KHẢO SÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ UỐN GỖ TRÊN MÁY SẤY CAO TẦN

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (700.9 KB, 60 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA LÂM NGHIỆP

TÔ THANH TÂM

KHẢO SÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ UỐN GỖ
TRÊN MÁY SẤY CAO TẦN

LUẬN VĂN KỸ SƯ
CHUYÊN NGÀNH CHẾ BIẾN LÂM SẢN

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 08/2007

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA LÂM NGHIỆP

KHẢO SÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ UỐN GỖ
TRÊN MÁY SẤY CAO TẦN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : ĐẶNG ĐÌNH BÔI
SINH VIÊN THỰC HIỆN : TÔ THANH TÂM

Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 08/2007

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………
……………………………………………………………

năm

tháng

năm

Thư ký hội đồng chấm báo cáo

Ký tên, ngày

tháng

năm

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC ........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................... iii
LỜI NÓI ĐẦU .............................................................................................. iv
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................v
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................ vi
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................. 1
1.2. Lí do đề tài ................................................................................................ 2
1.3. Mục tiêu đề tài........................................................................................... 3
1.4. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................................................ 3
1.5. Phương pháp và vật liệu nghiên cứu ......................................................... 3
Chương 2: TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu một số phương pháp uốn gỗ khác ............................................ 4

2.2. Sấy cao tần ............................................................................................... 5
Chương 3: CƠ SỞ LÍ LUẬN
3.1. Giải thích từ ngữ ....................................................................................... 8
3.1.1 Thiết bị cao tần........................................................................................ 8
3.1.2 Mức phục hồi .......................................................................................... 8
3.2. Bán kính uốn cho phép đối với gỗ ...................................................................... 8

3.2.1. Xác định vị trí trục trung hoà ................................................................. 8
3.2.2. Xác định bán kính cong của trục trung hoà khi uốn ............................ 11
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gỗ uốn ....................................... 15
3.3.1. Nguyên liệu gỗ uốn .............................................................................. 15
3.3.2. Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt ẩm ............................................. 15
3.3.3. Chế độ uốn ........................................................................................... 16
3.4. Phương pháp và vật liệu nghiên cứu ....................................................... 17
3.4.1 Nguyên liệu .......................................................................................... 17
3.4.2. Giới thiệu về đặc điểm cây Bạch đàn ................................................. 18
i

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.1 Nội dung khảo sát .................................................................................... 19
4.1.1.Khảo sát một số chi tiết cùng loại ............................................................. 19
4.1.2 Quy trình công nghệ của uốn gỗ ..................................................................... 20

4.1.2.1. Hấp gỗ .............................................................................................. 20
4.2. Uốn gỗ .................................................................................................... 24
4.2.1. Mục đích .............................................................................................. 24
4.2.2.Khuôn ép ............................................................................................... 25
4.2.3. Quá trình uốn ép .................................................................................. 26
4.2.3.1. Cấu tạo máy ép ....................................................................................... 26

4.2.3.2. Nguyên tắt hoạt động ........................................................................ 27
4.2.3.3. Quá trình uốn .................................................................................... 28
4.3. Phân loại .................................................................................................. 28
4.4. Những khuyết tật của gỗ khi uốn và biện pháp khắc phục ..................... 29
4.5. Quá trình phục hồi của gỗ ...................................................................... 31
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận ................................................................................................... 37
5.2. Kiến nghị ................................................................................................. 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 39
PHỤ LỤC ....................................................................................................... 40

ii

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập và làm đề tài tốt nghiệp, tôi xin chân thành gửi lời
cảm ơn đến:
 Gia đình và những người thân nhất của tôi đã nuôi nấng và động
viên tôi trong suốt quá trình học.
 Ban giám hiệu trường cùng toàn thể quý Thầy, Cô và ban giám
hiệu trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
 Ban chủ nhiệm cùng toàn thể quý Thầy, Cô khoa Lâm Nghiệp
đặc biệt là quý Thầy, Cô bộ môn Chế Biến Lâm Sản.
 PGS.TS. Đặng Đình Bôi − giáo viên hướng dẫn − Người đã giúp
đỡ tôi thực hiện đề tài.
 Thầy Hoàng Văn Hoà − Người đã giới thiệu nơi thực tập cho tôi.
 Ban giám đốc cùng toàn thể cán bộ nhân viên, anh chị em công
nhân công ty Scansia Pacific đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
 Toàn thể các bạn lớp Chế Biến Lâm K29 đã giúp đỡ tôi trong quá

trình học tập và thực hiện đề tài.

iii

LỜI NÓI ĐẦU

Để có một chi có hình dạng cong với một bán kính cong nào đó, người ta
thường lấy tấm nguyên liệu lớn rồi dùng cưa vòng lượn để cưa tấm ván đó ra
chi tiết có hình dạng như yêu cầu, nhưng phương pháp này sẽ làm hao tổn
nguyên liệu rất nhiều làm cho giá thành sản phẩm tăng lên, mặt khác khả năng
chụi lực của chi tiết này sẽ giảm đi, do các thớ gỗ trong chi tiết đó bị cắt đứt
không liên kết chặt chẽ với nhau. Nhưng với yêu cầu về thẩm mỹ cung như sức
bên của chi tiết càng cao và nguồn nguyên liệu đang giảm, nên có một giải
pháp để khắc phụ được nhược điểm trên là người ta sẽ uốn gỗ. Có thể dùng uốn
ép đồng thời để sản xuất chi tiết cong, tuy uốn ép đồng thời có thể dùng các
tấm ván mỏng tráng keo rồi đem vào khuôn ép sau đó đem xe ra phôi cong và
có thể dùng uốn ép gỗ tự nhiên có chiều dày tính toán trước, cả 2 kiểu này có
thể dùng máy uốn gia nhiệt bằng các loại gia nhiệt khác nhau. Ở xí nghiệp
Scansia Pacific người ta sử dụng máy uốn gia nhiệt cao tần, xí nghiệp đã sản
xuất nhiều chi tiết trên máy này, tuy nhiên chưa có một nghiên cứu nào theo
dõi nghiêm túc về quá trình uốn gỗ trên máy sấy cao tân. Chính vì vậy được sự
phân công của bộ môn Chế Biến Lâm Sản khoa Lâm Nghiệp, được sự cho phép
của ban giám đốc công ty Scansia Pacific và sự hướng dẫn của thầy Đặng Đình
Bôi, tôi tiến hành đề tài “KHẢO SÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ UỐN GỖ
TRÊN THIẾT BỊ CAO TẦN” tại công ty Scansia Pacific

iv

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang
Bảng 1. Bán kính của bạch đàn mềm ................................................................ 35
Bảng 2. Mức phục hồi của gỗ mềm .................................................................. 35
Bảng 3. Bán kính của bạch đàn cứng ...................................................................... 36
Bảng 4. Mức phục hồi của gỗ cứng .................................................................. 36

v

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1. Thiết Bị Uốn Ướt ............................................................................................ 4
Hình 2.2.Thiết Bị Uốn Khô................................................................................... 5
Hình 2.3. Sơ Đồ Nguyên Lý Sấy Cao Tần............................................................ 5
Hình 3.1: Biểu Đồ Biến Thiên Ứng Suất Pháp Theo Chiều Cao Dầm ................. 9
Hình 3.2.Sơ Đồ Ứng Suất ..................................................................................... 9
Hình 3.3. Sơ Đồ Biến Dạng Tương Đối Khi Nén ................................................ 12
Hình 4.1. Gỗ Uốn Cong Hai Bán Kính ................................................................ 19
Hình 4.2.Gỗ Uốn Một Bán Kính .......................................................................... 20
Hình 4.3. Lò Hấp Bằng Hơi Nước ....................................................................... 23
H ình 4.4. Sơ đồ các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian hấp
và độ mềm của gỗ ................................................................................................ 24
Hình 4.5. Khuôn Uốn .................................................................................................... 26
Hình 4.6. Sơ Đồ Cầu Tạo Máy Ép Cao Tần .................................................................. 28
Hình 4.7. Dàn Gia Nhiệt Cao Tần........................................................................ 28
Hình 4.8: Sơ đồ quy trình uốn gỗ......................................................................... 29
Hình 4.9. Gỗ Bị Gãy Sau Khi Uốn ...................................................................... 31
Hình 4.10. Gỗ Bị Nứt Ở Phần Mặt Lồi ............................................................... 31

