Luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu của xích cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại kon tum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HỒ VĂN CUÔNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA XÍCH CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI KON TUM LUẬN VĂN THẠC[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HỒ VĂN CUÔNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA XÍCH CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI KON TUM LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HỒ VĂN CUÔNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA XÍCH CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI KON TUM Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS DƯƠNG VĂN TÀI NĂM 2013 MỞ ĐẦU Rừng nguồn tài nguyên quý giá người, rừng cung cấp nguyên liệu cho sản xuất kinh tế quốc dân, rừng nguồn sinh thủy cho sông suối, hồ thủy điện chống lại hiệu ứng nhà kính, hạn chế biến đổi khí hậu tồn cầu Ngồi rừng cịn có chức phục vụ du lịch sinh thái, văn hóa danh lam thắng cảnh địa phương quốc gia Hiện Việt nam có diện tích rừng là: 13.258.843 ha, rừng tự nhiên là: 10.339.305 ha, rừng trồng : 2.919.538 độ che phủ trung bình tồn quốc 39.1% Rừng Việt Nam đa dạng hệ thực vật hệ sinh thái đặc biệt rừng nguồn cung cấp khối lượng gỗ lớn cho kinh tế quốc dân, theo số liệu điều tra năm 2010 rừng tự nhiên Việt Nam có trữ lượng gỗ khoảng tỷ m3 Hiện hàng năm Việt Nam khai thác chọn khoảng 200.000m3 gỗ từ rừng tự nhiên để phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế Trong khối lượng gỗ khai thác rừng rừng tự nhiên khu vực Tây Nguyên chiến 50% Theo chiến lược phát triển ngành Lâm nghiệp đến năm 2020 khối lượng gỗ khai thác từ rừng tự nhiên hàng năm khoảng triệu m3 Tỉnh Kon Tum khu vực tập trung diện tích rừng tự nhiên lớn, với trữ lượng cao, nhiều loại gỗ quí Hàng năm tỉnh phủ Bộ Nơng nghiệp Phát triển nông thôn cho phép khai thác khoảng 10.000 m3 gỗ từ rừng tự nhiên theo hướng bền vững Hiện công nghệ khai thác chọn gỗ từ rừng tự nhiên theo hướng bền vững số địa phương áp dụng giới hóa từ suất tăng lên, giảm công lao động, bước đầu cho hiệu cao Trong q trình áp dụng giới hóa vào khai thác gỗ việc sử dụng cưa xăng để chặt hạ, cắt khúc, cắt phổ biến hiệu cao Tuy nhiên, việc sử dụng cưa xăng vào chặt hạ gỗ rừng tự nhiên số hạn chế suất thấp, tuổi thọ cưa thấp, cưa bị tải, xích cưa nhanh mòn, rung động cưa tác dụng lên người sử dụng lớn, nguyên nhân gỗ rừng tự nhiên có đường kính lớn, nhiều loại gỗ có lý tính cứng, gỗ nhiều bạch vè Để áp dụng cưa xăng vào chặt hạ gỗ rừng tự nhiên cần thiết phải có nghiên cứu thơng số tối ưu xích cưa để giảm lực cắt, giảm rung động từ tăng suất tăng tuổi thọ cưa, có sử dụng thiết bị có hiệu kinh tế cao Với lý trình bày chúng tơi chọn thực đề tài: “Nghiên cứu xác định số thông số tố i ưu của xích cưa xăng để chă ̣t ̣ gỗ rừng tự nhiên Kon Tum” Bố cục, nội dung đề tài cụ thể sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Mục tiêu, đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu Chương 3: Cơ sở lý thuyết trình cắt ngang gỗ rừng tự nhiên xích cưa Chương 4: Xác định số thơng số kỹ thuật