Xây dựng phương pháp xác định tỷ lệ thành khí định mức khi xẻ thanh cơ sở đẻ sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm, làm cơ sở định mức tiêu hao nguyên liệu khi sản xuất ván ghép thanh từ loại gỗ này

1 Luận văn XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỶ LỆ THÀNH KHÍ ĐỊNH MỨC KHI XẺ THANH CƠ SỞ ĐẺ SẢN XUẤT VÁN GHÉP THANH TỪ GỖ KEO LÁ TRÀM, LÀM CƠ SỞ ĐỊNH MỨC TIÊU HAO NGUYÊN LIỆU KHI SẢN XUẤT VÁN GHÉP THANH TỪ LOẠI GỖ NÀY 2 Chương 1 :TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu đề tài Xây dựng phương pháp xác định tỷ lệ thành khí định mức khi xẻ thanh cơ sở đẻ sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm, làm cơ sở định mức tiêu hao nguyên liệu khi sản xuất ván ghép thanh từ loại gỗ này. 1.2 Phạm vi đề tài nghiên cứu: Loại gỗ keo lá tràm 7- 8 tuổi, ở núi luốt Trường Đại học Lâm Nghiệp. Loại ván ghép thanh thông dụng không phủ mặt 1.3 Nội dung chủ yếu của đề tài: - Cơ sở lý luận - Thực nghiệm - Kết quả đề tài, kết luận và kiến nghị 1.4 Phạm vi nghiên cứu : Việc xác định tỷ lệ thành khí định mức, tỷ lệ lợi dụng gỗ trong công nghệ xẻ, xác định mức tiêu hao nguyên liệu trong chế biến là một việc hết sức cần thiết và quan trọng. Nó không chỉ là cơ sở cho chúng ta đánh gía chất lượng công nghệ, năng lực gia công của công nhân, mà còn giúp chúng ta xác định được phương pháp gia công cần thiết giúp nâng cao tỷ lệ thành khí,nâng cao thành quả lao động. ở Trường Đại học Lâm Nghiệp đã có một số đề tài tốt nghiệp của sinh viên khoa chế biến lâm sản đề cập đến vấn đề nghiên cứu lựa chọn phương pháp xẻ và xây dựng bản đồ xẻ hợp lý khi xẻ thanh cơ sở cung cấp cho công nghệ ván ghép thanh từ loại gỗ keo lai, keo tai tượng. Keo lá tràm là một trong những loại cây trồng chủ lực hiện nay của chương trình 661. Tuy nhiên, nó chưa được nghiên cứu một cách thấu đáo cả về cấu tạo, tính chất cơ vật lí và sử dụng. Chính vì thế, được sự cho phép của khoa chế biến lâm sản, và sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Phan Thiết chúng tôi đi sâu nghiên cứu về loại gỗ này. Đề tài tập trung vào 2 vấn đề chủ yếu : - Xác định các bước xác định tỷ lệ thành khí định mức . - Xác định tỷ lệ thành khí định mức khi xẻ thanh cơ sở đẻ sản xuất ván ghép thanh có phủ mặt từ gỗ keo lá tràm. 3 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái niệm về tỷ lệ thành khí, tỷ lệ thành khí định mức 2.1.1 Tỷ lệ thành khí: Là tỷ số giữa thể tích gỗ xẻ(bao gồm cả sản phẩm chính và phụ) và thể tích gỗ tròn đem vào xẻ trong cùng điều kiện tính bàng phần trăm. .100%;x v p v = Trong đó p: Tỷ lệ thành khí (%) Vx: Thể tích gỗ xẻ thu được (m3) V: Thể tích gỗ tròn đưa vào xẻ Tỷ lệ thành khí là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá trình độ kỹ thuật xẻ của một số cơ sở sản xuất, một ngành, một nước. Nâng cao được tỷ lệ thành khi xẻ có ý nghĩa rất lớn về kỹ thuật về mặt sử dụng gỗ và cung cấp gỗ. Rộng hơn nữa là tiết kiệm được lượng gỗ khai thác góp phần bảo vệ môi trường, bảo vệ rừng. 2.1.2 Tỷ lệ thành khí địng mức: Là chỉ tiêu tỷ lệ thành khí phải đạt được của một cơ sở sản xuất nó mang tính trung bình tiên tiến và có kể đến ảnh hưỏng của các yếu tố khách quan chủ yếu dựa trên cơ sở thống kê. Tỷ lệ thành khí