Hình 4.11. Sơ Đồ Xác Định Bán Kính Gỗ........................................................... 33

vi

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 . Đặt vấn đề
Trong mấy năm gần đây, với trình độ khoa học kỹ thuật ngày càng phát
triển, nhiều loại máy móc hiện đại ra đời và nó đã thay con người làm việc một
cách hiệu quả. Cụ thể một số máy chế biến gỗ đã thúc đẩy ngành này phát triển
như: máy bào 4 mặt, các loại máy sản xuất ván nhân tạo máy chép hình, máy
CNC,… với máy móc hiện đại chúng có thể sản xuất được những sản phẩm có
chất lượng cao, mẫu mã đẹp. Ngoài ra có những máy góp phần vào việc tiết
kiệm gỗ cho ngành chế biến gỗ chẳng hạn như máy uốn gỗ cao tần. Và chúng
ta đã biết để làm ra một chi tiết cong có thể dùng phương pháp lọng hoặc
phương pháp uốn. Nhưng uốn gỗ là phương pháp có nhiều ưu điểm hơn đặc
biệt là tiết kiệm nguyên liệu hơn so với phương pháp lọng, cưa lọng nan cong
làm lãng phí một lượng gỗ khá lớn. Ngoài ra, cách thức cưa lọng còn bị hạn
chế bởi một số nguyên nhân chính sau:
Hình dạng nan cong được định trước bằng cách vạch mực lên các phiến
phách và thực hiện quá trình cưa lọng. Do đó trên một phiến phách không có
khuyết tật phải bỏ đi một phần gỗ.
Các khuyết tật nứt đầu thường xảy ra ở phiến phách do đó đưa đến sự
loại bỏ một số nan trên phách. Đối với gỗ bệnh tật, mắt cây ở cạnh nan phải bỏ
nan.
Do dùng cưa lọng cưa chi tiết hình dạng cong như yêu cầu nên các thớ
gỗ sẽ bị cắt đứt, sự liên kết giữa các thớ gỗ yếu đi làm cho chi tiết kém bền,
nhất là đối với những chi tiết có yêu cầu về độ cong càng lớn thì khả năng chịu
lực của chi tiết đó càng nhỏ.

Do đó, chọn ván làm phiến phách cho việc thực hiện cưa lọng tạo chi
tiết cong rất hạn chế và không tránh khỏi lượng gỗ tiêu hao lớn. Nhất là đối với
nguyên liệu cho đồ mộc.