xích cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Kết luận kiến nghị 3 Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát rừng rừng tự nhiên tỉnh Kon Tum 1.1.1 Điề u kiêṇ tự nhiên Vi ̣ trí điạ lý: Kon Tum là tỉnh miề n núi vùng cao, biên giới, nằ m ở phiá bắ c Tây Nguyên toa ̣ đô ̣ điạ lý từ 107020'15" đế n 108032'30" kinh đô ̣ đông và từ 13055'10" đế n 15027'15" vi ̃ đô ̣ bắ c Kon Tum có diê ̣n tić h tự nhiên 9.676,5 km2, chiế m 3,1% diê ̣n tić h toàn quố c, phía bắ c giáp tỉnh Quảng Nam (chiề u dài ranh giới 142 km); phiá nam giáp tỉnh Gia Lai (203 km), phiá đông giáp Quảng Ngaĩ (74 km), phiá tây giáp hai nước Lào và Campuchia (có chung đường biên giới dài 280,7 km) Điạ hiǹ h: phầ n lớn tin̉ h Kon Tum nằ m ở phía tây dãy Trường Sơn, điạ hình thấ p dầ n từ bắ c xuố ng nam và từ đông sang tây Điạ hiǹ h của tin ̉ h Kon Tum khá đa da ̣ng: đồ i núi, cao nguyên và vùng trũng xen kẽ Trong đó: 1) Điạ hiǹ h đồ i, núi: chiế m khoảng 2/5 diê ̣n tić h toàn tỉnh, bao gồ m những đồ i núi liề n dải có đô ̣ dố c 150 trở lên Các núi ở Kon Tum cấ u ta ̣o đá biế n chấ t cổ nên có da ̣ng khố i khố i Ngo ̣c Linh (có đin ̉ h Ngo ̣c Linh cao 2.598 m) nơi bắ t nguồ n của nhiề u sông chảy về Quảng Nam, Đà Nẵng sông Thu Bồn và sông Vu Gia; chảy về Quảng Ngaĩ sông Trà Khúc Điạ hình núi cao liền dải phân bố chủ yế u ở phía bắ c - tây bắ c cha ̣y sang phiá đông tin̉ h Kon Tum Ngoài ra, Kon Tum còn có mô ̣t số ngo ̣n núi như: ngo ̣n Bon San (1.939 m); ngo ̣n Ngo ̣c Kring (2.066 m) Mă ̣t điạ hình bi ̣ phân cắ t hiể m trở, ta ̣o thành các thung lũng hẹp, khe, suố i Điạ hình đồ i tâ ̣p trung chủ yế u ở huyê ̣n Sa Thầ y có da ̣ng nghiêng về phía tây và thấ p dầ n về phiá tây nam, xen giữa vùng đồ i là dãy núi Chưmomray 2) Điạ hình thung lũng: nằ m ̣c theo sông Pô Kô về phía nam của tỉnh, có da ̣ng lòng máng thấ p dầ n về phiá nam, theo thung lũng có những đồ i lươ ̣n sóng Đăk Uy, Đăk Hà và có nhiề u chỗ bề mă ̣t bằ ng phẳ ng vùng thành phố Kon Tum Thung lũng Sa Thầ y đươ ̣c hình thành giữa các dãy núi kéo dài về phiá đông chạy ̣c biên giới Viê ̣t Nam - Campuchia 4 3) Điạ hình cao nguyên: tin̉ h Kon Tum có cao nguyên Konplong nằ m giữa daỹ An Khê và dãy Ngo ̣c Linh có đô ̣ cao 1.100 - 1.300 m, là cao nguyên nhỏ, cha ̣y theo hướng tây bắ c - đông nam Khí hâ ̣u: Kon Tum thuô ̣c vùng khí hâ ̣u nhiê ̣t đới gió mùa cao nguyên Nhiê ̣t đô ̣ trung bình năm dao đô ̣ng khoảng 22 - 230C, biên đô ̣ nhiê ̣t đô ̣ dao đô ̣ng ngày - 90C Kon Tum có mùa rõ rê ̣t: mùa mưa chủ yế u bắ t đầ u từ tháng đế n tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đế n tháng năm sau Hàng năm, lượng mưa trung bình khoảng 2.121 mm, lươ ̣ng mưa năm cao nhấ t 2.260 mm, năm thấ p nhấ t 1.234 mm, tháng có lươ ̣ng mưa cao nhấ t là tháng Mùa khô, gió chủ yếu theo hướng đông bắ c; mùa mưa, gió chủ yế u theo hướng tây nam Đô ̣ ẩ m trung bin ̀ h hàng năm dao đô ̣ng khoảng 78 - 87% Đô ̣ ẩ m không khí tháng cao nhấ t là tháng - (khoảng 90%), tháng thấ p nhấ t là tháng (khoảng 66%) 1.1.2 Rừng và tài nguyên rừng: a) Rừng: đế n năm 2011, diê ̣n tić h đấ t lâm nghiê ̣p của Kon Tum là 660.341 ha, chiế m 68,14% diê ̣n tích tự nhiên Kon Tum có các kiể u rừng chiń h