là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá tình hình sản xuất của xí nghiệp sản xuất xẻ, tỷ lệ thành khí do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khách quan nên đề ra tỷ lệ thành khí định mức. Nhờ công cụ tính toán thống kê ta có thể xây được tỷ lệ thành khí đảm bảo độ chính xác. 2.1.3 Các yếu tố ảnh tới tỷ lệ thành khí. 2.1.3.1 Nguyên liệu gỗ: Tính chất cơ học và tính chất vật lý của gỗ: Giữa vào các cấu tạo khác nhau của gỗ mà các tính cơ lý của gỗ cũng khác nhau. Gỗ càng cứng (tính chất cơ học cao) tỷ lệ thành khí gỗ sẽ cao. Kích thước gỗ tròn: Kích thước gỗ tròn được trưng bằng chiều dài và đường kính. Qua nghiên cứu ở nhiều cơ sở sản xuất cho thấy nếu chiều dài càng giảm thì cho tỷ lệ thành khí cao, vì nếu gỗ càng dài thì khả năng xuất hiện bệnh tật càng nhiều. Với đường kính kính gỗ càng lớn thì tỷ lệ thành khí thu được càng lớn do khả năng thu được sản phẩm chính nhiều hơn. Hình dạng gỗ tròn ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí: Hình dạng gỗ tròn đặc trưng bởi độ cong, độ thót ngọn, độ bầu dục. + Độ cong gỗ tròn được tính bằng tỷ số giữa độ võng h và chiều dài L F = h L .100% F: độ cong tính bằn % H:Độ vọng (cm) L:Tính bằng (m) 4 Độ càng lớn thì tỷ lệ thành khí càng giảm do gỗ càng cong khẳ năng xuất hiện các sản phẩm có kích thước nhỏ hơn, ngắn hơn dự tính ban đầu + Độ bầu dục của gỗ: Độ bầu dục được tính bằng tỷ số giữa hiệu đường kính lớn nhất và đương kính vuông góc với nó đo trên cùng một tiết diện ngang của gỗ với đường kính lớn nhất đó. 1 2 1 .100d dE d   d1: đường kính lớn nhất của tiết diện d2: đường kính vuông góc của tiết diện +Độ thót ngọn của gỗ: Là tỷ số giữa hiệu hai đường kính đầu và cuối của khúc gỗ so với chiều dài của cây gỗ .100(%)D ds L   Trong đó: D: đường kính đầu gốc của cây gỗ d:đường kính đầu ngọn của cây gỗ + Bệnh tật gỗ ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí: Các loại bệnh tật gỗ tự nhiên: Mắt gỗ, mục mọt, chéo thớ, vặn thớ, cong, bành vè… Không chỉ làm giảm chất lượng sản phẩm mà còn làm tỷ lệ thành khí. Vớ từng loại bệnh tật của gỗ sẽ có mức độ ảnh hưởng khác nhau tới tỷ lệ thành khí. Bệnh tật gỗ càng nhiều thì tỷ lệ thành khí thu được khi cưa xẻ càng thấp. Mắt gỗ (Mắt sống và mắt chết) là một khuyết tật của gỗ. Số lượng mắt gỗ càng nhiều, kích thước mắt lớn thì tỷ lệ thành khí thu được càng thấp. Mỗi loại khuyết tật của gỗ nó lam giảm đáng kể tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng gỗ. Các loại khuyết tất này nó ảnh rất khác nhau trong quá trình cưa xẻ. Vì vậy dạng khuyết tật gỗ mà lựa chọn phương pháp xẻ cho hợp lý để thu được tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng, hiệu quả kính tế cao nhất. + Sản phẩm gỗ ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí: Nói đến sản phẩm là nói đến quy cách, kích thước của sản phẩm gỗ có ảnh hưởng rất lớn đến tỷ lệ thành khí. Bởi vì khi cưa xẻ kích thước sản phẩm không hợp lý thì sẽ làm giảm tỷ lệ thành khí, tăng lượng hao hụt gỗ. + Máy móc thiết bị ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí: Máy móc thiết bị nó hiện ở độ chính xác của công cụ cắt gọt. Máy móc có chính xác cao, công cụ cắt tốt thì quá trinh của xẻ sẻ thu được sản phẩm tốt, tỷ lệ thành khí, tỷ lệ lợi dụng gỗ cao. Độ chính xác máy móc thiết bị góp phần làm giảm các khuyết tật của sản phẩm xẻ: Nứt nẻ, nứt đầu gỗ, nứt mặt ván, đầu to,đầu nhỏ, dày mỏng, lem cạnh, độ bằng phẳng của gia công, lượn sóng. Công cụ cắt phải đảm bảo yêu cầu về độ sắt, độ mở cưa, bóp me, chiều dày lưỡi cắt .Chiều dầy lưỡi cắt quá lớn sẽ làm tăng kích thước mặt xẻ, làm giảm tỷ lệ tý lệ thành khí, tăng hao hụt gỗ. + Yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí : Yếu tố công nghệ gồm có quy trình công nghệ và phương pháp xẻ( bản đồ xẻ). Quy trình công nghệ không hợp lý, máy móc thiết bị không đảm bảo yêu cầu thì khi cưa xẻ tỷ lệ lợi dụng gỗ không cao, chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu. Do đó phải có một quy trình công nghệ hợp lý để làm được điều đó phải căn cứ vào sản phẩm, yêu cầu chất lượng sản phẩm và tiến độ sản xuất. Nhưng có một qui trình công 5 nghệ hợp lý mà không có phương pháp xẻ hợp lý thì tỷ lệ thành khí và tỷ lệ lợi dụng sẽ không cao. Vì vậy việc lập được một bản đồ xẻ hợp lý cho từng khúc gỗ là một yêu cầu cấp thiết ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí. Các yếu tố khác ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí: Bao gồm trình độ tay nghề công nhân, kỹ thuật xẻ, độ rộng mạch xẻ ... Độ roongj xẻ càng lớn thì hao hụt gỗ càng lớn. Trình độ tay ng0hề công nhân cao,ổn định thì sản phẩm thu được khi cưa xẻ sẽ có chất lượng đảm bảo,tỷ lệ thành khí cao, năng suất lao động được nâng lên. 2.2 Các phương pháp xác định tỷ lệ thành khí định mức: 2.2.1. Phương pháp thống kê bình quân: Qua điều tra khảo sát thực tế đẻ có được giá trị tỷ lệ thành khí định mức với các điều kiện tương của các cơ sở sản suất khác, trên cơ sở đó xác địng tỷ lệ thành khí định mức cho cơ sở mình. Phương pháp này thực hiện theo hai bước: Bước 1: Đi thực tế các xưởng xẻ có điều kiện tương tự (máy móc thiết bị điều kiện sản phẩm) để xác định tỷ lệ thành khí định mức. Pđm1, Pđm2, Pđm3, ... Pđmn Bước 2:Tỷ lệ thành khí trung bình ®m ®m 1 1 n i p p n = = å Trong quá trình công nghệ có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí vì vậy chúng ta biết lọai bỏ những yếu tố không quan trọng để bài toán được đơn giản hơn: Pđm = f(d, l, s, α ... ) 2.2.2 Xác định tỷ lệ thành khí bằng phương pháp hệ số: + Tỷ lệ thành khí thực tế : Được tính bằng thể tích khối lượng gỗ xẻ đem chia cho tổng thể tích khối lượng thể tích gỗ tròn đưa vào xẻ ta được tỷ lệ thành khí thực tế của cơ sở sản xuất. + Tỷ lệ thành khí định mức: Đem tỷ lệ thành khí thực tế nhân với các hệ số ảnh hưởng đến tỷ lệ thành khí qua tính toán thống kê ta được tỷ lệ thânh khí định mức cho cơ sở sản xuất. So sánh tỷ lệ thành khí thực tế với tỷ lệ thành khí định mức cho ta phân tích được tình hình sản xuất tốt hay xấu của cơ sở sản xuất đó. Pđm= H.pc Trong đó: pđm là tỷ lệ thành khí định mức (%) Pc là tỷ lệ thành khí thực tế (%) H là hệ số ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí + Phương pháp xác định các hệ số ảnh hưởng tới tỷ lệ thành khí: Hệ số ảnh của đường kính gỗ tròn: Khi xác định ảnh hưởng bởi đường kính gỗ tròn ta phải cố định các yếu tố khác. Giả sử có một khối lượng gỗ với các số liệu sau: - Đường kính gỗ d1, d2 ... dn - Thể tích tương ứng k1, k2,.., kn 6 Chọn một tỷ lệ thành khí nào đó trong các tỷ lệ thành khí được làm chuẩn ta lập hệ số: 11 k kH k  ; 22 1 kH k  ; nn n kH k  Từ đó ta có: k1 = H1.kk ; k2 = H2.kk; k3 = H3.kk Nếu gọi thể tích gỗ xẻ thu được là Q1, Q2, Qn thì theo công thức tính tỷ lệ thành khí ta có: 1 1 1 1 1 1 . . . . n n n i i i k i i i i i i d kn n n i i i i i i k v H k v H v k k v v v                Đặt: 1 1 . n i i i nn i i H v H v      là hệ số ảnh hưởng tỷ lệ thành khí bởi đường kính cây gỗ ta có: kd = Hd.kk. + Hệ số ảnh ảnh hưởng độ cong cây gỗ tròn: Giả sử khối lượng gỗ có các số liệu thống kê sau: Đường kính cây gỗ dk Độ cong tương ứng f1, f2, ..., fn Thể tích tương ứng v1df, v2df, ... v2df Tỷ lệ thành khí tương ứng k1df,, k2df.... kndf hệ số so sánh tương ứng H1 , H2, ... Hn, với 1 1 11 1 1 . . .; ; ; . . . n n n k n k n k n k k k k k kH H H k d k d k d    kn.df: Tỷ lệ thành khí thứ do ảnh hưởng của đường kính và độ cong gỗ tròn. kn.df: Là tỷ lệ thành khí nào đó lấy trong số tỷ lệ thành khí k i df làm chuẩn. Như vậy tỷ lệ thành khí khi đường kính và độ cong thay đổi sẽ là: Trong đó các hệ số Hd, Hc, gọi là hệ số ảnh hưởng của đường kính và độ cong gỗ tròn đến tỷ lệ thành khí tổng quát khi tính toán tới các yếu tố khác như, mục,mọt, độ thót ngọn, qui cách sản phẩm ta dùng công thức chung sau để tính toán các hệ số ảnh hưởng. 1x 1 . n i i i n i i H v H v      Trong đó: Hx là hệ số ảnh hưởng của yếu tố X nào đó đến tỷ lệ thành khí f f i f f f 1 1 f d i f i f 1 1 d . d d d . d d d n n i i i i i i d k cn n i i k v k H v k k H H v v            7 Ng/ liệu Vi thể tích gỗ tròn tương ứng Tỷ lệ thành khí định mức chung sẽ là: K = Kk( 1 n i i H = Õ ) Ưu điểm của phương pháp này là kể đến ảnh hưởng của nguyên liệu, chất lượng của sản phẩm, phương pháp xác định tương đối đơn giản. Nhưng nhược điểm của phương pháp này là mất nhiều thời gian, tốn nhiều vật tư, thực chất đây là phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố,độ chính xác thấp 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. 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: Chuẩn KT thanh Sấy thanh Tạohanh XL thanh Tráng keo Xếp ván ép ván Xứ lí mặt 8 2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới công nghệ sản xuất ván ghép thanh. Có rất nhiều yếu tố, liên quan đến đề tài nghiên cứu, chúng tôi chỉ xem xét đến một số yếu tố : 2.3.2.1 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 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 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. Nừu 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 = 22.40.450 Đối với phương pháp xẻ bán xuyên tâm, bán tiếp tuyến kích thước thanh xẻ là: S.B.L = 26.45.500 2.4 Phương pháp xẻ và bản đồ xẻ. 2.4.1 Phương pháp xẻ. 2.4.1.1 Phương pháp xẻ xuyên tâm. + 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 9   [a] 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  [ ] µ 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: 1 21 4 d z z e e tg a = + = + + 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 10 Miền cho phép tính theo công thức : 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. 2.4.1.2 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. 