Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xác định tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng dendrocalamus membra naceus bằng cưa đĩa

Nghiên cứu xác định tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng Dendrocalamus membranaceus bằng cưa đĩa, góp phần cải thiện hiệu suất và chất lượng cưa.

• Tác giả: Đỗ Thị Hạnh
• Người hướng dẫn: TS. Lê Tấn Quỳnh
• Trường học: Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Cơ điện và Công trình
• Đề tài: Phương pháp xác định tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng Dendrocalamus Membranaceus bằng cưa đĩa
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Khái quát chung về tre luồng (Dendrocalamus membra – naceus)
• 2.4. Phân loại, cấu tạo và một số thông số kỹ thuật của cưa đĩa
• 2.5. Nội dung nghiên cứu
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
• 3.1. Động học của quá trình cắt vật liệu cắt bằng cưa đĩa
• 3.2. Công suất và tỷ suất lực cắt khi cưa vật liệu cắt bằng cưa đĩa
• 3.3. Xác định công suất cắt
• 3.4. Xác định tỷ suất lực cắt
• 3.5. Những yếu tố ảnh hưởng đến tỷ suất lực cắt
• 3.6. Khái niệm về tỷ suất lực cắt
• 3.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ suất lực cắt
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm
• 4.2. Các thiết bị thí nghiệm
• 4.3. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
• 4.4. Thu thập và xử lý số liệu
• 4.5. Kết quả nghiên cứu
• 4.6. Trường hợp đĩa cưa có bước răng tiêu chuẩn, răng cưa có gằn hợp kim cứng
• 4.7. Trường hợp đĩa cưa có răng cưa là răng cắt ngang
• 4.8. Hệ số điều chỉnh trong các điều kiện cắt thay đổi
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghiên cứu về tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng (Dendrocalamus Membranaceus) bằng cưa đĩa là một vấn đề quan trọng trong ngành chế biến gỗ. Việt Nam có nguồn tài nguyên rừng phong phú, trong đó tre luồng đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và xây dựng. Việc xác định tỷ suất lực cắt giúp tối ưu hóa quy trình cắt, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất. Nghiên cứu này không chỉ góp phần vào việc thiết kế và cải tiến cưa đĩa, mà còn tạo cơ sở khoa học cho việc sử dụng công nghệ cưa một cách hợp lý. Theo đó, tỷ suất lực cắt được định nghĩa là lực cần thiết để biến một đơn vị diện tích gỗ thành phoi, là yếu tố quyết định trong quá trình cắt gọt. Những nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào cắt gỗ, trong khi cắt tre luồng vẫn còn hạn chế. Do đó, nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn và cần thiết trong bối cảnh hiện nay.

II. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Tình hình nghiên cứu trên thế giới cho thấy rằng tỷ suất lực cắt đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và phát triển. Các nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào cắt gỗ, với nhiều phương pháp khác nhau như phân tích lý thuyết và thực nghiệm. Tuy nhiên, nghiên cứu về cắt tre luồng vẫn còn thiếu sót. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng tỷ suất lực cắt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ẩm, chiều dày phoi, và loại gỗ. Những nghiên cứu này cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc xác định tỷ suất lực cắt trong cắt gỗ, nhưng chưa được áp dụng cho tre luồng. Tại Việt Nam, nghiên cứu về cắt gỗ cũng còn hạn chế, với một số công trình nghiên cứu về tỷ suất lực cắt của một số loại gỗ. Do đó, việc nghiên cứu tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng là cần thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất và sử dụng tài nguyên rừng một cách hợp lý.

III. MỤC TIÊU ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Mục tiêu nghiên cứu là xác định tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng (Dendrocalamus Membranaceus) bằng cưa đĩa. Đối tượng nghiên cứu bao gồm hai loại đĩa cưa: đĩa cưa có bước răng tiêu chuẩn và răng cưa gắn hợp kim cứng. Phạm vi nghiên cứu sẽ tập trung vào các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ suất lực cắt, bao gồm độ ẩm của tre luồng, chiều dày phoi, và góc cắt. Nội dung nghiên cứu sẽ bao gồm xây dựng mô hình thí nghiệm, thu thập và xử lý số liệu, từ đó đưa ra kết quả nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu sẽ kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, nhằm đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong ngành chế biến gỗ.

IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ẩm, chiều dày phoi, và loại răng cưa. Các thí nghiệm đã được thực hiện với các điều kiện khác nhau để xác định mối quan hệ giữa các yếu tố này và tỷ suất lực cắt. Kết quả cho thấy rằng khi độ ẩm tăng, tỷ suất lực cắt cũng tăng theo, điều này cho thấy sự ảnh hưởng của độ ẩm đến quá trình cắt. Ngoài ra, các thông số kỹ thuật của cưa đĩa cũng ảnh hưởng đến tỷ suất lực cắt. Những kết quả này sẽ là cơ sở để thiết kế và cải tiến công nghệ cưa, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành chế biến gỗ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành lâm nghiệp Việt Nam đã có những bước phát triển đáng kể sau hai thập kỷ đổi mới, với tỷ lệ che phủ rừng đạt khoảng 36,1% diện tích lãnh thổ vào năm 2003. Trong đó, rừng tự nhiên chiếm 82,7% và rừng trồng chiếm 17,3%. Tổng trữ lượng gỗ lên tới 782 triệu m³, trong đó rừng tự nhiên chiếm 96%. Diện tích rừng trồng tăng bình quân 69.000 ha/năm, tương đương 0,9% độ che phủ toàn quốc. Riêng về tre nứa, mỗi năm có khoảng 766 nghìn cây được khai thác, trong đó tre luồng (Dendrocalamus membranaceus) là một trong những loại tre chủ lực được sử dụng trong chế biến lâm sản.

Quá trình cắt ngang tre luồng bằng cưa đĩa là công đoạn phổ biến trong dây chuyền sơ chế và chế biến tre. Cưa đĩa là thiết bị chủ yếu trong gia công gỗ và lâm sản, với nhiều cải tiến kỹ thuật qua thời gian. Tuy nhiên, nghiên cứu về tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng còn rất hạn chế, đặc biệt là ở Việt Nam. Tỷ suất lực cắt là thông số quan trọng để xác định lực cắt và công suất cắt, từ đó làm cơ sở khoa học cho việc thiết kế, cải tiến và sử dụng cưa đĩa hợp lý.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng bằng cưa đĩa, nhằm cung cấp dữ liệu khoa học phục vụ thiết kế và vận hành thiết bị cưa đĩa trong chế biến tre luồng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào tre luồng 4 năm tuổi trồng tại Lương Sơn – Hòa Bình, sử dụng hai loại đĩa cưa với răng cưa cắt ngang và răng cưa gắn hợp kim. Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí và tăng tuổi thọ thiết bị trong ngành chế biến lâm sản ngoài gỗ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên lý thuyết cắt gọt gỗ và vật liệu, trong đó tỷ suất lực cắt được định nghĩa là lực cần thiết để biến đổi một đơn vị diện tích vật liệu thành phoi. Các lý thuyết chính bao gồm:

• Lý thuyết động học quá trình cắt gọt bằng cưa đĩa: Phân tích lực tác dụng lên mũi cắt, mặt trước và mặt sau của răng cưa, bao gồm các thành phần lực ma sát và lực nén, phụ thuộc vào góc cắt, hệ số ma sát, độ tù của mũi cắt và tính chất cơ lý của vật liệu cắt.
• Mô hình xác định công suất và tỷ suất lực cắt: Công suất cắt được xác định qua hiệu điện năng tiêu thụ của động cơ khi có tải và không tải, từ đó tính tỷ suất lực cắt theo công thức liên quan đến chiều rộng mạch cưa, chiều cao mạch cưa và vận tốc đẩy vật liệu.
• Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ suất lực cắt: Bao gồm đặc tính vật liệu cắt (độ ẩm, loại vật liệu, tính cơ lý), đặc điểm dao cắt (góc trước, góc sau, độ tù mũi cắt), và chế độ gia công (chiều dày phoi, vận tốc cắt, tốc độ đẩy).

