Thiết kế hệ thống kẹp giữ gỗ máy cưa vòng CD3 tại trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng đại học lâm nghiệp

Để đảm bảo cho quá trình xẻ gỗ không bị xê dịch, xoay lật, đúng kích thước, đồng thời đảm bảo an toàn cho người lao động trong khi làm việc, yêu cầu hệ thống các máy móc, thiết bị an toà

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CHẾ BIẾN LÂM SẢN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài: “ Thiết kế hệ thống kẹp giữ gỗ máy cưa vòng CD3 tại trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng

Đại học Lâm Nghiệp”

Chuyên ngành : CHẾ BIẾN LÂM SẢN

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay tại Trung tâm Thực nghiệm và chuyển giao công nghệ rừng – Trường ĐH Lâm Nghiệp, máy cưa vòng CD3 là loại cưa dùng để xẻ phá các loại gỗ lớn trong dây truyền công nghệ chế biến gỗ Các công đoạn tiếp theo phụ thuộc rất nhiều vào công đoạn xẻ của cưa vòng hay chính là tỷ lệ lợi dụng

gỗ của cưa vòng Vì vậy nó đòi hỏi rất nhiều các thông số kỹ thuật chính xác, các cơ cấu nhanh gọn, từ đó tránh được thời gian không sử dụng máy trong quá trình sử dụng cưa để phù hợp với tình hình sản xuất của Trung tâm nói riêng và của dây chuyền sản xuất nói chung

Để không ngừng nâng cao năng suất lao động đồng thời góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm nhằm đạt được hiệu quả kinh tế cao Một trong những biện pháp quan trọng nhất có tính chất quyết định là thiết kế, cải tạo và hoàn thiện trang thiết bị sản xuất

Để làm ra một sản phẩm nào đó từ gỗ, đều phải trải qua nhiều quá trình, công đoạn khác nhau Trong đó có quá trình xẻ gỗ Để đảm bảo cho quá trình xẻ

gỗ không bị xê dịch, xoay lật, đúng kích thước, đồng thời đảm bảo an toàn cho người lao động trong khi làm việc, yêu cầu hệ thống các máy móc, thiết bị an toàn, phù hợp đúng tiêu chuẩn kỹ thuật, trong đó có hệ thống kẹp giữ gỗ

Xuất phát từ thực tế và nhu cầu nói trên, được sự đồng ý của bộ môn Máy, Khoa CBLS – Trường ĐH Lâm Nghiệp, cùng sự hướng dẫn của Tiến sĩ

Hoàng Tiến Đượng, tôi tiến hành nghiên cứu, “Thiết kế hệ thống kẹp giữ gỗ máy cƣa vòng CD3 tại Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng_Đại học Lâm Nghiệp”

Do thời gian và điều kiện có hạn nên nội dung đề tài chưa được sâu sắc

và còn nhiều sai sót Rất mong được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện và sâu sắc hơn, phục vụ tốt công tác nghiên cứu khoa học và sản xuất

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2011

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát về cưa xẻ:

Cưa xẻ là dạng cắt gọt chuyên dùng làm mục đích phân chia phôi (cây gỗ, phiến gỗ, gỗ thanh ván) thành 2, 3,4 hoặc nhiều phần để được sản phẩm có kích thước nhỏ hơn và ngắn hơn, sản phẩm làm ra nói chung thường có dạng hình khối và không bị biến dạng do quá trình cắt gọt gây

-Cưa hỗn hợp: là dạng cưa kết hợp cả cưa ngang và cưa dọc

 Theo dạng chuyển động của lưỡi cưa: Chuyển động tịnh tiến, khứ hồi (cưa sọc), chuyển động tròn (cưa đĩa), chuyển động vòng vô tận (cưa vòng), chuyển động thẳng (tia laze, dòng thủy lực)