2.4.1.3 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 được khuyết tật ra khỏi sản phẩm, khả năng tận dụng gỗ cao. 2.4.2 Bản đồ xẻ 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. 2.5 Lý thuyết qui hoạch thực nghiệm đa yếu tố 11 Đây là phương pháp tổ chức tiến hành thí nghiệm bằng cách 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: Khi chọn được các tham số đầu vào, ta chọn vùng biến thiên của các biến đầu vào. Xi min <Xi <Xi max (I = 1,2,3, ... ,n) Các giá trị Xi min, Xi max thường được xác định từ những điều kiện, công nghệ, nguyên vật liệu, kinh tế kỹ thuật trong thực nghiệm, phương pháp đo và thiết bị đo tương ứng với Xi đó. Giá trị cố định của yếu tố thứ i trong một thí nghiệm gọi là mức của yếu tố ấy. Trong các mức khác nhau của yếu tố i quan trọng nhất là mức cơ số Xio (mức không). Sau cùng là chọn khoảng biến thiên Li của biến thứ i. Quan trọng nhất là mức không và phải lớn hơn đáng kể so với sai số của dụng cụ đo yếu tố ấy. Khoảng biến thiên: Các mức biến thiên của biến trong thí nghiệm được biểu diễn ở dạng mà với cách đặt: 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 diễn này, 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 12 Tên yếu tố -1 0 1 L X1 14 17 20 3 X2 40 50 60 10 2.5.2 Chọn kế hoạch thực nghiệm: Nhiệm vụ chính của bước này là lập kế hoach thực 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) (hàm hồi quy). Quá trình này 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. 2.5.3 Xác định cánh tay đòn a theo công thức của kế hoạchthực nghiệm: 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. 2.5.4 Gia công xử lý số liệu: + Lập ma trận thực nghiệm ( bậc 2): TT X1 X2 1 - - 2 + - 3 - + 13 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. 2.5.5 Các phép kiểm tra: + Kiểm tra tính đồng nhất của các phương sai. 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 14 Chương 3 :XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỶ LỆ THÀNH KHÍ ĐỊNH MỨC. 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 = 20 * 32* 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 thanh tương ứng chiều dày, chiều rộng, chiều dài 15 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: Vậy kích thước thanh khi xẻ là: Sth = 22 + 1.1 + 2.0 = 25.1 (mm). Bth =40 + 3.6 + 2.0 = 45.6 (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 = 26 * 46 * 500. Tương tự như trên ta có thể tíchđược 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. 3.1.1.2. 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 , d2 = 20.28 , d3 =18.16, d4 =20.18, , 16 d6 = 20, d7 = 14.32, d8 = 15.28, d9 = 14 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 = 14 (cm), d2 = 17 (cm)., d3 = 20 (cm). Với các góc: 1 =400,, 2 =500, 3 =600 Thoả mãn điều kiện: 350< < 650 3.1.2. Các bước xác định tỷ lệ thành khí định mức dựa vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm: Tỷ lệ thành khí định mức được xác định dựa vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm theo các bước sau: Bước 1: Xác định hàm mục tiêu. Bước 2: Xác định các thông số ảnh hưởng. Bước 3: Lập ma trận thực nghiệm. Bước 4: Lập tương quan. Bước 5 : Xác định tỷ lệ thành khí định mức Căn cứ vào mục đích và yêu cầu của đề tài, chúng tôi chọn phương pháp bố trí thực nghiệm là phương pháp thực nghiệm đa yếu tố và từ 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. 