Các khái niệm chuyên ngành như tỷ suất lực cắt (K), công suất cắt (∆N), góc cắt (δ), hệ số ma sát (f), và các thành phần lực tác dụng lên răng cưa (Pm, Pt, Ps, Pc, Pr, Pp) được sử dụng để xây dựng mô hình phân tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm, trong đó:

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng tre luồng 4 năm tuổi trồng tại Lương Sơn – Hòa Bình, với hai loại đĩa cưa gồm răng cưa cắt ngang và răng cưa gắn hợp kim.
• Thiết bị thí nghiệm: Bộ thí nghiệm xác định tỷ suất lực cắt gồm động cơ 7 kW, hệ thống truyền động puli dây đai, đồng hồ đo tốc độ HT-3100, cân điện tử, tủ sấy và các thiết bị đo độ ẩm, lực cắt.
• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mẫu tre luồng được chuẩn bị theo tiêu chuẩn, đảm bảo đồng nhất về tuổi, kích thước và độ ẩm, nhằm phản ánh đặc tính điển hình của đối tượng nghiên cứu.
• Phương pháp phân tích: Thu thập số liệu điện năng tiêu thụ khi cưa ngang tre luồng, tính toán công suất cắt và tỷ suất lực cắt. Sử dụng phương pháp hồi quy để xác định mối quan hệ giữa tỷ suất lực cắt và các yếu tố ảnh hưởng như độ ẩm, thời gian, góc cắt. Phân tích hệ số tương quan (r) và sai số để đánh giá độ tin cậy của mô hình.
• Timeline nghiên cứu: Quá trình thực nghiệm và phân tích dữ liệu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 9 năm 2011, đảm bảo thu thập đủ số liệu cho các điều kiện thí nghiệm khác nhau.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của độ ẩm đến tỷ suất lực cắt: Tỷ suất lực cắt thay đổi rõ rệt theo độ ẩm của tre luồng. Khi độ ẩm tăng, tỷ suất lực cắt giảm do vật liệu trở nên mềm hơn, giảm lực ma sát và ứng suất cắt. Ví dụ, tỷ suất lực cắt giảm khoảng 15-20% khi độ ẩm tăng từ 10% lên 20%. Hệ số tương quan giữa độ ẩm và tỷ suất lực cắt đạt giá trị cao (r ≈ 0.85), chứng tỏ mối quan hệ chặt chẽ.

2. Ảnh hưởng của thời gian cắt đến tỷ suất lực cắt: Qua các thí nghiệm, tỷ suất lực cắt có xu hướng tăng nhẹ theo thời gian cắt do sự mài mòn của răng cưa làm tăng lực cắt. Tỷ lệ tăng khoảng 5-7% sau mỗi 2 giờ hoạt động liên tục. Điều này phản ánh sự cần thiết trong việc bảo trì và thay thế lưỡi cưa định kỳ.

3. Ảnh hưởng của góc cắt đến tỷ suất lực cắt: Góc cắt có tác động đáng kể đến lực cắt. Khi góc cắt tăng từ 50° lên 70°, tỷ suất lực cắt giảm khoảng 10%, do lực ma sát giảm và phoi dễ dàng được tách ra hơn. Mối quan hệ này được mô hình hóa bằng phương trình hồi quy với hệ số tương quan r ≈ 0.80.

4. So sánh giữa hai loại đĩa cưa: Đĩa cưa có răng cắt ngang cho tỷ suất lực cắt thấp hơn khoảng 8% so với đĩa cưa gắn hợp kim, do đặc tính cắt và độ sắc bén của răng cưa. Điều này cho thấy lựa chọn loại đĩa cưa phù hợp có thể tối ưu hóa hiệu suất cắt.

Thảo luận kết quả

Các kết quả trên phù hợp với lý thuyết cắt gọt gỗ và các nghiên cứu quốc tế về lực cắt trong gia công vật liệu có cấu trúc sợi như tre và gỗ. Độ ẩm là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của tre luồng, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến lực cắt và công suất tiêu thụ. Sự gia tăng tỷ suất lực cắt theo thời gian phản ánh hiện tượng mài mòn dao cắt, cần được quản lý để duy trì hiệu quả sản xuất.

Góc cắt và loại đĩa cưa cũng là các yếu tố kỹ thuật quan trọng, ảnh hưởng đến lực cắt và chất lượng phoi. Việc lựa chọn góc cắt tối ưu và loại đĩa cưa phù hợp giúp giảm lực cắt, tiết kiệm năng lượng và nâng cao tuổi thọ thiết bị.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ tương quan giữa tỷ suất lực cắt với độ ẩm, thời gian và góc cắt, cũng như bảng tổng hợp các giá trị tỷ suất lực cắt theo từng điều kiện thí nghiệm, giúp minh họa rõ ràng xu hướng và mức độ ảnh hưởng của các yếu tố.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa độ ẩm vật liệu cắt: Khuyến nghị duy trì độ ẩm tre luồng trong khoảng 15-20% trước khi cưa để giảm tỷ suất lực cắt, tiết kiệm năng lượng và giảm hao mòn thiết bị. Chủ thể thực hiện: nhà máy chế biến tre, thời gian áp dụng: ngay lập tức.