 Theo động lực của bộ phận động cắt gọt: tạo phoi và không tạo phoi

 Theo dạng cấu trúc công cụ cắt: lưỡi cưa là thanh bản thép mỏng khép kín có dạng băng tải, bản thép hình tròn dạng đĩa, dạng xích,… nếu xét sâu hơn từng loại công cụ chúng ta lại có các kết cấu khác nhau

1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng cơ cấu kẹp giữ gỗ cho cưa vòng nằm

Thế giới ngày nay đã và đang cải thiện thiết bị kỹ thuật công nghệ nhằm giảm thiểu đến mức thấp nhất sức lao động của con người,Việt Nam cũng nằm trong xu hướng phát triển đó,chúng ta cũng có những đề tài nghiên cứu để giảm bớt sức lao động con người,nâng cao sản xuất nhưng do trình độ khoa học kỹ thuật chưa cao nên vẫn thủ công

Hệ thống kẹp giữ gỗ máy cưa vòng CD3 của Trung tâm thực nghiệm

và chuyển giao công nghệ rừng đang sử dụng là hệ thống vam kẹp gỗ đóng trên đà kê bằng gỗ 1 đầu và 1 đầu còn lại đóng vào thân khúc gỗ cần xẻ

Do đà kê ở đây trong quá trình lâu ngày sử dụng nên việc đóng vam kẹp gỗ nhiều lần dẫn tới mỗi khi muốn kẹp giữ gỗ thì việc lựa chọn vị trí của vam kẹp gỗ trên đà kê và trên thân khúc gỗ mất rất nhiều thời gian Có khi vết vam trên đà kê sau nhiều lần đóng trùng nhau nên độ bám dính của vam kẹp

gỗ trên đà kê không đảm bảo quá trình của hoạt động và có thể bị tụt ra, nên phải tiến hành đóng lại làm tốn thời gian đồng thời làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm gỗ xẻ, làm cho năng suất lao động thấp, Chính vì vậy việc cải tạo hệ thống kẹp giữ gỗ cho cưa vòng CD3 là một việc quan trọng góp phần cải thiện năng suất lao động và chất lượng sản phẩm của Trung tâm

Xuất phát từ thực trạng như vậy, tôi xin thực hiện đề tài:

“Thiết kế hệ thống kẹp giữ gỗ máy cưa vòng CD3 tại Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và chuyển giao công nghệ công nghiệp rừng

Đại học Lâm Nghiệp ”

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Đề tài chúng tôi thực hiện với mục tiêu : thiết kế hệ thống kẹp giữ gỗ cho máy cưa vòng CD3 tại trung tâm nhằm cải thiện điều kiện làm việc cho

công nhân, học sinh thực tập và nâng cao chất lượng sản phẩm xẻ

1.4 Nội dung nghiên cứu

- Khảo sát nghiên cứu cấu tạo hoạt động của máy cưa vòng CD3 tại trung tâm

- Nghiên cứu tổng hợp các cơ sở lý thuyết về thiết kế máy cưa vòng CD3

- Nghiên cứu, đề xuất phương án thiết kế cơ cấu kẹp giữ gỗ cho cưa vòng CD3 tại trung tâm

- Tính toán thiết kế theo phương án đã chọn

1.5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp điều tra khảo sát: phương pháp này áp dụng để nghiên cứu cấu

tạo hoạt động của máy cưa vòng CD3 tại trung tâm

- Phương pháp lý thuyết: phương pháp này nhằm tổng hợp các cơ sở lý thuyết

về thiết kế máy và tính toán thiết kế

- Phương pháp chuyên gia: phương pháp này nhằm tham khảo các chuyên gia

để đề xuất, lựa chọn các phương án thiết kế

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ

2.1 Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Các giải pháp kẹp giữ gỗ cho cưa vòng

