Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật: Tính toán, thiết kế cơ cấu cắt gọt của thiết bị rút lõi gỗ dừa

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:131

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận văn nhằm nghiên cứu khả năng cắt gọt và tính toán, thiết kế cơ cấu cắt gọt của thiết bị rút lõi trên vật liệu gỗ dừa. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết luận văn!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật: Tính toán, thiết kế cơ cấu cắt gọt của thiết bị rút lõi gỗ dừa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------- PHẠM QUANG TUẤN TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU CẮT GỌT CỦA THIẾT BỊ RÚT LÕI GỖ DỪA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỒNG NAI, 2012
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --------------------- PHẠM QUANG TUẤN TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU CẮT GỌT CỦA THIẾT BỊ RÚT LÕI GỖ DỪA CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY, THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ GỖ GIẤY MÃ SỐ: 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. HOÀNG HỮU NGUYÊN ĐỒNG NAI, 2012
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tác giả luận văn Phạm Quang Tuấn
ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Hoàng Hữu Nguyên đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn đến các thầy, cô giáo, các nhà khoa học thuộc Trường Đại học Lâm nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ tôi về phương pháp nghiên cứu, tài liệu chuyên môn liên quan đến luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, tập thể giáo viên, công nhân viên Cơ sở 2 Trường Đại học Lâm nghiệp đã hết lòng giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này. Qua đây, cũng xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên và tạo những điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành tốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Xin gửi lời cảm ơn chân thành và lời chúc sức khỏe. Tác giả luận văn
iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Các ký hiệu dung trong đề tài vi Danh mục các bảng biểu vii Danh mục các hình viii Mở đầu 1 Lý do chọn đề tài 1 Mục đích nghiên cứu 2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 Phương pháp nghiên cứu 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7 1.1. Nghiên cứu sơ bộ về nguyên lý khoan rút lõi 7 1.1.1. Nguyên lý khoan trên vật liệu gỗ 7 1.1.2. Nguyên lý khoan rút lõi 9 1.2. Đối tượng gia công 15 1.2.1. Thông tin chung về cây dừa 16 1.2.2. Cấu tạo và tính chất của cây dừa 17 1.2.2.1. Cấu tạo thô đại 17 1.2.2.2. Cấu tạo hiển vi 18 1.2.3. Tính chất vật lý của gỗ dừa 20 1.2.3.1. Khối lượng thể tích 20 1.2.3.2. Tính hút nước 22 1.2.3.3. Tính co rút 22