1

Khâu cuối cùng cho công đoạn hoàn tất chi tiết cong là hoàn tất bề mặt
thẩm mỹ cho chi tiết. Bề mặt chi tiết cong do cưa lọng không hợp thẩm mỹ sẽ
gây bất lợi cho công đoạn hoàn tất phôi. Việc bào ở hai mặt của nan cong mất
khá nhiều cong và khó đạt độ nhẵn theo yêu cầu.
Vì vậy, phương pháp uốn gỗ để sản xuất chi tiết cong thay cho cưa lọng
để nâng cao hiệu quả sử dụng gỗ, khắc phục được các nhược điểm của phương
pháp lọng đã nêu trên.
1.2. Lí do đề tài
Chúng ta biết rằng để sản xuất một chi tiết cong ta có thể dùng phương
pháp gia công (lọng) hoặc uốn. Nhưng vấn đề được đặt ra là phương pháp cưa
lọng để tạo ra chi tiết cong vẫn được sử dụng song song với phương pháp uốn,
lọng thì chi tiết kém bền và tiêu hao nguyên liệu hơn phương pháp uốn, nhưng
có một số ưu điểm mà phương pháp uốn khó làm được :
+ Lọng có thể tạo được chi tiết cong có độ dày khá lớn mà phương pháp
uốn không làm được (chân ghế, thanh viền cong của mặt ghế,…) mà vẫn đảm
bảo độ bền do chi tiết quá dày.
+ Gỗ được uốn cong theo phương pháp lọng sẽ giữ nguyên hình dáng
của nó, không bị thay đổi về độ cong do quá trình phục hồi lại của gỗ gây ra
như phương pháp uốn.
+ Tạo ra chi tiết có hình dạng cong phức tạp.
Tuy nhiên các chi tiết nhỏ do lọng tạo ra lại không đủ đáp ứng về khả
năng chịu lực lại tốn nhiều nguyên liệu. Xuất phát từ nhu cầu đó những nhà kỹ
thuật của công ty Scansia Pacific đã tìm hiểu và ứng dụng công nghệ uốn gỗ

vào các chi tiết của sản phẩm như thanh tựa, thanh mặt ngồi,…Những sản
phẩm mới từ công nghệ này đem đến những thanh gỗ uốn đáp ứng những yêu
cầu về tính thẩm mỹ. Các chi tiết cong cấu thành nên sản phẩm vừa sang trọng,
vừa mềm mại đã thu hút được sự lựa chọn của nhiều người. Đồng thời các chi
tiết cong do lọng khi muốn bào ở hai mặt nan cong sẽ gặp khó khăn và độ nhẵn
cũng không tốt, còn đối với các chi tiết được đưa vào uốn đã qua sơ chế trước
nên không bị ảnh hưởng do bào.

2

1.3. Mục tiêu đề tài
Đề tài được thực hiện nhằm một số mục tiêu như sai:
- Khảo sát quy trình uốn gỗ qua đó ghi nhận các công đoạn và thông số
kỹ thuật của quá trình uốn gỗ.
- Ghi nhận lại các công đoạn của quá trình uốn gỗ.
- Theo dõi thời gian và mức độ phục hồi của gỗ sau khi ra khỏi máy.
- Tìm hiểu nguyên nhân và biện pháp khắc phục các khuyết tật của gỗ
được uốn trên thiết bị sấy cao tần, từ đó đề xuất biện pháp cải thiện.
1.4. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
Địa điểm : Quá trình khảo sát được thực hiện tại công ty Scansia Pacific
toạ lạc tại lô 24-30 đường số 1, khu công nghiệp Tân Tạo, Quận Bình Tân
Thành phố Hồ Chí Minh.
Thời gian : Thời gian thực tập để tiến hành thu thập số liệu từ
05/03/2007 đến 20/05/2007.
1.5. Phương pháp và vật liệu nghiên cứu:
Nghiên cứu được tiến hành trên những thanh gỗ bạch đàn nhỏ đã qua sơ
chế với quy cách là 15x23x360. Số mẫu theo dõi là 10, mỗi thanh được xác
định trước bán kính bằng phép đo hình học, trong đó có 5 thanh bạch đàn nhẹ
và 5 thanh bạch đàn nặng được chọn một cách ngẫu nhiên từ mỗi mẻ uốn. Và

cách đo là so sánh sự khác nhau về bán kính của mẫu gỗ vừa ra khỏi máy uốn
với bán kính của nó đã qua một thời gian cất giữ.
Dụng cụ nghiên cứu gồm có thước dây để đo bán kính của thanh gỗ và
mức độ phục hồi của thanh gỗ, viết và giấy cuộn để vẽ lại hình dáng của thanh
gỗ.