- Kẹp gỗ theo nguyên lý thủy lực: là một trong những kỹ thuật hiện đại nhất

hiện nay, thuận lợi cho việc hoàn thiện, nâng cao mức độ cơ giới hoá và tự động hoá cho các máy công tác Khi sử dụng các dẫn động thuỷ lực các cơ cấu chấp hành của máy được đưa tới hoạt động từ những động cơ thuỷ lực Phạm vi ứng dụng: Kẹp gỗ theo nguyên lý thủy lực có ưu điểm khối lượng và kích thước các thiết bị thuỷ lực nhỏ, khả năng truyền lực và momen lớn, đảm bảo tính nhanh nhạy cao, tính liên tục ttrong hoạt động và khoảng điều chỉnh vận tốc rộng, được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp lớn, có trình

độ kỹ thuật cao

Nhược điểm: giá thành đắt

- Kẹp gỗ theo nguyên lý khí nén: sử dụng các xilanh khí nén nhờ nguồn cung

cấp qua các ống dẫn khí để thực hiện điều khiển hoạt động các cơ cấu cháp hành

Phạm vi ứng dụng: Ưu điểm là cấu tạo đơn giản, tính nhanh nhạy cao, độ tin cậy và tuổi thọ lớn, độ an toàn cháy nổ tốt

Nhược điểm: giá thành tuy thấp hơn dùng thiết bị theo nguyên lý thuỷ lực nhưng vẫn đắt tiền hơn nhiều so với mặt bằng chung hiện nay

- Kẹp gỗ theo nguyên lý cơ khí và phạm vi ứng dụng: tuy giá thành rẻ nhưng

chất lượng không thua kém hơn so với 2 hệ thống kẹp gỗ theo nguyên lý thuỷ lực và khí nén, phù hợp với điều kiện đất nước ta hiện nay nói chung và trung tâm công nghiệp rừng ĐH Lâm Nghiệp nói riêng

2.1.2 Các thông số động học, động lực học của máy cƣa vòng nằm

a Các thông số động học của máy cƣa vòng nằm

- Tốc độ cắt gọt:

Với cưa vòng, tốc độ cắt gọt trong khoảng 30 – 50 m/s

- Tốc độ ăn dao: Gọi Uz là lượng đẩy gỗ ứng với một răng cưa, t là bước

răng,V là tốc độ cắt gọt thì tốc độ đẩy ( tốc độ ăn dao) được tính theo công

U  60. z.

U V

V t  

2 2

U V

V t  

b Các thông số động lực học của máy cƣa vòng nằm

2.1.3 Yêu cầu cơ bản đối với cơ cấu kẹp giữ

- Thực hiện được chính xác nhất quy luật chuyển động định trước của phôi

- Tạo được lực giữ đủ để thắng các lực đẩy tác dụng lên phôi

- Đảm bảo việc giữ mà không cần quy định chuẩn lại phôi trong quá trình

máy cưa làm việc

V

KBHU V

Ut KB t

H KBU

t

H KBh t

H p t

H p

H B

h B

H a

h B

Hh h

a

P gie  9.2  39.2 0.0318  4.52 3.2 2 0.1

- Tránh được hư hỏng phôi trong quá trình kẹp gỗ

- Thao tác, vận hành nhẹ nhàng êm thuận

- Khoảng điều chỉnh phôi cần thiết theo yêu cầu nhất định

- Nhỏ gọn, tiện lợi sử dụng và an toàn trong làm việc

- Độ bền, độ cứng và chịu mòn cao

- Giá thành rẻ

2.1.4 Lý thuyết tính toán độ bền chi tiết máy:

Trong quá trình thiết kế để tính toán kích thước độ bền cho các chi tiết,

bộ phận như: bánh vít, trục vít, bánh răng, thanh răng, nhàm kẹp, gối đỡ…dựa vào lý thuyết tính toán đã trình bày trong giáo trình “ Thiết kế chi tiết máy” của tác giả Nguyễn Trọng Hiệp- Nguyễn Văn Lâm, NXB Giáo Dục (1998)