iv 1.2.3.4. Tính dãn nở 24 1.2.3.5. So sánh tính chất vật lý của thân dừa và gỗ cao su, xà cừ 24 1.2.3.6. Độ ẩm của nguyên liệu 26 1.2.4. Tính chất cơ học 26 1.2.4.1. Giới hạn bền khi nén dọc thân dừa 26 1.2.4.2. Giới hạn bền nén ngang tiếp tuyến thân dừa 28 1.2.4.3. Giới hạn bền nén ngang xuyên tâm gỗ dừa 29 1.2.4.4. Giới hạn bền kéo dọc gỗ dừa 29 1.2.4.5. Giới hạn bền uốn tĩnh gỗ dừa 30 1.2.4.6. Modul đàn hồi uốn tĩnh của gỗ dừa 32 1.2.4.7. So sánh một vài tính chất cơ học của thân dừa với gỗ 32 cao su , xà cừ 1.3. Bản chất của quá trình khoan rút lõi cây dừa 35 1.4. Các cơ sở lý thuyết về tính bền áp dụng cho dao cắt và kết 50 cấu máy khoan rút lõi 1.5. Nguồn lực dẫn động của dao và máy khoan rút lõi, cơ sở và 52 phương pháp chọn Chương 2: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 59 2.1. cơ sở lý thuyết 59 2.1.1. lựa chọn năng suất làm việc của hệ thống 59 2.1.2. Lựa chọn phương thức làm việc của hệ thống 59 2.1.3. Định hướng thiết kế 60 2.2. Nghiên cứu thông qua thực nghiệm cắt 60 2.3. Thiết kế tính toán các chi tiết chính trong máy khoan rút lõi 65 cây dừa 2.3.1. Sơ đồ nguyên lý chung từ ý tưởng thiết kế 65 2.3.2. Thiết kế và tính toán dao cắt 66
v 2.3.3.1. Các phương án bố trí và lựa chọn hình dạng dao rút lõi 68 2.3.3.2. Thiết kế lựa chọn kết cấu lỗ phun áp lực để thoát phoi 74 2.3.3.3. Thiết kế lựa chọn bích dẫn khí nén xuống vùng gia công 75 2.3.3.4. Thiết kế lựa chọn ổ chứa dao chính 78 2.3.3.5. Thiết kế, lựa chọn pistong đẩy lõi ra khỏi thân dao, khi 80 lấy lõi xong 2.3.3.6. Hoàn thiện kết cấu của mặt bích ổ dao 82 2.3.3.7. Thiết kế , lựa chọn góc độ dao cắt 83 2.3.3.8. Tính toán lực cắt tác dụng lên lưỡi dao và thân dao 85 2.3.3.9. Kiểm tra bền cho kết cấu dao cắt 88 2.3.3.10. Bản vẽ hoàn chỉnh kết cấu dao cắt 89 2.3.3.11. Mô phỏng lắp ráp kết cấu dao cắt và quá trình rút lõi 90 Chương 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 3.1. kết luận 91 3.2. Kiến nghị 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 94 Bản vẽ chế tạo các chi tiết của dao rút lõi 94 Kiểm tra sức bền của dao 105
vi CÁC KÍ HIỆU DÙNG TRONG ĐỀ TÀI TT Ký hiệu Ý nghĩa 1 b Chiều rộng lớp cắt 2 F Lực ma sát trong quá trình cắt 3 ha Hecta 4 h Chiều dày lớp cắt 5 M Momen 6 n Số vòng quay 7 N Công suất cắt 8 Nz Lực dọc trục 9 P Lực sinh ra trong quá trình khoan 10 Q Lực đẩy của gỗ trong quá trình khoan 11 R Lực cắt tổng hợp 12 t Thời gian 13 u Tốc độ ăn dao (bước tiến của dao) 14 uz Tốc độ ăn dao của một lưỡi cắt 15 u0 Tốc độ ăn dao trong một vòng quay 16 V Tốc độ cắt 17 Vmax Tốc độ cắt tối đa 18 Vtb Tốc độ cắt trung bình 19 V0 Thể tích tương đối 20 α Góc sau của dao cắt 21  Góc mài (góc sắc) của dao 22  Góc trước của dao 23  Góc cắt của dao 24  Góc nghiêng chính của dao
vii 25 ϭ Ứng suất 26 ω Vận tốc vòng DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên Bảng Trang 1.1 Kết quả đếm bó mạch 17 1.2 Sự giảm dần mật độ bó mạch từ vỏ vào tâm 17 1.3 Mật độ bó mạch trên thân cây dừa 25 - 30 tuổi 19 Đường kính bó mạch trong thân cây dừa 25 – 30 1.4 20 tuổi 1.5 Khối lượng thể tích khô kiệt của gỗ dừa 21 1.6 Tổng hợp độ hút nước của gỗ dừa 22 1.7 Tổng hợp kết quả tỷ lệ co rút của gỗ dừa 22 1.8 Tổng hợp kết quả tỷ lệ dãn nở của gỗ dừa 24 Một vài tính chất vật lý của thân dừa, gỗ cao su, gỗ 1.9 25 xà cừ 1.10 Độ ẩm trung bình thân dừa 26 1.11 Giới hạn bền khi nén dọc thân dừa 26 1.12 Giới hạn bền nén ngang tiếp tuyến thân dừa 28 1.13 Giới hạn bền nén ngang xuyên tâm gỗ dừa 29 1.14 Giới hạn bền kéo dọc gỗ dừa 29 1.15 Giới hạn bền uốn tĩnh gỗ dừa 30 1.16 Modul đàn hồi uốn tĩnh của gỗ dừa 32 1.17 Một vài tính chất của thân dừa , gỗ cao su và xà cừ 32 1.18 So sánh tính chất gỗ dừa với TCVN 33