3

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Giới thiệu một số phương pháp uốn gỗ khác
Qua tham khảo tài liệu có hai phương pháp uốn là uốn ướt và uốn khô
của tác giả Robert Thurston Kent
Phương pháp uốn ướt (Hình 2.1) thường được áp dụng với những
thanh gỗ có mặt cắt ngang khá vuông vức, bằng cách hấp hay luộc đến độ
ẩm bão hoà thớ gỗ. Có ba yếu tố quan trọng trong phương pháp uốn ướt:
Thứ nhất là cần có một bề mặt cứng và láng, không có sự thay đổi đột
ngột về độ cong ở mặt lõm của vật cong, thứ hai cần có một đai kim loại mỏng
và dẽo áp sat ngoài mặt lồi của vật cong, và cuối cùng cần có một lực ép vừa
đủ ở hai đầu vật cong để hạn chế sự hư hỏng trong quá trình uốn. Nếu ép nóng
trong khi uốn sẽ rút ngắn thời gian uốn.

3

7
8

6

9

Hình 2.1 : Thiết bị uốn ướt
3 − Gỗ;
8− Tay đòn

6 − Nền cong;

7− Đai thép;

9− Miếng chận đầu

Phương pháp uốn khô (Hình 2.2) Được thực hiện với miếng gỗ
có dạng ván.Trong phương thức uốn này sức nóng được cung cấp đến trục
(2) và đai thép dẽo (4). Tấm gỗ (3) được nhồi lên xuống để đạt độ cong nhất
4

định. Nhiệt độ được tăng đến độ cao nhất định. Và miếng gỗ được giữ
nguyên ở độ cong đó cho đến khi nguội hoàn toàn và trở về độ ẩm thăng
bằng.

Hình 2.2 : Thiết bị uốn khô

1− Ống dẫn hơi nước nóng;

4 − Tấm thép mỏng;

2 − Trục lăng ;

5 − Cam lệch tâm;

3 − Gỗ;
2.2. Sấy cao tần
Nguyên lý sấy cao tần:

Hình 2.3 :Sơ đồ nguyên lý sấy cao tần
5

Trong gỗ có các ion H+, OH-,e+, e-, các ion gỗ bị dao động( phụ thuộc
vào dòng điện)→ tạo ma sát→ làm nóng thanh gỗ→làm nước trong gỗ hoá
hơi→ áp lực trong gỗ tăng→ giải phóng nước trong gỗ ra mgoài.
Nguyên lý :
Lợi dụng tần số dòng điện ở tần số cao người ta dùng các cặp bản cực để
đưa nguyên liệu sấy vào giữa các cặp bản cực đó. Trong nguyên liệu sấy có các
ion H+, OH- và các hợp chất khác mang ion trái dấu, do tần số dòng điện cao
nên các ion trong vật liệu sấy dao động xung quanh vị tí của nó đang tồn tại tạo
nên lực ma sát lớn nên nó làm nóng nguyên liệu sấy. Nếu độ ẩm càng cao thì
quá trình làm nóng càng nhanh và lượng hơi nước trong gỗ bị hoá hơi sinh ra
áp suất bên trong và bên ngoài thanh gỗ vì vậy tạo điều kiện thuận lợi cho quá
trình bốc hơi nước trên bề mặt gỗ.
Nếu chỉ sấy (không uốn gỗ) thì quá trình bốc và bay hơi nước trên bề
mặt gỗ hầu hết thực hiện ở giai đoạn gỗ nằm ngoài các bản cực và tiếp tục đưa
nguyên liệu gỗ qua các cặp bản cực để thực hiện quá trình sấy.
Gỗ đưa vào sấy phải ướt, càng ướt càng tốt, không nên đưa gỗ khô vào
sấy, nếu không sẽ xảy ra hiện tượng cháy gỗ.
Ưu nhược điểm của phương pháp sấy cao tần :
Tất cả các phương pháp sấy thông thường hiện nay được sử dụng trong
công nghệ chế biến gỗ đều có nhược điểm là thời gian sấy dài. Nguyên nhân