2.2 Cơ sở thực tế

2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy cƣa vòng CD3:

a Cấu tạo máy cƣa vòng CD3

CD3 là loại công cụ cắt gọt chuyên dùng để xẻ phá các loại cây gỗ lớn,

xẻ ván lớn, là dạng cắt kín mà công cụ là bản thép mỏng, vòng tròn có hai cạnh đai,

một cạnh là lưỡi cắt cơ bản, các lưỡi cắt này xuất hiện liên tiếp như không bao giờ hết Vì vậy người ta gọi lưỡi cưa vòng có chuyển động vô tận Gỗ chuyển động đều theo hướng vuông góc với tốc độ cắt, song song với bản cưa

Cấu tạo CD3 gồm các bộ phận chính: bộ phận động lực, bộ phận truyền động và bộ phận công tác

b Nguyên lý hoạt động của máy cƣa vòng CD3

Khi động cơ hoạt động, momen quay truyền từ puly chủ động tới puly

bị động qua hệ thống dây đai, Puly bị động được nối cứng với bánh đà chủ động quay, lưỡi cưa quay theo và thực hiện quá trình xẻ Lúc này lưỡi cưa và hai bánh đà đã được căng với ứng suất nhất định Sau khi điều chỉnh kích thước phù hợp người sử dụng cưa đẩy cả dàn cưa về phía gỗ cần xẻ với tốc độ đẩy phù hợp

2.2.2 Các thông số cơ bản của máy cƣa vòng CD3:

-Đường kính gỗ xẻ lớn nhất: 820 mm

-Đường kính gỗ xẻ nhỏ nhất: 200 mm

-Chiều dài gỗ lớn nhất: 7330 mm

-Công suất và số vòng quay động cơ chính: N= 11kW, n= 1450 v/p

-Công suất và số vòng quay động cơ chính: N= 0,75 kW, n= 1410v/p

-Đường kính bánh đà: 800 mm

-Chiều dài lớn nhất của lưỡi cưa: 8000 mm

-Chiều dài lớn nhất của lưỡi cưa: 5000 mm

CHƯƠNG 3:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG KẸP GIỮ GỖ MÁY CƯA VÒNG CD3

3.1 Đề xuất và lựa chọn phương án thiết kế

3.1.1 Đề xuất phương án

Như phần trên đã trình bày thì chúng ta có nhiều nguyên lý kẹp giữ khác nhau như: kẹp giữ bằng thủy lực, khí nén, cơ khí…Tuy nhiên trong điều kiện thực tiễn tại trung tâm chúng tôi đề xuất một số phương án kẹp giữ bằng

cơ khí

Phương án 1: Thay lại các đà kê:

Nguyên lý hoạt động: khi gỗ đặt trên đà kê theo yêu cầu của mạch xẻ, tùy thuộc vào hình dạng của thân khúc gỗ để lợi dụng được tỷ lệ gỗ xẻ Khi

đó người công nhân sẽ dùng 1 tay cầm đinh đỉa lựa chọn lựa chọn vị trí của mũi đinh đỉa trên đà kê, đồng thời tay còn lại cầm búa đóng vào nơi giao nhau giữa đầu và thân đinh đỉa thì mũi đinh đỉa bám chặt vào gỗ mà không bị trượt

ra và phần đầu của đinh đỉa phải có hướng phù hợp sao cho khi cưa hoạt động

để gỗ không bị trượt trên đà hay xoay lật

Ưu điểm của phương án này là vốn đầu tư không đáng kể song thao tác của người công nhân nặng nhọc, năng suất thấp, mau hỏng, ảnh hưởng xấu tới chất lượng sản phẩm, độ chính xác thấp do khi đóng đinh đỉa gỗ dễ bị xê dịch hoặc xoay lật, trong khi 2 bên đóng không thể cân bằng về lực và không thể đồng thời cây gỗ có tiết diện căt ngang là đường tròn được