viii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Số hiệu Tên Biểu đồ Trang 1.1 So sánh khối lượng thể tích giữa gốc, thân và ngọn 21 1.2 Tỷ lệ co rút của gỗ dừa tại vùng 1 23 1.3 Tỷ lệ co rút của gỗ dừa tại vùng 2 23 1.4 Tỷ lệ co rút của gỗ dừa tại vùng 3 24 1.5 Giới hạn bền nén của gỗ dừa tại vùng 1 27 1.6 Giới hạn bền nén của gỗ dừa tại vùng 2 27 1.7 Giới hạn bền nén của gỗ dừa tại vùng 3 28 1.8 Giới hạn bền uốn của gỗ dừa tại vùng 1 31 1.9 Giới hạn bền uốn của gỗ dừa tại vùng 2 31 1.10 Giới hạn bền uốn của gỗ dừa tại vùng 3 31 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu Tên Hình vẽ, đồ thị Trang 1.1 Nguyên lý khoan lỗ 8 1.2 Thông số góc trong khoan 8 1.3 Nguyên lý khoan rút lõi 9 1.4 Lỗ khoan bao tâm trong đá granite 10 Phần lõi đá của lỗ khoan rút lõi đá granite hồng 1.5 được William Flinders Petrie tìm thấy vào năm 10 1881
ix Dấu vết khoan lấy lõi trong đá basalt, sử dụng 2 lưỡi khoan tròn có bán kính khác nhau, tạo thành 1.6 11 một cái ống. Niên đại ít nhất khoảng 5.000 năm. Được trưng bày tại viện bảo tàng Petrie. 1.7 Khoan rút lõi Bê-Tông ngày nay 12 Một số máy khoan lõi ứng dụng trong khoan địa 1.8 13 chất 1.9 Mũi khoan rút lõi Bê-Tông 14 1.10 Mũi khoan rút lõi trong khoan địa chất 14 1.11 Mũi khoan rút lõi trong khoan vật liệu thép 15 1.12 Thân cây dừa 16 1.13 Cách đếm bó mạch 17 1.14 Mặt cắt ngang và các vùng trên thân cây dừa 18 1.15 Cấu tạo hiển vi của cây dừa (mặt cắt ngang) 18 1.16 Cấu tạo hiển vi thân cây dừa (mặt cắt dọc) 19 1.17 Mô tả quá trình cắt 35 1.18 Hình dạng phoi của quá trình cắt 36 1.19 Phân tích lực cắt khi cắt kim loại 39 1.20 Quan hệ giữa dao và gỗ trong quá trình cắt gọt 41 Dao cắt, các trường hợp chuyển động và đặt dao 1.21 45 cắt 1.22 Sơ đồ tổng quát lực trong cắt hở 46 1.23 Lực tác dụng lên mũi dao cắt 47 1.24 Lực tác dụng lên mặt sau dao cắt 49 1.25 Lực tác dụng lên mặt sau dao cắt khi cắt ngang 49 1.26 Lực tác dụng lên mặt trước dao cắt 49
x 1.27 Các thành phần nội lực trên mặt cắt ngang 50 1.28 Sơ đồ chọn dấu (+ hay-) 51 Sơ đồ động cơ điện một chiều kích thích độc lập 1.29 53 điều khiển bằng dòng kích thích Sơ đồ động cơ điện một chiều kích thích độc lập 1.30 55 điều khiển bằng dòng điện phần ứng Sơ đồ hệ thống máy phát – động cơ Ward – 1.31 57 Léonard Phôi dừa sau khi khác thác và cắt thành tùng đoạn 2.1 61 có chiều dài là 1m 2.2 Tiến hành đo kích thước mặt cắt của cây dừa 62 2.3 Tiến hành khoan thử trên máy khoan bàn 63 2.4 Kết quả sau khi khoan thử 64 2.5 Sơ đồ nguyên lý và ý tưởng thiết kế máy rút lõi 65 2.6 Dao cắt và phương án bố trí lưỡi cắt 67 2.7 Góc cắt với dao cắt đầu bằng 68 2.8 Góc cắt với dao cắt đầu nghiêng vào 69 2.9 Góc cắt với dao cắt đầu nghiêng ra 69 Dao với góc cắt nghiêng vào và có lỗ phun áp lực 2.10 70 khí thoát phoi 2.11 Dao với mũi dao so le để giảm mô-men cắt 71 Rãnh thoát phoi trên thân dao với rãnh thoát phoi 2.12 72 thẳng Rãnh thoát phoi trên thân dao với rãnh thoát phoi 2.13 72 nghiêng 2.14 Kết cấu của dao tách lõi 74 2.15 Lỗ khoan dẫn áp lực trên thân dao 75 2.16 Phương pháp ghép các mảnh thân dao 75 2.17 Phương pháp bố trí ống dẫn khí nén vào trên thân 76