2. Bảo trì và thay thế lưỡi cưa định kỳ: Thiết lập lịch bảo trì và thay thế đĩa cưa sau mỗi 2-3 giờ hoạt động để duy trì lực cắt ổn định và chất lượng sản phẩm. Chủ thể thực hiện: bộ phận kỹ thuật, thời gian áp dụng: liên tục trong quá trình sản xuất.

3. Điều chỉnh góc cắt phù hợp: Sử dụng góc cắt trong khoảng 60-70° để giảm lực cắt và nâng cao hiệu quả gia công. Chủ thể thực hiện: kỹ sư thiết kế máy và vận hành, thời gian áp dụng: trong quá trình thiết kế và vận hành.

4. Lựa chọn loại đĩa cưa phù hợp: Ưu tiên sử dụng đĩa cưa có răng cắt ngang cho các công đoạn cắt ngang tre luồng nhằm giảm lực cắt và tăng tuổi thọ thiết bị. Chủ thể thực hiện: nhà quản lý sản xuất, thời gian áp dụng: trong kế hoạch đầu tư thiết bị.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư và nhà thiết kế máy chế biến lâm sản: Sử dụng dữ liệu tỷ suất lực cắt để thiết kế và cải tiến máy cưa đĩa phù hợp với đặc tính tre luồng, nâng cao hiệu suất và độ bền thiết bị.

2. Nhà quản lý sản xuất trong ngành chế biến tre, nứa: Áp dụng các khuyến nghị về điều kiện vận hành, bảo trì thiết bị để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí và tăng năng suất.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy, công nghệ chế biến lâm sản: Tham khảo cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm về lực cắt trong gia công vật liệu tự nhiên có cấu trúc sợi.

4. Các doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng từ tre luồng: Áp dụng kết quả nghiên cứu để lựa chọn công nghệ cắt phù hợp, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm tổn thất nguyên liệu.

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ suất lực cắt là gì và tại sao nó quan trọng?
   Tỷ suất lực cắt là lực cần thiết để biến đổi một đơn vị diện tích vật liệu thành phoi. Nó quan trọng vì giúp xác định lực cắt và công suất cắt, từ đó thiết kế và vận hành máy cưa hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và tăng tuổi thọ thiết bị.

2. Độ ẩm của tre luồng ảnh hưởng như thế nào đến lực cắt?
   Độ ẩm cao làm giảm lực cắt do vật liệu mềm hơn và giảm ma sát. Ví dụ, khi độ ẩm tăng từ 10% lên 20%, tỷ suất lực cắt giảm khoảng 15-20%, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm hao mòn dao cắt.

3. Làm thế nào để xác định công suất cắt trong thực nghiệm?
   Công suất cắt được xác định bằng cách đo hiệu điện năng tiêu thụ của động cơ khi có tải và không tải, sau đó lấy hiệu số để tính công suất cắt, từ đó tính tỷ suất lực cắt theo các thông số kỹ thuật của máy và vận tốc đẩy.

4. Góc cắt ảnh hưởng thế nào đến hiệu quả cắt?
   Góc cắt lớn hơn (60-70°) giúp giảm lực cắt và lực ma sát, làm phoi dễ tách ra hơn, nâng cao hiệu quả gia công và chất lượng bề mặt sản phẩm.

5. Tại sao cần bảo trì và thay thế lưỡi cưa định kỳ?
   Lưỡi cưa mòn làm tăng lực cắt và giảm chất lượng phoi. Thay thế định kỳ sau mỗi 2-3 giờ hoạt động giúp duy trì lực cắt ổn định, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Kết luận

• Đã xác định được tỷ suất lực cắt khi cưa ngang tre luồng bằng cưa đĩa, với các yếu tố ảnh hưởng chính gồm độ ẩm, thời gian cắt, góc cắt và loại đĩa cưa.
• Độ ẩm tre luồng có ảnh hưởng lớn nhất, tỷ suất lực cắt giảm khoảng 15-20% khi độ ẩm tăng từ 10% lên 20%.
• Góc cắt và loại đĩa cưa ảnh hưởng đến lực cắt, với góc cắt lớn và đĩa cưa răng cắt ngang giúp giảm lực cắt khoảng 8-10%.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế, cải tiến và vận hành máy cưa đĩa trong chế biến tre luồng.
• Đề xuất các giải pháp tối ưu hóa điều kiện gia công và bảo trì thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí.

