kính lưỡi cắt phải thích hợp với điều kiện gia công Đối với lưỡi cưa đĩa dạng răng cưa cắt ngang phụ thuộc vào chiều dầy của phôi gia công và đường kính đĩa ốp Đường kính nhỏ nhất của lưỡi cưa D(mm) được xác định theo công thức:

2850 300 14 ,



c

V (m/s) Công suất cần thiết:



Pc

P ct  (3.3) Trong đó: η = 1

Theo công thức (3.3) ta có:

4 , 44

1

44 , 4

44 , 4 1000

3.1.4 Xác định công suất dịch chuyển của bàn gá phôi

Để bàn gá phôi có thể dịch chuyển tịnh tiến trên con lăn thì cần phải có lực đẩy Fd phải thoả mãn điều kiện:

Fqt- Lực quán tính khi bàn gá phôi chuyển động, ta có Fqt = m.a

m- Là khối lượng của bàn gá phôi và gỗ, m = 100 (kg)

a- Gia tốc của bàn gá phôi

-Để tính được gia tốc của bàn gá phôi, ta xem bàn chuyển động như một vật tịnh tiến như hình vẽ sau:

Hình 19: Sơ đồ di chuyển của bàn gá phôi

Ta có: S = 1a.t2 + v.t (3.6)

V S

a

S- Là quãng đường dịch chuyển mặt bàn: S = 1 (m)

V- Là vận tốc dịch chuyển mặt bàn: v = 10 (m/ph) = 1,6(m/s)

Ta lại có: V = v0 + a.t , mà v0 = 0  t =

a V

Thay vào công thức (3.6) ta có a = 3,84 (m/s2)

Do đó Fqt = 100.3,84 = 384 (N)

Vậy lực Fđ khi mang tải: Fđ = 200 + 384 = 584 (N)

Vì lực đẩy còn bị thất thoát khi di chuyển động qua các hệ thống nên ta chọn Fđ

lớn để cho đảm bảo Chọn Fđ = 1000 (N)

Công suất cần thiết để làm bàn gá phôi dịch chuyển

1000

' F v

P ct  d =

1000

1 , 0 1000

= 0,1 (kw) Công suất cần thiết thực tế khi qua các bộ truyền là:

1 0

 ct ct

ct P P

3.1.5 Xác định số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ

Vận tốc dịch chuyển của bàn gá phôi là v = 10 (m/ph) = 1,6(m/s), ta lại

20 30 30 30

Vậy số vòng quay của trục dẫn động cho bàn gá phôi là n = 191(v/ph)

Ta có tỉ số truyền u=u1.u2

- Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng u=3÷5

- Đối với bộ truyền đai thang u = 3÷5

nt - Số vòng quay của trục dẫn động trục tiếp cho bàn gá phôi: nt= 115(v/ph)

Mặt khác: Uc= U đ.Ubr

U đ - Tỷ số truyền của bộ truyền đai, ta chọn Ud = 4

Ubr - Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

Ubr = 3,77

4

1,

Ta thấy 3 < 3,77 < 5 như vậy thoã mãn điều kiện

*Công suất trên các trục:

- Công suất định mức trên trục động cơ: P đm = 5,5(kw)

- Công suất tính toán trên trục động cơ là: Ptt = Plv = 4,55(kw)

- Công suất định mức trên trục II là:

*Mô men trên các trục:

Áp dụng công thức tính mô men:

3.4 Tính toán thiết kế bộ truyền đai

Truyền động đai được sử dụng khá rộng rãi bởi nó truyền dẫn được giữa các trục tương đối xa nhau, làm việc êm, không ồn , có tỷ số truyền ổn định, cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ Thiết kế bộ truyền đai được thực hiện qua các bước sau đây:

Với các số liệu đầu vào như trên, tra bảng 4.13 [2] tôi quyết định chọn loại đai thường có tiết diện A để tính toán thiết kế cho bộ truyền Các thông số của đai loại này như sau:

Bảng 3: Thông số của đai hình thang

Đường kính bánh đai nhỏ

d1(mm)

Chiều dài giới hạn l (mm)

6000

2880 112 14 , 3 1000 6

. 1 1





 d n m/s (3.10) Như vậy thoã mãn điều kiện: v=16,88 m/s < 25 m/s = vmax

-Xác định đường kính bánh đai lớn theo công thức: d2 = d1.Uđ.(1-ξ) với ξ = 0,01, Uđ = 4, do đó d2 = 112.4.(1-0.01) = 443,52 mm

Chọn d2 = 450 mm

Như vậy tỉ số truyền thực Ut 4 , 05

) 01 , 0 1 (

112

450 )

1 (

4

4 05 , 4 100

317,1 ≤ a ≤ 1124 Với tỷ số truyền Ud = 4 tra bảng 4.14[1]

; vậy thoả mãn điều kiện trên

-Xác định chiều dài đai l:

Ta có: l

a

d d d

d a

4

) (

2

) (

2

2 2 1 2

) 450 112 ( 2

) 450 112 (

14 , 3 430 2

57 ).

112 450 (





0 0

K P Z

.