xi dao 2.18 Lắp đặt bích có các rãnh chia vào thân dao 76 Đệm cao su trên mặt trụ ngăn không cho áp khí lên 2.19 77 phía trên 2.20 Mặt cắt tại vùng có lắp đặt đệm cao su làm kín hơi 77 2.21 Kết cấu của ổ dao chính 79 2.22 Kết cấu ráp vòng chặn trong ổ dao 80 Tương quan giữa thân dao ổ chứa dao và lõi dừa 2.23 82 sau khi tách Phương pháp dùng lõi đẩy để tách lõi dừa ra khỏi 2.24 82 thân dao 2.25 Kết cấu mặt bích trong cụm quay chính 83 Góc độ dao cắt được chọn theo công nghệ và yêu 2.26 84 cầu 2.27 Phân tích lực trên máy thí nghiệm cắt vỏ dừa 85 Phân tích lực tác dụng lên dao và thân dao trong 2.28 86 quá trình tách lõi 2.29 Tổng hợp các lực tác dụng lên thân dao cắt 88 2.30 Mô hình toán học kiểm tra bền cho thân dao cắt 89 Kết cấu dao cắt hoàn thiện và mối tương quan với 2.31 90 lõi dừa 2.32 Bản vẽ phân rã các chi tiết của dao tách lõi 90
1 MỞ ĐẦU  LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Dừa là loại cây có giá trị kinh tế cao, các sản phẩm từ cây dừa rất đa dạng. Ngoài các sản phẩm từ quả dừa, lá dừa thì thân cây dừa cũng được sử dụng để chế tác đồ mỹ nghệ, sử dụng cho các công trình xây dựng đơn giản… Cho đến nay các quốc gia thành viên của Hiệp Hội Dừa Châu Á - Thái Bình Dương (APCC) đã sản xuất và xuất khẩu được hơn 70 chủng loại sản phẩm từ dừa. Tại Việt Nam, các xưởng thủ công mỹ nghệ sản xuất hơn 50 mặt hàng từ gỗ dừa xuất khẩu đi nhiều quốc gia trên thế giới. Theo số liệu của ngành Dầu thực vật thì diện tích dừa Việt Nam đạt đến 330.000 ha vào cuối thập niên 80. Sau đó đã giảm sút nhanh còn 154.000 ha (thống kê của FAO, 2004). Hiện nay diện tích trồng dừa ở nước ta đạt khoảng 200.000 ha, được trồng từ Bắc đến Nam nhưng nhiều nhất là ở vùng ĐBSCL với trên 70%, kế đến là các tỉnh Nam Trung Bộ (từ Đà Nẳng trở vào) chiếm gần 20%. Ở ĐBSCL, diện tích trồng dừa nhiều nhất là Bến Tre (38.000 ha), kế đến là Trà Vinh (12.418 ha), Bình Định (12.000 ha). Từ năm 2004 đến nay do hoạt động chế biến dừa trái gia tăng, giá bán nguyên liệu dừa trái lên rất cao nên diện tích trồng dừa ở các địa phương liên tục tăng, riêng tỉnh Bến Tre đã tăng thêm gần 3.000 ha, đạt 38.000 ha. Cây dừa mọc thẳng đứng, suôn, bền chắc, càng lầu năm càng dẻo dai nhiều vân, màu sắc. Gỗ dừa có độ bền cơ học khá tốt, có vân thớ đẹp, khả năng đáp ứng cho công nghệ sản xuất ván nhân tạo rất cao. Tuy nhiên, không như các loại gỗ khác, phần lõi cây dừa thường rất mềm, thớ dạng sợi, không có vân. Đây chính là vấn đề cần giải quyết khi sử dụng gỗ dừa cho mục đích sản xuất ván nhân tạo. Như chúng ta đã biết hiện nay gỗ đang có xu hướng cạn kiệt do tài nguyên về rừng ngày càng bị thu hẹp lại, trong khi đó những sản phẩm từ gỗ còn rất đa