Phương án 2: phục hồi lại cơ cấu cam

Ưu điểm: thao tác nhanh, đơn giản, khả năng làm việc tốt Người công nhân đẩy 2 ụ sắt tiến dần vào khúc gỗ để định vị ụ sắt vào thanh dẫn và

vị trí thích hợp của mỏ kẹp trên cây gỗ sau đó dùng cà lê quay trục Trong quá trình thao tác, 2 mỏ kẹp sẽ tiến vào khúc gỗ cùng một lúc Chính vì vậy mà cây gỗ sau khi nằm trên đà kê nên ít bị xê dịch trong quá trình xẻ

Nhược điểm: khả năng tự hãm kém nên cần phải có cơ cấu tự hãm Nếu không có thì trong quá trình cưa làm việc, cơ cấu cam sẽ trượt khỏi vị trí lúc đầu Như vậy sẽ dẫn đến các thanh dẫn chuyển động làm cho các ngàm kẹp chuyển động theo, có xu hướng đi ra khỏi khúc gỗ và chúng không có khả năng kẹp giữ gỗ Trong quá trình thao tác, cơ cấu cam chịu ma sát trượt lớn

và tiếp xúc đường nên chịu lực va đập kém và chóng bị mài mòn Hạn chế hành trình chuyển động, dẫn đến mất nhiều thời gian thao tác khi xẻ những khúc gỗ có tiết diện thay đổi Vì hành trình nhỏ nên khi thay đổi mạch xẻ thì phải thay đổi vị trí của mỏ kẹp trên khúc gỗ, khi đó bắt buộc phải thay đổi vị trí của ụ di động

Phương án 3: Kẹp giữ gỗ bằng cơ cấu vít – đai ốc

Nhược điểm: ngoài những ưu điểm trên thì phương pháp kẹp giữ gỗ bằng vít – đai ốc còn có một số nhược điểm sau: Cồng kềnh hơn so với cơ cấu cam, thời gian thao tác lâu hơn cơ cấu cam, nhưng thực tế thì mức độ chênh lệch thời gian cũng không nhiều lắm Vì đối với vít thì phải thao tác riêng cho từng vít, còn đối với cơ cấu cam thì cả 2 mỏ kẹp cùng vào hoặc ra một lúc Nhưng khi xẻ những khúc gỗ có tiết diện thay đổi mà phải thay đổi vị trí mạch xẻ nhiều lần, khi đó thời gian thao tác nhanh hơn

3.1.2 Lự a chọ n phư ơ ng án thiế t kế : Qua phân tích ưu nhược điểm của 3

phương án, kết hợp điều kiện thực tế của xưởng, tôi tiến hành thiết kế cải tạo

theo phương án 3: phương án kẹp giữ gỗ bằng cơ cấu vít – đai ốc

3.2 Tính toán thiết kế theo phương án chọn

3.2.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

Hình 4 : Sơ đồ hệ thống kẹp giữ gỗ bằng cơ cấu vít – đai ốc

3.2.2 Tính toán chi tiết cho phương án thiết kế

aw : hệ số phụ thuộc vào độ ẩm Khi độ ẩm lớn thì aw lớn Ta xét trường hợp

gỗ khô vừa Tra bảng 18 (MTBGCG), ta được aw = 1,05

at: hệ số phụ thuộc vào độ ẩm của gỗ, nhiệt độ càng nhỏ, at càng lớn, khi đó lực cắt cũng càng lớn, ta chọn t = 200 Tra bảng 19 (MTBGCG) ta được at = 1

av: hệ số phụ thuộc vào vận tốc cắt, vận tốc cắt thích hợp nhất là (30 50φ) m/s Tra bảng 22 (MTBGCG) ta được av = 1,25

aφ: hệ số phụ thuộc vào góc gặp thớ Ta lấy trường hợp lớn nhất khi φ = 900

Tra bảng 20 (MTBGCG), ta có aφ = 1,25

Ta được a = 1,7

t: bước răng cưa vòng xẻ, lấy t = 60 mm

Thay các giá trị vào công thức trên, ta được:

Kc=(

Kc = 450,84 (N/mm2)

Lực cắt của cưa đối với gỗ giẻ được tính theo công thức: Pc = (N) (1) Trong đó: u = (2)