P1- Công suất trên trục bánh đai chủ động, P1 = 4,55 kw

[P0]- Công suất cho phép, tra bảng 4.19 [1]; [P0] = 2,4 kw

Kđ - Hệ số tải trọng động, tra bảng 4.7 [1]; Kđ = 1,1

Cα - Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhóm góc ôm α1, tra bảng 4.15 [1];Cα=0,86

Cl - Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai, trị số của Cl được tra theo bảng

4.16 [1] phụ thuộc vào tỉ lệ l/l0; ta có 1 17

1700

2000 0

Cu - Hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền, tra theo bảng 4.17[1]; Cu=1,14

Cz - Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai Khi tính toán dựa vào tỉ số Z =  1 , 89

4 , 2

55 , 4

Z 2 , 05

1 14 , 1 04 , 1 86 , 0 4 , 2

1 , 1 55 ,

 , chọn Z = 3 vì Z < Zmax = 6

- Chiều rộng bánh đai:

Ta có công thức: B = (Z - 1).t + 2e (3.15) Trong đó t,e tra bảng kích thước và kết cấu bánh đai

- Lực và ứng suất trong đai:

Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức :

d

F Z C v

K P





.

.

780 1



(3.16) Trong đó:

Fv- Lực căng do lực ly tâm sinh ra và Fv = qm.v2 (3.17) v- là vận tốc vòng v = 16,88 m/s

qm- là khối lượng 1 mét chiều dài tra bảng 4.22 [1] qm = 0,105

Do đó Fv = 0,105.16,882 = 29,92 N

3 86 , 0 88 , 16

1 , 1 55 , 4

R = 2.F0.z.sin

2 1

3.4.5 Bảng thông số bộ truyền đai

Bảng 5

Đường kính bánh đai nhỏ d1 (mm) 112 mm

Đường kính bánh đai lớn d2 (mm) 450 mm

3.4.6 Kết cấu bánh đai

Sau khi tính toán thiết kế ta có kết cấu đai như hình 20

Hình 20: Kết cấu đai

3.5.Thiết kế bộ truyền động bánh răng trụ răng nghiêng

Qua các phần tính toán ở trên ta có số liệu tính toán thiết kế cho bộ truyền động bánh răng trụ răng nghiêng như sau:

P1 = 4,25 kw; n2 = nII = 720 v/ph; T2 = TII=56371,53 Nmm, Ubr = 3,77

b bt

38°

y o

h

Đây là bộ truyền bánh răng hở, nên răng hay bị hỏng là gãy răng do ứng suất uốn sinh ra Do đó xuất phát từ điều kiện bền uốn, ta đưa ra công thức thiết

kế là mô đun m, sau đó xác định các thông số khác theo mô đun m rồi kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc

3.5.1 Chọn vật liệu

Chọn vật liệu thích hợp là một bước quan trọng trong việc tính toán thiết

kế chi tiết máy nói chung và truyền động bánh răng nói riêng Để chọn được vật liệu cho bánh răng ta tra bảng 6.1 [1]:

Bảng 6

Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn

3.5.2 Xác định ứng suất cho phép

- Xác định ứng suất tiếp cho phép

Khi tính độ bền mỏi tiếp xúc, ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định theo công thức sau:

H

HL H

S

K

0 lim



  (3.19) Trong đó:

ZR- Hệ số kể đến ánh hưởng độ nhám mặt răng:ZR= 1khi Ra=1,25- 0,63

S

K

lim 0

mH= 6- Bậc đường cong mỏi tiếp xúc

NHo= 30HB2,4- Số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền tiếp xúc;

Ta có:NHo1 = 30.HB12,4 = 30.2372,4 = 1,68.107

NHo2=30.HB22,4 = 30.2172,4 = 1,3.107

NHE- số chu kỳ chịu tải của bánh răng đang xét:

Khi chịu tải tĩnh:

NHE= 60 cnt (3.21) Với: c- Số lần ăn khớp của răng trong một vòng quay; chọn c = 1

1 544

lim 1 0

H

HL H

H

S K



1 , 1

1 504

lim 2 0

H

HL H

H

S K

Thoả mãn điều kiện:   H  1 , 25  H2

-Xác định ứng suất uốn cho phép

8 ,

YR- Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng; chọn YR = 1

KFC- Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc đặt tải:

S

K

lim 0

NFo= 4.106- Số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền uốn

NFE- Số chu kỳ chịu tải của bánh răng đang xét

Tương tự

NFE = 60 cnt = NHE = 113,53.107 Vì NFE > NFo, nên hệ số tuổi thọ KFL=1

75 , 1

1 6 , 426

lim 1 0

F

FL F

F

S K



  223 , 2

75 , 1

1 6 , 390

lim 2 0

F

FL F

F

S K

3.5.3.Xác định thông số cơ bản của bộ truyền

Bộ truyền bánh răng có công thức thiết kế là theo mô đun m và được xác định theo công thức sau:

2 1

F 1

Z

.

F bd

F m

Y K T K

89 , 3 41 , 1 53 , 56371

23 ,