Next steps: Áp dụng các khuyến nghị trong sản xuất thực tế, mở rộng nghiên cứu với các loại tre khác và điều kiện gia công đa dạng hơn.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trong ngành chế biến lâm sản nên tham khảo và ứng dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả công nghệ và sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Quá trình gia công cắt gọt tre luồng về nguyên lý có thể coi như giống với nguyên lý cắt gọt gỗ, vì tre luồng có cấu tạo bó mạch như trong gỗ. Chúng chỉ khác nhau về tính chất cơ lý của vật liệu gia công. Vì vậy, khi nghiên cứu về gia công cắt gọt tre luồng có thể kế thừa và vận dụng những phương pháp và kết quả nghiên cứu về gia công cắt gọt gỗ.

Quá trình cưa gỗ là quá trình gia công gỗ bằng cơ học. Cùng với sự phát triển của gia công gỗ bằng cơ học, lý thuyết cắt gọt gỗ đã ra đời và phát triển không ngừng. Những người có công trong việc xây dựng và phát triển lý thuyết cắt gọt gỗ phải kể đến các bác học Xô Viết như giáo sư I. Aphanaxiev, kĩ sư Denpher, giáo sư M.các nhà bác học Đức như H.Kolman; Phần Lan như E.Kivima, Mỹ như B.

Tổng hợp các công trình của các nhà khoa học nêu trên cho thấy rằng các nghiên cứu về cắt gọt gỗ đi theo ba hướng sau: - Hướng thứ nhất: là dùng phương pháp toán cơ để phân tích, nghiên cứu các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt gọt gỗ. Giải các bài toán thuận và bài toán nghịch trong công nghệ gia công gỗ trên cơ sở này. Đây là một hướng đi khá khó, đòi hỏi kiến thức rộng, nhiều lĩnh vực rộng, nhưng phù hợp với quá trình gia công gỗ. - Hướng nghiên cứu thứ hai: là xây dựng học thuyết cắt gọt trên cơ sở phân tích các giá trị của các hiện tượng lý hoá xảy ra trong quá trình và trên cơ sở đó xây dựng các công thức thực nghiệm, áp dụng trong các bài toán thuận và nghịch.

Trong cắt gọt gỗ, hướng này đòi hỏi hệ thống thiết bị đo rất tinh vi, hiện đại và tốn kém, bởi vì trong cắt gọt gỗ tốc độ cắt thường rất cao. - Hướng thứ ba: là xây dựng lý thuyết cắt gọt gỗ bằng thực nghiệm, nói cách khác là trên cơ sở các số liệu thu được trong quá trình nghiên cứu, phân 4 tích các cơ sở dữ liệu thu được trong quá tình nghiên cứu, phân tích các hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt gọt, dùng toán xác suất thống kê để xây dựng các công thức thực nghiệm, áp dụng trong việc giải các bài toán công nghệ và thiết kế. Hướng này đơn giản, dễ tiến hành, song thụ động, nhất là trong gia công gỗ nhiều trường hợp phoi là thành phẩm, cần có cơ sở lý thuyết để giải quyết bài toán công nghệ của chúng. Mặc dù các nhà khoa học đi theo ba hướng khác nhau nhưng tất cả đều nhằm một mục đích là khám phá bức tranh trung thực nhất của quá trình cắt gọt gỗ, đưa ra những kết luận và công thức chính xác, phù hợp với qui luật khách quan nhất để phục vụ cho việc thực hiện tốt các bước công nghệ, thiết kế máy và dao cắt trong việc cơ giới hoá và tự động hoá công nghệ gia công gỗ.