2 dạng và phong phú và không thể thiếu trong sản xuất các đồ dùng trang trí cũng như trang trí nội ngoại thất, chính vì vậy việc tìm các nguyên liệu tương tự khác thay thế cho gỗ là một yêu cầu rất cấp bách hiện nay. Với các đặc tính gần như gỗ và là một nguồn nguyên liệu chế biến gỗ rất tốt trong tương lai, thân cây dừa sẽ là một trong những giải pháp tốt nhất để thay thế cho gỗ trong công nghiệp nhất là công nghệ làm ván ép nhân tạo. Thân cây dừa có 2 phần, phần lõi và phần thân cả 2 phần đều có thể chế biến thành ván nhân tạo, tuy nhiên công nghệ chế biến có khác nhau, Với phần thân cứng bên ngoài việc tạo ván nhân tạo sẽ nhanh và ít tốn công hơn phần lõi. Phần lõi mềm hơn, để tạo ra ván ép nhân tạo chúng phải được thêm vào một số chất phụ gia khác và trải qua quá trình ép mới trở thành sản phẩm có giá trị. Việc tách phần thân và phần lõi có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau, đơn giản nhất là thực hiện bằng thủ công ,tuy nhiên thực hiện bằng thủ công có thể làm hỏng cả 2 phần này nếu không được thực hiện tốt, mặt khác hiệu quả kinh tế bằng phương pháp này mang lại cũng không cao. Một phương pháp hữu hiệu và mang tính công nghiệp hơn đó là chế tạo một loại máy có thể bóc tách một cách tự động 2 phần này. Từ những vấn đề đã phân tích trên đây người nghiên cứu thấy rằng việc chế tạo thành công máy tách vỏ và lõi dừa sẽ mang một ý nghĩa rất quan trọng trong công nghệ tìm nguồn nguyên liệu thay thế gỗ và sản xuất các loại ván ép từ thân cây dừa và cũng chính vì vậy tác giả đã quyết định chọn đề tài “TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU CẮT GỌT CỦA THIẾT BỊ RÚT LÕI GỖ DỪA” làm đề tài nghiên cứu.  MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu khả năng cắt gọt và tính toán, thiết kế cơ cấu cắt gọt của thiết bị rút lõi trên vật liệu gỗ dừa.  ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu:
3 Để tạo ra một dây chuyền khoan lõi hoàn chỉnh cần phải có rất nhiều công đoạn bao gồm các công đoạn thu gom cây dừa, cắt thành các đoạn dài yêu cầu, lựa chọn các đoạn tiêu chuẩn đồng nhất để làm phôi liệu đưa vào máy khoan lõi, máy khoan lõi phải bao gồm tổ hợp các kết cấu gá đặt, hệ thống định vị và lắp dao, hệ thống quay dao…, việc nghiên cứu toàn bộ hệ thống này là một vấn đề rất lớn, vì vậy trong đề tài này người nghiên cứu chỉ đi sâu vào 2 vấn đề chính đó là nghiên cứu góc độ kết cấu và vật liệu làm dao cắt, nghiên cứu kết cấu của máy khoan lõi nhằm tạo ra được một hệ thống khoan lõi hoàn chỉnh tương đối, kích thước của phôi liệu dừa đã được chọn lựa tương đối ở dải kích thước là chiều dài 1m, đường kính từ 130 tới 150mm. - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu quá trình cắt gọt của quá trình rút lõi trên vật liệu là thân cây dừa. Thết kế và tính toán lý thuyết cơ cấu cắt gọt cho thiết bị rút lõi dừa với đường kính tối đa là 150mm và chiều sâu khoan không quá 1000mm.  PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp tiếp cận hệ thống Về nguyên lý chung phương pháp tách lấy lõi và vỏ cây dừa tương đương với một loại máy khoan địa chất đang được sử dụng, tuy nhiên xét về bản chất chúng có khác nhau một vài điểm, máy khoan thăm dò địa chất sẽ tạo ra một lỗ khoan trên nền đất hay đá và phoi sau khi khoan không nhất thiết phải giữ nguyên hình dáng của lỗ khoan, với máy tách lõi không những chúng ta phải giữ lại hình dáng của thân cây dừa mà còn phải giữ lại nguyên dạng phần lõi đã tách. Khi thiết kế nếu chúng ta đi từ điểm bắt đầu thì sẽ gặp rất nhiều khó khăn và sẽ tốn nhiều thời gian thử nghiệm vì vậy để giảm bớt thời gian này chúng ta sẽ tiến hành nghiên cứu các dạng mũi khoét lõi và kết cấu máy khoan địa chất để
4 cải tiến và xây dựng thành một hệ thống khoan tách lõi cây dừa hoàn chỉnh, cụ thế đề tài này sẽ kế thừa các thành tựu đã có bao gồm:  Nguyên lý khoan địa chất công trình.  Cơ sở lý thuyết về các thiết kế dao cắt khi cắt vật liệu gỗ.  Nguyên lý tách lõi cơ bản.  Phương pháp tính lực trong quá trình tiện, khoan, phay. - Phương pháp giải tích toán học Trong quá trình tính toán các công thức và giải các phương trình để tìm ra các thông số thiết kế, đòi hỏi phải vận dụng các phép giải tích toán học thông thường và cơ bản, hơn nữa để biết được nhanh chóng sự ảnh hưởng của góc độ dao tới lực sinh ra trong toàn hệ thống cần phải xây dựng một công thức toán học bao quát các thông số ảnh hưởng tới lực cắt sinh ra. Phương pháp giải tích toán học đóng một vai trò rất quan trọng, trong việc tính toán và đưa ra các thông số chính xác để tối ưu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và kinh tế của hệ thống - Phương pháp tối ưu hoá Trong quá trình thiết kế cũng như tính toán các thông số chế tạo, yếu tố kinh tế cùng chất lượng của hệ thống phải được đặt lên hàng đầu, tổng hợp các nhân tố đó sẽ tối ưu hoá bài toán, với bài toán tách lõi, hệ thống phải có hệ thống điều chỉnh được tốc độ quay của dao (tốc độ cắt lõi) và tốc độ tiến của dao (thời gian tách lõi) cho phù hợp với sự khác biệt của cơ tính cây dừa khi đưa vào tách lõi. - Phương pháp xác định thông số nghiên cứu của máy Trên cơ sở tính toán thiết kế các thông số hình học của máy theo các chỉ tiêu về kỹ thuật và kinh tế, sẽ thiết kế ra hình dáng hình học sơ bộ của mô hình, sau đó tuỳ thuộc vào vị trí lắp đặt hệ thống điều kiện làm việc và các yêu cầu về độ bền của vật liệu làm chi tiết, xác định lại các thông số và chọn vật liệu thích hợp. Ngoài ra trong quá trình thiết kế các chi tiết để lắp ráp thành hệ thống hoàn
5 chỉnh cần thiết kế sao cho sự thay đổi của chi tiết này sẽ không ảnh hưởng nhiều đến sự lắp ráp so với các chi tiết khác, đồng thời tính toán đến quá trình thay thế sửa chữa sau này. Các chi tiết trong hệ thống máy còn có thể sử dụng lại khi cải tiến thiết kế theo một sự cải tiến mới, tốt nhất là khi điều kiện làm việc thay đổi chỉ nên thay đổi phần mềm, phần cứng ít hoạc không có sự thay đổi. - Phương pháp tiếp cận công nghệ mới Hiện nay vơí sự phát triển như vũ bão của khoa học máy tính và những ứng dụng tích cực của nó trong việc giải quyết các bài toán phức tạp, đã giảm thiểu rất nhiều về thời