sau: - Rừng kim nhiê ̣t đới hỗn hơ ̣p và lá rô ̣ng: là kiể u rừng điể n hiǹ h của rừng tỉnh Kon Tum, phân bố chủ yế u đô ̣ cao 500 m, có ở hầ u hế t huyê ̣n, thi ̣ tin̉ h - Rừng lá rộng nhiê ̣t đới: có hầ u hế t tin̉ h và thường phân bố ở ven sông - Rừng thưa khô ho ̣ dầ u (rừng khô ̣p): phân bố chủ yế u ở huyê ̣n Ngo ̣c Hồ i, huyê ̣n Đăk Glei (do ̣c theo biên giới Viê ̣t Nam, Lào, Campuchia) b) Tài nguyên rừng: - Thực vâ ̣t: theo kế t quả điề u tra bước đầ u, tin̉ h Kon Tum có khoảng 300 loài, thuô ̣c 180 chi và 75 ho ̣ thực vâ ̣t có hoa Cây ̣t trầ n có 12 loài, chi, ho ̣; ̣t kiń có 305 loài, 175 chi, 71 ho ̣; mô ̣t lá mầ m có 20 loài, 19 chi, ho ̣; lá có mầ m 285 loài, 156 chi, 65 ho ̣ Trong đó, các ho ̣ nhiề u nhấ t là ho ̣ đâ ̣u, ho ̣ dầ u, ho ̣ long naõ , ho ̣ thầ u dầ u, ho ̣ trinh nữ, ho ̣ đào lô ̣n hô ̣t, ho ̣ xoan và ho ̣ trám Nhin ̀ chung, thảm thực vâ ̣t ở Kon Tum đa da ̣ng, thể hiê ̣n nhiề u loa ̣i rừng khác nề n cảnh chung của đới rừng nhiê ̣t đới gió mùa, có đai cao, thấ p khác nhau: 600 m trở xuố ng, 600 - 1.600 m và 1.600 m Hiê ̣n nay, nổ i trô ̣i nhấ t vẫn là rừng râ ̣m, rừng râ ̣m có quầ n hơ ̣p chủ đa ̣o là thông hai lá, dẻ, re, pơmu, đỗ quyên, chua, ở đô ̣ cao 1.500 - 1.800 m chủ yế u là thông ba lá, chua, dẻ, re, kháo, che ̣c, Nhắ c đế n nguồ n lơ ̣i rừng ở Kon Tum phải kể đế n vùng núi Ngo ̣c Linh với những dươ ̣c liê ̣u quý sâm Ngo ̣c Linh, đẳ ng sâm, hà thủ ô và quế Trong những năm gầ n đây, diê ̣n tích rừng của Kon Tum bi ̣ thu he ̣p chiế n tranh, khai thác gỗ lâ ̣u và các sản phẩ m khác của rừng Nhưng nhìn chung, Kon Tum vẫn là tỉnh có nhiề u rừng gỗ quý và có giá tri ̣kinh tế cao 1.2.Tổng quan tình hình khai thác gỗ rừng tự nhiên tỉnh Kon Tum 1.2.1 Tình hình khai thác gỗ rừng tự nhiên Kon Tum Hiện việc khai thác gỗ rừng tự nhiên tỉnh Kon Tum giao cho Công Ty lâm nghiệp Đắc Tô thực hiện, theo kế hoạch Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn Ủy ban nhân dân tỉnh phê duyệt, hàng năm Công ty Lâm nghiệp Đắc Tô phép khai thác chọn gỗ rừng tự nhiên khối lượng 8.000m3, theo tiêu chí bền vững Để cấp phép khai thác, công ty tổ chức GTZ giúp đỡ, tập huấn từ năm 2007 đến 2011, gỗ công ty khai thác tổ chức lâm nghiệp giới cấp chứng nhận "Gỗ có kiểm sốt" Hiện cơng ty thực qui trình cơng nghệ khai thác Bộ Nông nghiệp tổ chức lâm nghiệp giới ban hành nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường sinh thái, tăng suất giảm giá thành khai thác, lấy hiệu kinh tế việc khai thác rừng để phát triển kinh tế xã hội địa phương nơi có khu khai thác Đặc điểm trình khai thác gỗ rừng tự nhiên công ty lâm nghiệp Đắc Tô khai thác chọn, gỗ có đường kính >60cm, mhóm gỗ từ nhóm đếm nhóm 6, cường độ khai thác 20-25%, độ dốc khu vực khai thác 20- 25 độ, [1] 1.1.2 Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên Đắc Tô Kon Tum Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên Đắc Tô Kon Tum chủ yếu giới xuất cao, song chi phí sản xuất cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tái sinh rừng sau khai thác Công nghệ khai thác rừng tự nhiên thể theo sơ đồ sau: Rừng tự nhiên đủ điều kiện khai thác Vận chuyển gỗ nơi tiêu thụ Chuẩn bị (thiết kế khai thác, làm đường vận xuất, vận chuyển, kho gỗ) Bốc gỗ lên xe ô tô vận chuyển Chặt hạ cây, cắt Phân loại, xếp đống Kho I Vận xuất gỗ bãi bốc gỗ tạm thời, cắt khúc (nếu cần) Bốc gỗ lên xe Reo vận chuyển kho gỗ I Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ khai thác gỗ công ty lâm nghiệp Đắc Tô a) Rừng tự nhiên đủ điều kiện khai thác Việc khai thác gỗ rừng tự nhiên tiến hành khu rừng đủ điều kiện khai thác bao gồm: gỗ đến đếm tuổi thành thục cơng nghệ, trữ lượng đủ lớn, lồi gỗ khơng thuộc loại quí hiến cần bảo tồn, khu vực khai thác nằm diện tích phê duyệt phương án điều chế rừng Công ty lâm nghiệp Đắc Tô có khoảng 17.000 rừng tự nhiên phê duyệt phương án quản lý rừng bền vững, diện tích đủ điều kiện để thiết kế khai thác chọn theo hướng bền vững b) Khâu chuẩn bị khai thác Trước tiến hành khai thác khu tài rừng tự nhiên cần tiến hành thiết kế cấp có thẩm quyền phê duyệt, nội dung thiết kế bao gồm: - Điều tra mật độ cây, đường kính, chiều cao, lồi cây, địa hình khu khai thác - Xác định trữ lượng đứng, cường độ khai thác, khối lượng gỗ cần khai thác - Thiết kế kho gỗ I bãi bốc gỗ, đường vận xuất, vận chuyển cơng trình phục vụ khu khai thác - Thi công đường vận xuất, vận chuyển cơng trình phục vụ khai thác b) Khâu chặt hạ cây, cắt Khâu chặt hạ khâu quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng gỗ tái sinh rừng sau khai thác Chặt hạ qui trình kỹ thuật, góp phần thúc đẩy tái sinh rừng thuận lợi cho trình vận xuất Hiện việc chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu sử dụng cưa xăng, ưu điểm dụng cụ chặt hạ cưa xăng là: - Dễ sử dụng, suất cao, phù hợp địa hình - Vốn đầu tư thấp, sẵn có địa phương Nhược điểm cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên công ty lâm nghiệp Đắc Tô là: - Tuổi thọ cưa thấp, chi phí sản xuất cao, hiệu kinh tế thấp - Chiều cao gốc chặt lớn không đảm bảo yêu cầu qui phạm khai thác gây lãng phí gỗ, nguyên nhân gỗ rừng tự nhiên đường kính gốc lớn, gỗ có nhiều bạch vè, lý tính phần gỗ gần sát đất lớn cắt phần gỗ khó khăn - Xích cưa nhanh bị cùn, tuổi thọ cưa thấp, nguyên nhân lý tính gỗ lớn khơng phù hợp với góc cắt xích cưa, dẫn đến lực cắt lớn, gây tượng tải cho động cơ, dẫn đến tuổi thọ động thấp Tóm lại: Dụng cụ chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Kon Tum chủ yếu cưa xăng cho suất, chất lượng hiệu kinh tế, thiết bị chặt hạ phù hợp Tuy nhiên chặt hạ cưa xăng số tồn cắt phải phần gỗ gốc có bạnh vè, gỗ cứng khó khăn máy khơng đủ công suất, dẫn đến chiều cao gốc chặt lớn, tuổi thọ xích cưa giảm, để khắc phục tồn cần phải nghiên cứu lựa chọn loại cưa có cơng suất phù hợp c) Khâu vận xuất, cắt khúc Phương thức vận xuất gỗ rừng tự nhiên Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu sử dụng máy kéo vận xuất Hiện Công ty sử dụng máy kéo vận xuất Komatsu dạng bánh xích, máy kéo vận xuất sử dụng tời kéo gỗ dài từ rừng bãi bốc gỗ tạm thời Loại máy kéo vận xuất cho suất cao, kéo gỗ lớn, nhiện tồn lớn loại thiết bị ảnh hưởng đến mơi trường sinh thái, gây xói mịn đất Gỗ sau kéo bãi bốc gỗ tạm thời gỗ dài tiến hành cắt khúc để thuận lới cho trình vận chuyển d) Khâu bốc xếp vận chuyển gỗ từ bãi bốc gỗ tạm thời kho gỗ I Đặc điểm trình bốc xếp vận chuyển