Lý thuyết cắt gọt gỗ đi sâu nghiên cứu lực phát sinh trong quá trình gia công gỗ bằng cơ học, công suất của thiết bị chi phí cho việc cắt. Những đại lượng này cần thiết làm cơ sở cho việc lựa chọn hình dáng, tính toán kích thước, xác định các thông số kỹ thuật của các công cụ cắt trong việc thiết kế và cải tiến dao cụ và máy gia công gỗ hoặc xác định các chế độ gia công hợp lý trong sử dụng các thiết bị đã có nhằm nâng cao năng suất, giảm chi phí nhiên, nguyên vật liệu, giảm giá thành sản xuất của sản phẩm. Tỷ suất lực cắt là một thông số quan trọng, khi xác định được nó thì chúng ta xác định được lực cắt và công suất cắt. Theo đó, tỷ suất lực cắt được định nghĩa như sau: Tỷ suất lực cắt là lực cần thiết để biến một đơn vị diện tích gỗ thành phoi.

Trong lý thuyết cắt gọt gỗ, để xác định công cắt người ta đưa ra khái niệm tỷ suất công. Đây là: Công cần thiết để biến một đơn vị thể tích gỗ thành phoi. Tỷ suất lực cắt và tỷ suất công cắt có quan hệ: bằng nhau về giá trị nhưng khác nhau về thứ nguyên. 5 Năm 1870, tỷ suất lực cắt lần đầu tiên được giáo sư tiến sỹ I.

Time xác định cho các trường hợp cắt đơn giản bằng phương pháp thực nghiệm ở trong công trình "Sức bền của thép và gỗ khi cắt" và cũng trong công trình này ông đã chứng minh rằng lực cắt tỷ lệ thuận với tiết diện phoi được hình thành. Giải thích được sự thay đổi kích thước của phoi khi cắt do biến dạng của gỗ. Năm 1886, trong cuốn sách "Công nghệ gia công gỗ bằng cơ học", giáo sư P. Aphanasev đã phân tích quá trình tạo phoi khi cắt gỗ, ông cho rằng áp lực lên mặt trước lưỡi cắt tuân theo biểu đồ ứng suất dạng tam giác và khác với kết luận trước đó của giáo sư I.

Time áp lực lên mặt trước tuân theo biểu đồ hình chữ nhật. Lần đầu tiên vai trò của lực cản ma sát được tính đến trong quá trình cắt gọt. Năm 1894, trong cuốn sách "Công nghệ gia công gỗ bằng cơ học", giáo sư K. Zvorưkin bằng phương pháp lý thuyết đã xác định được công thức tính lực cắt với các nhân tố ảnh hưởng chính đến lực cắt, ông đã tiến hành 230 thí nghiệm để minh chứng cho kết luận rằng tỷ suất lực cắt là một đại lượng thay đổi và giảm so với sự tăng chiều dày lớp phoi tạo thành Năm 1934, giáo sư M.

Desevoi đã tổng hợp và xây dựng hoàn chỉnh lý thuyết cắt gọt gỗ. Năm 1939, ông cho ra đời cuốn sách "Kỹ thuật gia công gỗ". Nó là một công trình lớn bao gồm các vấn đề về lý thuyết và những kinh nghiệm thực tế trong gia công gỗ mà trên thế giới lúc đó chưa có công trình nghiên cứu tương tự nào ra đời. Tỷ suất lực cắt khi cưa ngang và xẻ dọc gỗ bằng cưa đĩa đã được tiến sĩ A.Bersatski xác định bằng công thức thực nghiệm và tìm ra đồ thị phụ thuộc giữa bề rộng mạch cưa và lượng ăn gỗ của một răng cưa năm 1956.

Tỷ suất lực cắt khi bóc gỗ bằng máy bóc dạng đĩa được N. Drozđov nghiên cứu xác định bằng thực nghiệm năm 1958 phụ thuộc vào đường kính gỗ. 6 Tỷ suất lực cắt khi bóc gỗ bằng máy bóc gỗ dạng roto được I. Vorobiev nghiên cứu xác định, kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tỷ suất lực cắt phụ thuộc vào loại gỗ và chiều rộng đoạn vỏ được bóc.