chủ yếu ở đây là sự hình thành ngược chiều dòng ẩm và dòng nhiệt bên trong
gỗ trong quá trình sấy. Có nghĩa là khi sấy, gỗ sẽ được làm nóng từ ngoài vào
trong, do lớp gỗ bên ngoài tiếp xúc với nhiệt trước, sau đó qua quá trình dẫn
nhiệt, các lớp gỗ bên trong sẽ được làm nóng dần lên. Do đó, nhiệt độ bên
trong gỗ bao giờ cũng thấp hơn nhiệt độ bên ngoài gỗ, nhất là trong giai đoạn
đầu của quá trình sấy. Như vậy hướng chuyển dịch của dòng ẩm và dòng nhiệt
luôn luôn ngược chiều nhau trong quá trình sấy. Đó chính là điều cơ bản cản
trở quá trình khô của gỗ làm kéo dài thời gian sấy.
Với phương pháp sấy cao tần, quá trình gia nhiệt do hiện tượng cảm ứng
điện từ xoay chiều của chất điện môi (gỗ) làm cho trong gỗ ở những vị trí nào

6

ẩm nhất sẽ được làm nóng nhanh nhất và mạnh nhất. Nếu đầu tiên ẩm độ trong
gỗ phân bố đều trên toàn bộ thanh gỗ thì trong sấy cao tần gỗ sẽ được làm nóng
đều. Nhưng do trong quá trình khô, ẩm trên lớp gỗ bề mặt bay hơi và khuyếch
tán ẩm ra ngoài không khí, sẽ làm cho lớp gỗ ngoài mặt lạnh hơn (do hiện
tượng thu nhiệt của quá trình bay hơi). Qua đó, hình thành chênh lệch nhiệt độ
giữa bên ngoài và bên trong gỗ. Như vậy chiều chuyển dịch của dòng nhiệt sẽ
là chiều từ trong ra ngoài và trùng với chiều chuyển dịch của ẩm trong gỗ trong
quá trình sấy. Qua đó sẽ kích thích tạo điều kiện thúc đẩy quá trình khô của gỗ
nhanh chóng hơn và rút ngắn được thời gian sấy.
Trong sấy gỗ để làm khô 1kg nước từ gỗ, cần tiêu thụ một lượng nhiệt
hoàn toàn xác định, không phụ thuộc vào phương pháp sấy khoảng 1.600 2.500Kcal/kg nước bay hơi. Với các biện pháp sấy gỗ bình thường, do thời
gian sấy dài, nhiệt lượng mất mát (tổn thất qua vỏ lò sấy, các thất thoát khác) sẽ
rất lớn, trong phương pháp sấy cao tần, do thời gian sấy ngắn nên tổn thất nhiệt
bình quân sẽ rất ít, đó là điều kinh tế khá lý thú, cần được lưu ý quan tâm.
Ngoài những điểm trên, phương pháp sấy cao tần còn những ưu điểm
sau đây:

* Dễ cơ giới hoá và tự động hoá trong quá trình sấy,
* Cấu trúc thiết bị đơn giản, gọn nhẹ và sạch sẽ.
* Chất lượng sấy đảm bảo, quá trình sấy dễ điề tiết.
* Đặc biệt thuận tiện cho sấy vật liệu, sản phẩm gỗ có hình thù, kích
thước đa dạng và phức tạp.

7

Chương 3
CƠ SỞ LÍ LUẬN
3.1. Giải thích từ ngữ
Một số khái niệm sau để giải thích một số từ ngữ được sử dụng trong đề
tài này.
3.1.1. Thiết bị cao tần
Là một dàn gia nhiệt gồm hai bản cực điện sử dụng nguồn điện cao tần
(có tần số nằm trong khoảng 3 – 50 Hz) để gia nhiệt làm nóng gỗ.
3.1.2. Mức phục hồi
Là khả năng của gỗ lấy lại phần nào trạng thái ban đầu của nó do phải
chịu lực nén của máy ép nhiệt cao tần, mức phục hồi này thay đổi tuỳ thuộc
loại gỗ, quy cách gỗ, chế độ và phương pháp uốn (uốn nóng, uốn nguội).
3.2. Bán kính uốn cho phép đối với gỗ
Là giới hạn về độ cong tối đa mà gỗ có thể đạt được mà không bị gãy do
phải chịu lực ép của khuôn uốn tạo ra.
Dựa vào kết quả bài toán uốn thuần tuý trong môn học sức bền vật liệu
để xây dựng bài toán xác định bán kính uốn cong gỗ qua những tham số đã có.
3.2.1. Xác định vị trí trục trung hoà
Khi chịu uốn mặt ngoài của dầm bị căng ra (chịu ứng suất kéo) và mặt
lõm của dầm bị nén lại (chịu ứng suất nén), trên trục trung hoà chịu ứng suất
trượt cực đại. Biểu đồ biến thiên của ứng suất pháp theo chiều cao dầm được