gỗ từ kho gỗ I đến bãi bốc gỗ tạm thời gỗ có chiều dài đường kính lớn, đường vận chuyển khó khăn, chủ yếu đường vận chuyển mở đỉnh dông để giảm thiểu khối lượng đào đắp, giảm thiểu tác động xấu đếm môi trường, nên độ dốc đường vận chuyển lớn, loại xe vận chuyển thông thường di chuyển đường được, nên khâu bốc xếp vận chuyển gỗ từ bãi bốc gỗ tạm thời gỗ I Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu sử dụng xe reo để vừa bốc xếp vừa vận chuyển Vì loại xe vận chuyển phù hợp xe reo, loại xe tự bốc, suất vận chuyển lớn e) Phân loại xếp đống kho gỗ I Gỗ sau xe Reo vận chuyển phân loại theo đường kính, nhóm gỗ lơ khai thác, sau xếp thành đống để bán cho đơn vị có nhu cầu sử dụng Việc phận loại, xếp đống thực máy xếp đống Komatsu f) Khâu bỗ xếp vận chuyển gỗ từ kho I đến nơi tiêu thụ Gỗ sau bán đấu giá, bỗ lên xe vận chuyển gỗ chuyên dùng để vận chuyển nơi tiêu thụ kho gỗ II nhà máy chế biến Quá trình bốc xếp máy bốc Komatsu Hình 1.2: Sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ công ty lâm nghiệp Đắc Tô Nhận xét: Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên giới hóa, từ cho suất cao, giảm nhẹ sức lao động số công lao động, nhiên số khâu công việc cịn có tồn cần phải tiếp tục nghiên cứu hồn thiện khâu chặt hạ 1.3 Tổng quan nghiên cứu thiết bị chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Cưa xăng thiết bị chặt hạ cầm tay sử dụng rộng rãi công nghệ khai thác gỗ Công dụng chủ yếu cưa xăng chặt hạ, cắt cành, cắt khúc gỗ, cịn sử dụng vào số cơng việc khác xẻ gỗ, chặt hạ tre… Theo kết nghiên cứu tổ chức Nông Lương giới FAO [28], [29], [30], từ nước phát triển Phần Lan, Thụy Điển đến nước phát triển Malaysia, Inđônêxia sử dụng cưa xăng thiết bị để chặt hạ gỗ Cưa xăng có nhiều ưu điểm như: Kích thước gọn nhẹ, dễ sử dụng, vốn đầu tư hoạt động nhiều dạng địa hình khác Theo [35], tỷ lệ chặt hạ gỗ giới Phần Lan 98% tỷ lệ chặt hạ cưa xăng 70% 28% chặt máy chặt hạ liên hợp, Brazil tỷ lệ chặt giới hoá 90% 80% chặt cưa xăng cịn 10% chặt hạ máy chặt hạ liên hợp Theo tài liệu "Sổ tay cơng nghệ thích hợp hoạt động Lâm nghiệp nước phát triển" [41], [42], Malaysia, Philippine, Thái Lan tỷ lệ chặt hạ cưa xăng 90% 10% chặt hạ thủ công Một số nước phát triển Châu Phi: Etiopia, Tanzania, Zimbabwe [34] tỷ lệ chặt hạ gỗ cưa xăng 70% cịn 30% chặt hạ thủ cơng Có nhiều cơng trình nghiên cứu giới chứng minh chặt hạ gỗ cưa xăng giảm thiểu tác động xấu đến môi trường sinh thái chặt hạ máy chặt hạ liên hợp Kết nghiên cứu so sánh chặt hạ thủ công, chặt hạ cưa xăng máy chặt hạ liên hợp việc khai thác tỉa thưa rừng trồng Phần Lan [37], khẳng định chặt hạ cưa xăng chi phí nhỏ ảnh hưởng đến môi trường Ở Việt Nam giới hoá khâu chặt hạ sử dụng cưa xăng chủ yếu, không dùng máy chặt hạ liên hợp địa hình phức tạp, rừng phân tán, điều kiện kinh tế nước ta cịn khó khăn Việc sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ nước ta 10 có từ năm 1960, theo số liệu điều tra tỷ lệ chặt hạ cưa xăng chiếm 70% cịn 30% chặt thủ cơng Trong q trình nghiên cứu hoàn thiện cưa xăng số nước phát triển Thụy Điển, Đức, Mỹ thu nhiều thành tựu to lớn công bố nhiều cơng trình [44], [45] Hiện nhiều hãng cưa tiếng hàng năm sản xuất