17 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 = 14 (cm); d = 17 (cm); d = 20 (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 18 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 = 40, 2 = 50, 3 = 60 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 <X1 max. X2: Góc xẻ  (độ): X2min < X20 <X2 max. Ta có bảng 02: Xác định khoảng biến động. Tên yếu tố -1 0 +1 L X1 (cm) 14 17 20 3 X2 (độ) 40 50 60 10 L: Khoảng biến động. + Xác định cánh tay đòn . Cánh tay đòn  được xác định theo công thức thực nghiệm: 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: - Chọn số lần lặp lại của thí nghiệm K = 3. - Tính toán miền xẻ Z: Chiều rộng miền xẻ Z trong phương pháp xẻ cung xuyên tâm tôi chọn góc  = 40; 50 ; 60 tương ứng ba cấp đường kính là: d = 15 (cm); 20 (cm); 25 (cm). Z được tính theo công thức thực nghiệm: 19 Trong đó e là chiều dày mạch xẻ, ta lấy e = 3 (mm). Ta có bảng 03: Chiều rộng miền xẻ Z.  d 40 50 60 15 8 6 5 20 11 8 6 25 13 10 7 Lập ma trận thực nghiệm STT X1 X2 P1 P2 P3 1 -1 -1 2 1 -1 3 -1 1 4 1 1 5 -1 0 6 1 0 7 0 -1 8 0 1 9 0 0 3.1.2.4. Xác lập tương quan lý thuyết : Lập bản đồ xẻ : Bản đồ xẻ được vẽ trên cơ sở miền hợp pháp Z đã được tính trước trong miền Z ván được xẻ xuốt trên cưa vòng nằm của thanh. Sau đó xẻ chiều rộng thanh bằng cưa đĩa, phần bìa bắp hai bên ta cũng lấy kích thước theo miền hợp pháp Z và được rọc trên cưa đĩa - Với kích thước gỗ của thanh cơ sở là: S * B * L = 22 * 46 * 450 (mm). Kích thước thực của thanh là: S * B * L = 26 * 46 * 500 (mm). - Với khúc gỗ có d = 140mm 20 + Góc xẻ xuyên tâm = 400 + Góc xẻ xuyên tâm  = 500 + Với góc xẻ  = 600 - Tiến hành với khúc gỗ có d = 170mm Góc xẻ  = 400 Với góc xẻ = 500: 21 Với góc xẻ  = 600 - Với khúc gỗ d = 200 Góc xẻ 400 Với góc xẻ 500 Với góc xẻ 600 Tính toán ở đây chúng tôi chọn loại sản phẩm có kích như sau: + S x B x L = 22 x 40 x 450 (mm) 22 + Kích thước thô của thanh: S x B x L = 26 x 45 x 500 (mm) - Thể tích của thanh: Vth = 26 x 45 x 500 = 5.58.10-3 (mm3) - Thể tích khúc gỗ ở các cấp đường kính: + Với d = 14 cm + Với d = 17 cm + Với d = 20 cm Tính toán được tổng số thanh trong một khúc ta tính được thể tích tổng số thanh trong một khúc: ∑Vth (m3); áp dụng công thức tỷ lệ thành khí ta có: Trong đó: Vx : là thể tích gỗ xẻ (m3) Xây dựng mô hinh phương trình lý thuyết : Theo nội dung qui hoạch thực nghiệm đối 2 yếu tố, ta phải tiến hành 9 thí nghiệm với số lần lập lại k= 0 ( vì chỉ tính toán lý thuyết). Kết quả như sau : STT X1 X2 P(%) 1 -1 -1 30.42 23 2 1 -1 44.70 3 -1 1 30.42 4 1 1 40.98 5 -1 0 30.42 6 1 0 44.70 7 0 -1 46.42 8 0 1 25.79 9 0 0 41.26 Sử dụng phần mềm OPT, chúng ta có phương trình lý thuyết như sau : P = -57.86 + 3.66 d - 0.04 d2 + 2.31 [] - 0.02 d[] - 0.02 []2 Xác định tỷ lệ thành khí định mức lý thuyết: P = -57.86 + 3.66 d - 0.04 d2 + 2.31 [] - 0.02 d[] - 0.02 []2 Giải phương trình trên ta có p đạt cực đại khi: d = 35,8  = 39,85 Với giá trị của d và  trên ta có thể tiến hành xẻ xuyên tâm được. 3.2. Xây dựng mô hình thực nghiệm : 3.2.1. Xác lập tương quan : Các bước cơ bản đều tiến hành như mô hình lý thuyết, chỉ có phần thu thập số liệu là khác. ở đây chúng tôi tiến hành xẻ theo quy hoạch thực nghiệm, với 3 lần lặp. Các kết quả thu được được ghi vào bản sau: STT X1 X2 P1(%) P2(%) P3(%) 1 -1 -1 30.00 29.80 29.30 2 1 -1 40.70 39.70 39.00 3 -1 1 22.60 22.30 22.00 4 1 1 33.33 32.50 32.10 5 -1 0 30.00 22.3 29.30 6 1 0 37.00 36.11 32.10 7 0 -1 41.05 40.49 39.90 8 0 1 20.50 20.24. 