gian tính toán đồng thời kết quả thu được rất chính xác so với phương pháp giải thông thường trước đây. Các phần mềm xử lý số liệu ngày nay cũng rất đa đạng và phong phú, việc ứng dụng nó để mô phỏng quan sát sự ảnh hưởng của các yếu tố lên hệ thống khi hệ thống làm việc là thật sự cần thiết, hơn nữa sau các quá trình tính toán cần phải có một công cụ để kiểm tra mức độ chính xác của kết quả, việc ứng dụng các phần mềm ở công đoạn này là hoàn toàn phù hợp.  Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Trên cơ sở nghiên cứu hình dáng kích thước và đặc tính của cây dừa, các loại dao khoét lấy lõi đang được sử dụng cho các loại vật liệu khác như đất đá và các phương pháp lấy lõi từ trước tới nay, các dạng máy khoan giếng, khoan địa chất và dựa vào các phương pháp thí nghiệm về đặc tính tương đương của gỗ dừa với một số loại gỗ thông dụng người nghiên cứu sẽ tập trung vào nghiên cứu phân tích về thông số hình học của dao các lực sinh ra trong quá trình khoét lõi, vật liệu và kết cấu đặc biệt của dao, hình dạng và kết cấu của máy khoan rút lõi và thiết kế phần cắt gọt hoàn chỉnh cho máy khoan rút lõi và các nội dung nghiên cứu trình được thể hiện tóm gọn như sau:
6 - Nghiên cứu tổng quan về đặc tính cơ học hình học của cây dừa để chọn kích thước hợp lý cho công đoạn rút lõi. - Nghiên cứu các phương pháp rút lõi truyền thống và hiện đại nhằm kết hợp để tạo ra một phương pháp rút lõi có hiệu quả nhất trên cây dừa. - Nghiên cứu dạng hình học của dao cắt, các lực tạo ra trong quá trình cắt nhằm chọn hình dạng và kết cấu của dao rút lõi một cách hợp lý. - Nghiên cứu kết cấu của một số máy khoan địa chất, máy khoan rút lõi của một số vật liệu khác để thiết kế một máy rút lõi đơn giản đảm bảo kỹ thuật và mang tính kinh tế cao. - Nghiên cứu và ứng dụng một số các chi tiết tiểu chuẩn nhằm đơn giản hóa quá trình thiết kế gia công lắp ráp và giảm thiểu thời gian chế tạo. - Nghiên cứu các phương pháp điều khiển động cơ và các bộ truyền tiêu chuẩn nhằm đưa ra được giải pháp thay đổi tốc độ cắt và chiều sâu cắt cho hợp lý khi rút lõi. - Phân tích và áp dụng các cơ sở lý thuyết tính toán để tính toán cho toàn bộ kết cấu dụng cụ cắt của máy khoan rút lõi dừa. - Ứng dụng các phần mềm thiết kế và mô phỏng tiên tiến để kiểm định lại chất lượng và thông số thiết kế.
7 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. NGHIÊN CỨU SƠ BỘ VỀ NGUYÊN LÝ KHOAN RÚT LÕI 1.1.1. Nguyên lý khoan trên vật liệu gỗ Khoan nhằm mục đích tạo ra lỗ tròn, dao cắt là mũi khoan có dạng xoắn ốc ruột gà hay có dạng dẹt, cạnh cắt chính ở phần đầu. Thường dao cụ quay tròn, tạo tốc độ cắt V, tốc độ ăn dao u song song với tâm trục mũi khoan. Trong gia công gỗ rất ít trường hợp phôi quay tròn, thông thường phôi đứng yên tương đối với mũi khoan (hình 1.1). Về nguyên lý khoan, chúng ta có tốc độ cắt Vmax như sau: πDn Vmax  (1.1) 60 Tốc độ cắt trung bình là: πDn Vtb  (1.2) 2.60 Nếu dao có z cạnh tham gia cắt gọt thì lượng ăn dao của một cạnh cắt sẽ là: 1000.u uz  (1.3) n.z Lượng dao ăn trong vòng quay là: 1000.u u0  (1.4) n