Thay (2) vào (1) được: Pc = = = 1983,7 (N)

b Tính toán lực đẩy: Lực đẩy được xác định như sau: Pđ = (0,2 1) PcChọn Pđ = 0,2 Pc = 0,2 1983,7 = 396,74 (N)

Để đảm bảo cho hệ thống vam kẹp làm việc được ổn định, ta tính toán lực cắt

và lực đẩy của lưỡi cưa đối với gỗ lim

Hệ số loại của gỗ lim là 3,5; của gỗ giẻ là 1,7

c Tính toán lực ma sát giữa cây gỗ và đà kê:

Vai trò của lực ma sát trong việc giữ gỗ, thực chất lực ma sát đóng vai trò giữ

gỗ chắc chắn và ổn định hơn

Ta tính cho trường hợp khúc gỗ xẻ có Dmax và Lmin Trong quá trình xẻ thì phần gỗ ở phía trên đà kê được bỏ ra Điều này dẫn đến trọng lượng khúc gỗ trên đà kê chỉ bằng ½ trọng lượng khúc gỗ ban đầu

Phần trọng lượng khúc gỗ còn lại đặt trên 2 đà kê, ta coi như trọng lượng của khúc gỗ trên mỗi đà kê là như nhau Vậy trong trường hợp này, lực ma sát giữa gỗ và đà kê là nhỏ nhất Nên trong quá trình xẻ thì gỗ dễ bị trượt và xoay lật trên đà kê

Lực ma sát giữa khúc gỗ cần xẻ và đà kê được tính theo công thức:

Fms1 đà = P fms

Do đà kê bằng gỗ nên ta có: fms = 0,5

Vậy Fms1 đà = 358,0895 0,5 = 179,045 (N)

Lực ma sát giữ khúc gỗ cần xẻ và đà kê ở đây ta không xét đến ma sát lăn

3.2.2.2 Tính toán kích thước và kiểm tra bền cho chi tiết

a Tính toán mỏ kẹp:

- Tính toán từ thân mỏ kẹp: chọn kích thước của thân mỏ kẹp có chiều dài 580

mm, chiều dày 22 mm, chiều rộng 44 mm Theo hình 7a:

Hình 7a: Thân mỏ kẹp

- Vật liệu làm thân mỏ kẹp, chọn vật liệu là thép CT5 Tra bảng 14_2 (CTM), ta có: 550 (N/mm2), nên [ ]u = = 275 (N)

+ Kiểm tra điều kiện bền

-Ta xét trường hợp mỏ kẹp làm ở trạng thái nguy hiểm nhất, khi đó mỏ kẹp kẹp khúc gỗ có Dmax và vị trí của mũi vít trên khúc gỗ là cao nhất (tức là mỏ kẹp kẹp

vào khúc gỗ ở vị trí thấp hơn ½ Dmax) Tiết diện nguy hiểm nhất của mỏ kẹp là tại mặt cắt của mỏ kẹp tiếp xúc với mặt trên của ụ di động

Gọi L là chiều dài của mỏ kẹp tính từ mặt trên của ụ di động đến vị trí kẹp vào

gỗ, L được tính như sau:

L = l + h + l’, Trong đó:

l: khoảng cách từ mũi mỏ kẹp cắm vào gỗ đến mặt trên của đà kê

Lấy l= 200 mm

h: chiều cao của đà kê, h = 210 mm

l’: khoảng cách từ mặt trên của di động đến mặt dưới của đà kê, l’ = 15 mm

L = 200 + 210 + 15 = 425 (mm)

Sơ đồ chịu lực của mỏ kẹp được đơn giản hóa theo hình 7b:

Hình 7b: Sơ đồ chịu lực của mỏ kẹp Trong đó:

Pc’: lực cắt của lưỡi cưa tác dụng lên mỏ kẹp bên phải được dời về điểm B, (B là điểm mỏ kẹp cắm vào khúc gỗ cần xẻ), thực tế thì lực này nằm trên vị trí của mũi

mỏ kẹp và cách mũi mỏ kẹp một khoảng trong trường hợp Dmax là l3’ = 250 mm

Pc”: lực cắt của lưỡi cưa tác dụng lên mỏ kẹp bên trái được dời về điểm A

Pđ’: lực đẩy tác dụng lên mỏ kẹp bên phải được dời về điểm B

Pđ’’: lực đẩy tác dụng lên mỏ kẹp bên phải được dời về điểm A

Mcx’: mô men uốn quanh trục x do lực cắt Pc’ dời về điểm B gây ra

Mcx’’: mô men uốn quanh trục x do lực cắt Pc’’ dời về điểm A gây ra

Mđy’: mô men uốn quanh trục x do lực cắt Pđ’ dời về điểm B gây ra

Mđy’’: mô men uốn quanh trục x do lực cắt Pđ’’ dời về điểm A gây ra

l1: chiều dài làm việc của ren vít Tính cho trường hợp đã vặn hết ren l1 = 150

mm, (khoảng cách từ mũi đầu đai ốc đến hết mũi vít vào gỗ)

l2: chiều dài của thân vam kẹp, tính từ vị trí cao nhất của vam kẹp vào gỗ đến mặt trên của ụ di động, l2 = L = 425 mm

l3: khoảng cách từ mép ngoài của gối cố định thanh dẫn đến vị trí của ụ di động bên phải Khi đang làm việc với Dmax, l3 = 850 mm, khi đó l4 = 50 mm

-Ta xét trường hợp lực nguy hiểm nhất của vam kẹp, tức là khi xẻ cây gỗ có

Dmax, chỉ có 2 cặp vam kẹp giữ gỗ và giả sử mỗi cặp vam kẹp chỉ có một mỏ kẹp bên phải làm việc (lực chỉ tập trung tác dụng vào một mỏ kẹp)

Trong trường hợp này, sơ đồ chịu lực của mỏ kẹp được đơn giản hóa như hình 8:

Hình 8: Sơ đồ chịu lực của 1 mỏ kẹpKhi đó lực tác dụng lên 1 mỏ kẹp gồm lực cắt Pc’, lực đẩy Pđ’, mô men uốn Mc’

và Mđ’

Mô men do Pc’ gây ra tại D là nguy hiểm nhất và có giá trị là:

Ngoài lực cắt Pc’ thì lực tác dụng vào mỏ còn có thêm lực đẩy Pđ’

Khi mỏ kẹp chỉ chịu tác dụng lực đẩy thì sơ đồ chịu lực của mỏ kẹp như hình 11

Hình 11: Sơ đồ chịu lực của mỏ kẹp

Dưới tác dụng của lực đẩy Pc’ thì mỏ kẹp phải chịu tác dụng của mô men uốn quanh trục y, Biểu đồ mô men như hình 12:

Hình 12: Biểu đồ mô men

Pđ’: lực đẩy tác dụng vào mỏ kẹp theo phương y:

Ứng suất tại D được tính theo công thức: σu =

Trong đó: Wx và Wy là mô men chống uốn theo 2 phương x và y

Vì tiết diện của mỏ kẹp là hình chữ nhật, các cạnh a= 22 mm, b= 44 mm, nên ta có:

Chọn kích thước và vật liệu làm thanh dẫn :

Ta chọn tiết diện của thanh dẫn là hình chữ nhật, với các kích thước là chiều dài

1100 mm, chiều dài làm việc 900 mm, chiều rộng 80 mm, chiều dày 15 mm Như hình 13:

Hình 13: Hình dạng và kích thước thanh dẫn Chọn vật liệu làm thanh dẫn là thép 35 Tra bảng 5_3 (CTM), được ch = 300 (N/m)