biểu diễn trên hình vẽ dưới đây:

8

max
M

Ymax Ymin

M

min
Hình 3.1: Biểu đồ biến thiên ứng suất pháp theo chiều cao dầm
Đối với vật liệu đẳng hướng, modun đàn hồi khi kéo nén là như nhau,
không phụ thuộc vào hướng lực tác dụng, vì vậy trục trung hoà sẽ nằm giữa tiết
diện.
Với vật liệu gỗ không đẳng hướng, khi uốn ngang nếu chiều cao không
quá lớn có thể coi modun đàn hồi như nhau khi kéo và nén, và trục trung hoà
hầu như nằm ở giữa tiết diện. Mặt khác với vật liệu gỗ biểu đồ biến thiên của
ứng suất, vị trí trục trung hoà khi uốn ngang thuần tuý (khi ứng suất còn dưới
giới hạn bền khi kéo và nén dọc thớ) có thể xác định theo sơ đồ ứng suất sau:

Hình 3.2: Sơ đồ ứng suất

9

k : Giới hạn bền kéo
n : Giới hạn bền nén

a : chiều cao đến tâm dẽo
b : chiều cao tâm đàn hồi vùng vật liệu nén
c : chiều cao tâm đàn hồi vùng vật liệu kéo
d,h : chiều rộng và cao của dầm
V : Khoảng cách trục trung hoà đã dịch chuyển đến tâm hình học của
mẫu.
Ta có hệ phương trình
a+b+c=h

(2.1)

n b

k c

(2.2)

b
c
a  n   n   k  0
2
2

(2.3)

Giải hệ (2) trên ta có kết quả :
k
1
n
a  h

k
1
n
b  2 h

c  2 h

Đặt

(2.4)

1

(2.5)


( k  1) 2
n
k
n

(2.6)


( k  1) 2
n

k
  thì :
n

a  h

 1
 1

b  2 h

(2.7)

1
(  1) 2

(2.8)

10

c  2 h



(2.9)

(  1) 2

Khi uốn cong phần thớ chịu nén bị biến dạng nhiều hơn phần thớ bị kéo,
do đó mặt trung hòa bị dịch về phía chịu kéo. Vị trí trục trung hòa đến tâm hình
học của mẫu được xác định:
1

1
V   (a  b  c)  c   (a  b  c)
2
2

(2.a)

Thế (2.7), (2.8), (2.9) vào (2.a) ta được :
h (  1) 2
V 
2 (  1) 2

(2.10)

V: khoảng cách từ tâm hình học mặt cắt ngang của mẫu đến trục trung
hoà về phía chịu kéo.
Như vậy, nếu biết giới hạn bền kéo và nén dọc thớ gỗ có thể tìm vị trí
trục trung hoà khi uốn dầm gỗ (chiều dài thanh uốn theo chiều dọc thớ gỗ).
3.2.2. Xác định bán kính cong của trục trung hoà khi uốn
Theo công thức trong môn sức bền vật liệu :


Z

(2.11)



 : biến dạng tương đối khi kéo nén dọc thớ.

 : bán kính cong trục trung hòa.