Tỷ suất lực cắt khi bóc vỏ gỗ theo nguyên lý phay dọc được M.N Ximonov xác định bằng thực nghiệm năm 1963. Tỷ suất lực cắt khi cưa ngang gỗ thông khô ở độ ẩm thăng bằng W=15% bằng cưa xích được bộ môn cơ giới hóa khai thác gỗ Học viện kỹ thuật Lâm nghiệp Leningrat nghiên cứu. Kết quả cho thấy rằng tỷ suất lực cắt phụ thuộc vào lượng ăn dao, chiều rộng mạch cắt, độ ẩm của gỗ, độ sắc của cưa. Nghiên cứu quá trình cắt gỗ theo hướng kết hợp lý thuyết và thực nghiệm đã được các nhà khoa học Mỹ tiến hành như C.Fraz, với kết luận quan trọng về sự tạo phoi, các yếu tố ảnh hưởng tới lực cắt.

Vào thập kỷ 70 của thế kỷ XX, lý thuyết cắt gọt gỗ ngày càng được hoàn chỉnh hơn với những công trình nghiên cứu mới về cắt gọt do giáo sư A. Ivannopski đã thực hiện. Lực phát sinh trong quá trình gia công gỗ bằng cơ học được nghiên cứu đầy đủ hơn và chính xác hơn. Tỷ suất lực cắt khi cưa gỗ được xác định thông qua công thức lý thuyết.

Nguyên lý cấu tạo, tính năng công nghệ của máy chế biến gỗ nói chung của các máy cưa đĩa nói riêng đã được các giáo sư nổi tiếng F.Makovski nghiên cứu sâu rộng. Nghiên cứu khả năng làm việc của các loại lưỡi cưa đĩa trên thế giới do các nhà khoa học thực hiện như N. Stakhiev đã tạo lập cơ sở khoa học nâng cao chất lượng gia công và độ bền công cụ cắt. Ở một số nước công nghiệp phát triển, gia công gỗ bằng cơ học cũng đã được nghiên cứu, tiêu biểu như các công trình nghiên cứu của các tác giả sau: - Hjorth.H, Máy gia công gỗ.E, Lực cắt gọt trong gia công gỗ.WV, Nguyên lý gia công gỗ.LA, Những vấn đề về dao cắt.Franz, Phân tích quá trình cắt gỗ.Franz sau khi nghiên cứu cắt thẳng dọc thớ ba loại gỗ Sugar pine (Pinus Lambertiana.

Dougl), Yelow birch (Betula alleghaniensis. Britt), White as (Fraximus Americana L.) đặc trưng cho ba loại gỗ (gỗ lá kim vùng ôn đới, gỗ lá rộng mạch phân tán và gỗ lá rộng mạch phân bố theo vòng năm). Tác giả đã nghiên cứu chúng với tổng cộng 378 điều kiện khác nhau, với 3 cấp độ ẩm (1,5%, 3,5% và độ ẩm bão hoà), 7 cấp chiều dày phoi (0,002; 0,005; 0,010; 0,015; 0,020; 0,025 và 0,030 inch), 6 góc cắt trước (50, 100, 150, 200, 250 và 300). Ông đã đưa ra một số kết luận quan trọng sau: - Quá trình cắt gọt được đặc trưng bởi ba dạng cắt gọt cơ bản.

- Các công cụ hình thành tương ứng với dạng phoi. Do vậy, công cần thiết cho việc tách bỏ vật liệu phụ thuộc vào dạng hình thành phoi. - Quá trình hình thành phoi phụ thuộc vào đặc tính của gỗ và thông số hình học dao cắt. - Việc hình thành phoi độc lập với vận tốc cắt.

- Góc trước và chiều dày vết cắt ảnh hưởng đến việc hình thành phoi. - Các lực ma sát phụ thuộc vào loại gỗ và độ ẩm của gỗ nhưng ít quan hệ đến độ nhám bề mặt dao vì các vết mài song song với chiều chuyển động của phoi. - Giá trị của hệ số ma sát xem ra tương đối độc lập với góc trước và chiều dày phoi. Tuy nhiên, chúng ta chưa có nhiều những nghiên cứu chuyên sâu và những thông tin một cách hệ thống những nghiên cứu về cắt gọt gỗ ở những nước có nền công nghiệp phát triển.

Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Do nhiều nguyên nhân khác nhau cho nên nghiên cứu cơ bản về gia công gỗ bằng cơ học ở nước ta chưa nhiều, mới chỉ có một số nghiên cứu của các tác giả: TS. Hoàng Nguyên và Nguyễn Văn Minh, như "Gia công cắt gọt gỗ Việt Nam"; Nguyễn Văn Minh 1956 "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến lực và độ tù của răng khi xẻ gỗ Việt Nam bằng cưa sọc";.