Kiểm tra bền cho thanh dẫn: khi thanh dẫn làm việc thì chịu tác dụng chủ yếu của một số lực là lực đẩy và lực cắt, ta cũng chỉ xét trường hợp thanh dẫn chỉ chịu tác dụng của lực cắt và lực đẩy Khi ta dời lực cắt và lực đẩy về tại điểm D

và tại điểm D thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của lực Pc’, Pđ’, Mux, Muy, Mxx

Sơ đồ chịu lực của thanh dẫn được đơn giản hóa như hình 14:

Hình 14: Sơ đồ chịu lực của thanh dẫnTrong đó:

Pc’: lực cắt của cưa được dời về điểm D (D là điểm đặt của mỏ kẹp trên thanh dẫn)

Muy: mô men uốn trong mặt phẳng yox do lực cắt Pc’ dời về D gây ra

Pđ’: lực đẩy được dời về điểm D

Mut: mô men uốn trong mặt phẳng yot do lực đẩy Pđ’ dời về điểm D gây ra

Mxx: mô men xoắn quanh trục x do lực đẩy Pđ’ dời về điểm D gây ra

Xét trường hợp thanh dẫn chỉ chịu tác dụng của lực cắt Pc’ Ki đó lực cắt Pc’ gây

ra mô men uốn Muy Sơ đồ tính toán như hình 15:

Hình 15: Sơ đồ chịu lực của thanh dẫn khi lực cắt gây ra

Giả sử ta cắt thanh dẫn tại K được thay thế bằng các thành phần lực là mô men

x1, lực cắt x2, và lực nén x3 Sơ đồ tính toán như hình 16:

Hình 16: Sơ đồ tính toán Trong đó: Pc’ và Muy đã tính ở phần trước Pc’ = 1863 (N) và Muy = 854,1588 (N/m)

Để xác định x1, x2, và x3 ta lập phương trình chính tắc và nhân biểu đồ, ta tìm được: x1 = 80,65; x2 = 277; x3 = 103,5

Ta có biểu đồ mô men cho trường hợp khi thanh dẫn chịu tác dụng của lực cắt

Pc’ như hình 17:

Hình 17: Biểu đồ mô men

Xét trường hợp

thanh dẫn chỉ chịu tác

dụng của lực đẩy Pđ’ Khi

đó Pđ’ tạo mô men Mut và

mô men Mxx Ở đây ta xét

riêng trường hợp khi Pđ’

chỉ gây ra uốn Mut Nếu ta

cắt tại đầu K thì K được

thay thế bởi các thành

phần lực x1’ và x2’

Trong đó Pđ’ và Mut là lực

đẩy và mô men uốn do lực

đẩy gây ra Ở phần trước ta

đã tính được Pđ’ = 408,4 (N) và Mut = 203,815 (N/m)

Để xác định x1’ và x2’ ta lập phưng trình chính tắc và dùng phương pháp nhân biểu đồ tìm được: x1’ = 18,71 và x2’ = 64,3

Ta có biểu đồ mô men như hình 18:

Hình 18: Biểu đồ mô men Xét trường hợp lực đẩy gây ra mô men xoắn quanh trục x

Trong đó:

Mx: mô men xoắn do Pđ’ gây ra, Mx = Pđ’ l

l: chiều dài của thân mỏ kẹp khi kẹp khúc gỗ có Dmax và vị trí mỏ kẹp trên khúc gỗ là cao nhất, cộng với khoảng cách từ mạch xẻ trên cùng đến vị trí mũi

mỏ kẹp trên cây gỗ Ở phần trước ta đã tính được

l = l3’ + l2 = 250 + 425 = 675 (mm)

l = 0,675 (m)

Mx = Pđ’ l = 408,4 0,675 = 275,67 (Nm)

Biểu đồ mô men xoắn như hình 19:

Hình 19: Biểu đồ mô men xoắn

Biểu đồ mô men và biểu đồ

nội lực đối với thanh dẫn

như hình 20:

Hình 20: Biểu đồ mô men

và biểu đồ nội lực đối với

thanh dẫn

Qua biểu đồ và tính toán, ta

thấy rằng mặt cắt nguy hiểm