19.95 9 0 0 35.92 35.43 34.91 Sử dụng phần mềm OPT, chúng ta có phương trình thực nghiệm như sau : P = -12.87 + 2.36 d - 0.37 d2 + 1.1 [] + 0.001 d[] - 0.02 []2 3.2.2. Xác định tỷ lệ thành khí định mức P = -12.87 + 2.36 d - 0.37 d2 + 1.1 [] + 0.001 d[] - 0.02 []2 Giải phương trình trên ta có p đạt cực đại khi: 24 d = 3,2  = 27,42 Như vậy với giá trị d và  trên ta ta không thể tiến hành xẻ xuyên tâm được mà chỉ tiến hành xẻ suốt thông thường. Chương 4:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận. Từ các kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định tỷ lể thành khí định mức khi ẻ thanh cơ sữ cho sản xuất ván ghép thanh từ gỗ Keo lá tràm ở vùng Thanh Sơn –Phú Thọ chúng tôi đi đến kết luận: Xây dựng được phương pháp xác định tỷ lệ thành khí định mức khi xẻ thanh cơ sỡ để sản xuất ván ghép thanh từ gỗ Keo lá tràm ,làm cơ sở định mức tiêu hao nguyên vật liệu khi sản xuất ván ghép thanh từ loại gỗ này. Gỗ keo lá tràm là một loại gỗ lá rộng có giác ,lõi phân biệt gỗ lõi lúc mới chặt hạ màu vàng sẫm , sau khi sấy khô có màu xám nâu . Gỗ giác khi tươi màu vàng nhạt , khi sấy khô màu trắng .Tỷ lệ giác lõi của keo lá tràm phụ thuộc vào tuổi cây loài cây ,gỗ lõi có thể chiếm khoảng 60 70%. Tính chất lý cơ của hai phần khác nhau, phần gỗ giác mềm hơn phần gỗ lõi và phần giác có tính dẻo giai hơn phần gỗ lõi. Gỗ ít khuyết tật , màu sắc đẹp tỷ lệ co rút thấp (theo hai chiều xuyên tâm và tiếp tuyến) có khả năng dán dính tốt, cường độ chụi lực phụ thuộc vào mục đích sử dụng. Gỗ ít bị biến dạng trong quá trình gia công chế biến tính chất này làm tăng giá trị sử dụng gỗ Nhưng gỗ keo lá tràm cũng có nhược điểm là tính chất cơ học thấp ,không phù hợp với việc làm các sản phẩm chịu lực lớn , gỗ thẳng thớ nên dễ bị nứt , trong gỗ có nhiều chất chứa là thức ăn hấp dẫn cho sinh vật phá hoại vì vậy cần phải xử lý và bảo quản trong quá trinh lưu bãi 25 Khi xẻ thanh cơ sở để sản xuất ván ghép thanh từ loại gỗ này nên sử dụng phương pháp xẻ xuyên tâm vì các lý do sau: + Đảm bảo được chất lượng thanh ghép. + Tỷ lệ lợi dụng tương đối cao so với các phương pháp khác. + Tỷ lệ thanh khí không được cao như phương pháp xẻ suốt song độ co rút , biến dạng của thanh cơ sở nhỏ, đảm bảo được chất lượng thanh ghép. Keo lá tràm là một trong những loại gỗ rất thích hợp với công nghệ sản xuất ván ghép thanh. Tuy nhiên cần phải nghiên cứu thêm về phương pháp xẻ loại gỗ này vì ván xẻ ra rất dễ bị nứt do trong gỗ tồn tại ứng suất sinh trưởng. Các tấm ván càng gần tâm thì tỷ lệ nứt càng cao. Ván càng mọng thì khả năng nứt đôi ván lá rất lớn . 4.2 Kiến nghị. - Gỗ Keo lá tràm là loại gỗ có tính chất cơ học thấp vì vậy việc nhiên cứu để tìm ra các giải pháp nhằm nâng cao chât lượng sản phẩm. Đặc biệt là các loại ván nhân tạo , đồ mộc gia dụng , đồ mộc ván ghép thanh là rất cần thiết. - Nghiên cứu công nghệ sản xuất ván ghép thanh từ gỗ keo lá tràm.