11

Hình 3.3: Sơ đồ biến dạng tương đối khi nén
Ở đây theo sơ đồ trên biến dạng tương đối cực đại khi nén ở trạng thái
giới hạn được xác định :
n 
k 

ab

(2.12)


c

(2.13)



Từ (2.12) và (2.13) :
n 

ab
k
c

hay

n 

 2 1
k
2 

(2.14)

Giới hạn bền khi kéo dọc thớ đối với các loại gỗ đã được chứng minh
thông thường lớn hơn giới hạn bền khi nén dọc khoảng 2,-3 lần. Vì vậy qua
đẳng thức (2.14), ta thấy rằng biến dạng trong miền nén thường lớn hơn trong
miền kéo khoảng 1,5 - 7 lần.
Biến dạng khi kéo dọc thớ εkcó sự phụ thuộc vào loại gỗ nhưng không
lớn, còn biến dạng khi nén dọc thớ phụ thuộc rất nhiều vào loại gỗ và tình trạng
gỗ.

12

Như vậy, để xác định bán kính nhỏ nhất của mẫu gỗ có chiều cao h,
chúng ta viết phương trình biến dạng tương đối cực đại cho thớ bị kéo:
 kmax 

Z max

(2.15)



Zmax= c = 2  h 



(2.16)

(  1) 2

ρ = r +h – c = r + h – 2  h 


(  1) 2

(2.17)

r : bán kính trong mẫu gỗ.
2 h

Suy ra :

 kmax 

(  1) 2

2  
r  h 1 
2
 (  1) 
r

Suy ra :



(2.18)


h  2 
 (1   kmax )   kmax  (2.19)

2
 kmax  (  1)


Vậy bán kính cho phép của mẫu gỗ sẽ là :
r


h  2 h
 (1   kmax )   kmax 

2
 kmax  (  1)


(2.20)

Biến dạng tương đối khi kéo dọc thớ gỗ là nhỏ so với đơn vị, vì vậy
không phạm phải sai số quá lớn khi viết biểu thức (2.20) dưới dạng sau :
r

h

 kmax



2 
(  1) 2

(2.21)

h : chiều cao thanh gỗ uốn (mm)
εkmax : biến dạng tương đối cực đại khi kéo dọc thớ


k
: tỷ số giới hạn bền kéo và giới hạn bền nén.
n

Tóm lại, qua công thức (2.21) để xác định rmin cần phải biết chiều cao
của thanh, biến dạng tương đối cực đại khi kéo của gỗ và giới hạn bền kéo, giới
hạn bền nén dọc thớ gỗ (chiều dài thanh gỗ uốn theo chiều dọc thớ).

13

Trong quá trình xây dựng công thức rmin trên, nếu không tính đến sự di
chuyển khi uốn của trục trung hoà vào vùng chịu kéo thì bán kính cực tiểu của
mẫu có thể tính đơn giản hơn như sau:

Z max 

Suy ra :

h
2

;

h
2

  r

và


h  1
r  
 1
2   kmax


 kmax 

h
2 r  h

(2.22)

Bán kính cực tiểu của mẫu khi dịch chuyển trục trung hoà vào vùng kéo
có thể tìm được như sau :
 nmax 

Z max



Zmax = h : chiều dày thanh gỗ.
 : Bán kính trục trung hoà.

vậy

 = rmin + h

Suy ra :

 1

 1
rmin  h  
  kmax


(2.23)

Ngoài ra, tính chịu uốn của gỗ các loại khác nhau có thể tính được nếu
như biết được độ biến dạng giới hạn khi kéo và khi nén.
εk: độ lớn giới hạn biến dạng khi kéo
εn : độ biến dạng khi nén.

h : chiều dày thanh gỗ
l : chiều dài thanh gỗ trước khi uốn
r : bán kính mẫu uốn
Chiều dài thanh gỗ ở phần chịu kéo
l2 = l *(1+ εk)
Chiều dài thanh gỗ ở phần chịu nén
l1 = l*(1- εn)
l1 1   k

l2 1   n

(2.24)

14

KHẢO SÁT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ UỐN GỖ TRÊN MÁY SẤY CAO TẦN

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về