hàng triệu cưa với chất lượng cao hãng Husqvarna Thụy Điển, Slihl Đức, Mc culloch Homelite Mỹ, Echo Nhật Bản Từ năm 1980 nhà chế tạo ứng dụng nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật để chế tạo loại cưa có tính ưu việt hệ thống điện chuyển từ đánh lửa mavít sang đánh lửa bán dẫn, số chi tiết làm thép thay hợp kim, nhựa tổng hợp nên trọng lượng cưa giảm xuống khoảng 6-7kg, rung động tiếng ồn nghiên cứu giảm xuống Tóm lại, cưa xăng nhà khoa học hãng sản suất nghiên cứu hồn thiện kết cấu, trọng lượng, cơng suất, tiếng ồn rung động, nhiên áp dụng cho đối tượng chặt hạ tràm cần phải có nghiên cứu xem có phù hợp đối tượng hay khơng, chưa phù hợp cần nghiên cứu bổ sung hoàn thiện a) Một số nghiên cứu trình sử dụng cưa xăng giới Khi sử dụng thiết bị nói chung cưa xăng nói riêng vào điều kiện làm việc cụ thể cần phải có nghiên cứu để mang lại hiệu kinh tế cao Tác giả CunhaIA cơng trình [24], nghiên cứu ảnh hưởng rung động, tiếng ồn đến suất lao động, kết nghiên cứu cho thấy tiếng ồn rung động cưa xăng nhỏ suất lao động tăng lên, loại cưa có tiếng ồn lớn 140dba rung động lớn 12m/s2 suất giảm 20% so với cưa loại có rung động tiếng ồn cho phép Tác giả Goglia-V cơng trình nghiên cứu [27], đề cập đến sức khoẻ người công nhân sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ, tác giả cho thấy nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hệ thần kinh tiếng ồn, trọng lượng cưa, rung động cưa khí xả từ động Kết nghiên cứu đưa số giải pháp khắc phục, song giải pháp chưa hoàn thiện 11 Năm 1998 FAO giúp đỡ phủ Phần Lan thực đề tài "Đánh giá hiệu sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng Zimbabwe" [29], kết nghiên cứu xác định suất giá thành chặt hạ số loại cưa xăng dùng để chặt hạ gỗ rừng trồng khẳng định dùng cưa xăng Husqvana 362 cho hiệu Tác giả Suwala - M cơng trình [44], nghiên cứu giá thành chặt hạ gỗ Ba Lan, kết cho thấy giá thành chặt hạ gỗ cưa xăng thấp chặt hạ máy chặt hạ liên hợp thủ cơng Cơng trình nghiên cứu:"Năng suất cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng số lâm phần Nhật Bản"[33], tác giả cho thấy thời gian làm việc ngày 366 phút, thời gian di chuyển 26%, lượng ô xy lớn cần thiết 2.42 lít/phút, suất trung bình khoảng 15-18 m3/ca Trong trình nghiên cứu tác giả chưa đề cập đến số yếu tố ảnh hưởng đến suất xích cưa, rung động trọng lượng cưa Đánh giá ảnh hưởng cưa xăng chặt hạ gỗ đến mơi trường sinh thái có cơng trình [37], kết nghiên cứu cho thấy chặt hạ cưa xăng giảm thiểu tác động xấu đến môi trường sinh thái so với chặt hạ dụng cụ thủ công máy chặt hạ liên hợp, chặt hạ cưa xăng chiều cao gốc chặt thấp, đáp ứng qui phạm khai thác gỗ tre nứa Tác giả Sullman cơng trình [45], nghiên cứu sử dụng cưa xăng để sản xuất gỗ xẻ Guyana, tác giả nghiên cứu phương pháp xẻ, suất chất lượng mạch xẻ, tính tốn cơng suất động Tác giả đề xuất số giải pháp thay đổi số thông số phần tử cắt xích cưa để chuyển từ dạng cắt ngang sang cắt dọc để nâng cao suất lao động Tóm lại, q trình sử dụng cưa xăng để chặt hạ gỗ có nhiều nghiên cứu, cưa xăng khơng ngừng cải tiến, hồn thiện cho phù hợp với đối tượng điều kiện sử dụng b) Một số nghiên cứu hồn thiện xích cưa xăng Xích cưa phận quan trọng cấu cắt cưa xăng, theo lý thuyết cắt gọt thông số cắt ảnh hưởng lớn đến suất, tiêu hao lượng, chất 12 lượng mạch cắt, với việc hồn thiện cưa xăng xích cưa ngày hồn thiện Do cơng dụng chủ yếu cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng nên nghiên cứu xích cưa chủ yếu tập trung cho đối tượng gỗ rừng trồng Ở Liên Xơ cũ: Việc tính tốn hồn thiện hệ thống cắt cưa xăng tác giả cơng bố cơng trình [52], [53] Năm 1950 Liên Xô cũ chủ yếu sử dụng loại xích cưa có cắt thẳng phần tử (loại xích 260M) sau cải tiến thành loại xích cưa phần tử (loại xích PC-15M), đặc điểm loại xích khơng có gờ hạn chế ăn gỗ, cơng dụng chủ yếu loại xích dùng để cắt ngang gỗ, sử dụng để cắt chéo thân cho suất thấp Sau xích cưa PC15M cải tiến thành xích cưa "vạn năng" có dạng cắt hình chữ () phủ Crom để tăng độ cứng vững chịu mài mịn, loại xích cưa làm việc tốt trình cắt gỗ góc độ thớ gỗ Các nước phát triển Thụy Điển, Canada, Mỹ, Đức sản xuất xích cưa cắt hỗn hợp (cắt ngang, cắt chéo) thường gọi xích cưa "vạn năng" cắt có dạng hình chữ () chun dùng chặt hạ số loại gỗ rừng trồng Trước xích cưa có bước xích lớn, chiều rộng xích lớn, độ cứng lưỡi cắt thấp nên tiêu hao công suất lớn, suất thấp, tuổi thọ xích giảm [21] Năm 1980 xích cưa xăng nghiên cứu hồn thiện bước xích, chiều dầy xích, góc cắt phần tử cắt [29], [30], tất xích cưa xăng chặt hạ gỗ có dạng hình () Để hồn thiện xích cưa nhà nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích q trình cắt, dùng phương pháp thực nghiệm để xác định thơng số hình học phần tử cắt Tác giả Wang -JingXin, Greene - WD nghiên cứu hệ thống mơ máy tính ảnh hưởng lẫn phận cưa xăng chặt hạ gỗ, nghiên cứu tìm mối quan hệ yếu tố lưỡi cắt đến công suất động Tác giả sử dụng phương pháp thực nghiệm để xác định thơng số lưỡi cắt đường kính bánh chủ động nguyên lý thiết kế bánh chủ động thời không phù hợp có nhiều hạn chế, từ đưa nguyên lý cho việc cải tiến thiết kế bánh chủ động Kết luận rõ thông số lưỡi cắt phù hợp với số loại gỗ 13 Tóm lại, xích cưa xăng nghiên cứu tương đối hoàn thiện kết cấu, thông số lưỡi cắt độ cứng, song cơng trình nghiên cứu xích cưa chặt hạ gỗ rừng tự nhiên cịn hạn chế c) Một số cơng trình nghiên cứu cưa xăng Việt Nam Ở Việt Nam từ năm 1956 nhập số cưa xăng Liên Xơ cũ, sau nhập số cưa xăng Cộng hoà dân chủ Đức cũ nhằm nâng cao suất lao động khâu chặt hạ cắt khúc gỗ rừng trồng Năm 1979 nước ta nhập số loại cưa Uran 2T Uran 2TE Liên Xơ cũ Trong q trình sử dụng cịn có nhiều hạn chế đặc điểm kỹ thuật máy khơng phù hợp với điều kiện địa hình sức khoẻ người Việt Nam Những năm gần Việt Nam nhập nhiều loại cưa xăng có chất lượng tốt cưa Husqvarna, cưa Slihl, cưa Dolmar loại cưa có trọng lượng nhỏ, độ rung tiếng ồn thấp phù hợp với điều kiện địa hình sức khoẻ người Việt Nam, nên cưa xăng thiết bị chặt hạ gỗ phổ biến Song việc nghiên cứu sử dụng cưa xăng Việt Nam hạn chế Nguyễn Trọng Hùng (1985) với Viện Khoa học Lâm nghiệp tiến hành nghiên cứu khảo nghiệm loại cưa xăng: cưa Uran-2 Nga, cưa Husqvarna cưa Partner Thụy điển Nghiên cứu đưa kết luận rằng: cưa xăng Thụy Điển có tốc độ cắt nhanh hơn, mang vác nhẹ nhàng Một đời cưa Thụy Điển chặt hạ khối lượng gỗ lớn gấp đôi tiêu thụ nhiên liệu 1/2 so với cưa Uran- Nghiên cứu tập trung cho đối tượng rừng tự nhiên gỗ lớn, đối tượng khác chưa đề cập đến Năm 1987 Tổng công ty nguyên liệu giấy Vĩnh Phú phối hợp với chuyên gia Thụy Điển tiến hành khảo nghiệm số loại cưa xăng hãng Husqvarna vùng nguyên liệu giấy Vĩnh Phú Kết xác định suất, chi phí nhiên liệu cho số loại cưa Quá trình khảo nghiệm thực loại Bồ Đề Bạch Đàn loại gỗ khác chưa tiến hành khảo nghiệm Năm 1993 Viện Khoa học Lâm nghiệp thực đề tài khảo nghiệm cưa xăng P-70 tời hai trống chặt hạ vận xuất gỗ Đước rừng ngập mặn Đề tài khảo nghiệm cưa xăng Partner P-70 tời trống Kompakt 3000/2 Thụy Điển toàn khâu khai thác Kết cho thấy áp dụng cưa xăng tời trống vào khai thác gỗ Đước rừng ngập mặn 14 Trong tài liệu [17], tác giả nghiên cứu tuyển chọn số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng Việt Nam, kết cơng trình xây dựng phương pháp tuyển chọn thiết bị chặt hạ, tiến hành khảo nghiệm số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng lựa chọn loại cưa phù hợp Luận án tiến sỹ tác giả Dương Văn Tài [16], nghiên cứu sử dụng cưa xăng vào chặt hạ tre, kết nghiên cứu tạo loại xích cưa ba phần tử để chặt hạ tre, lựa chọn loại cưa xăng phù hợp để chặt hạ tre Tác giả Lê Văn Bình cơng trình " Nghiên cứu thơng sớ tớ i ưu của xích cưa xăng để chă ̣t ̣ gỗ rừng tràm" [], xác định số thông số hợp lý xích cưa xăng để sử dụng chặt hạ gỗ rừng tràm đồng sông Cửu Long Tóm lại: Có nhiều cơng trình nghiên cứu cưa xăng xích cưa xăng giới Việt nam, kết nghiên cứu áp dụng vào sản xuất, song công trình nghiên cứu cưa xăng xích cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên hạn chế Kết luận chương Từ trình bày đến số kết luận: Rừng tự nhiên Việt Nam có có diện tích lớn khoảng 10,3 triệu với trữ lượng gỗ lên đến hàng tỷ m3, với đặc tính sinh trưởng tái sinh nhanh, nên rừng tự nhiên nguồn cung cấp gỗ nguyên liệu lớn cho ngành kinh tế quốc dân, để giảm bớt nhu cầu nguyên liệu gỗ nhập cho ngành cơng nghiệp, góp phần phát triển kinh tế xã hội đất nước Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên chủ yếu giới hóa, từ cho suất lao động cao, giảm bớt nặng nhọc cho công nhân Tuy cưa xăng sử dụng phổ biến để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên, chưa có nghiên cứu để khắc phục nhược điểm tồn thiết bị Cưa xăng chặt hạ gỗ nghiên cứu tương đối hồn thiện cơng nghệ thiết bị, song nghiên cứu sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên cịn hạn chế ngồi nước 15 Chương MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Xác định số thông số tối ưu của xích cưa để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Kon Tum, nhằm giảm rung động, giảm chi phí nhiên liệu để tăng suất, giảm giá thành sản xuất, đồng thời đáp ứng quy phạm kỹ thuật chặt hạ gỗ rừng tự nhiên 2.2 Đối tượng thiết bị nghiên cứu 2.2.1 Đối tượng chặt hạ Căn vào kết điều tra khảo sát khu khai thác thuộc Công ty lâm nghiệp Đắc Tô, chúng tơi xác định kích thước, chủng loại gỗ cần chặt hạ khu rừng thiết kế khai thác thống kê bảng 2.1 Bảng 1: Kích thước, chủng loại gỗ cần chặt hạ khu khai thác TT Loại gỗ Nhón Đường kính Chiều cao Tỷ lệ loại gỗ TB (cm) TB(m) gỗ lô (%) Dẻ trắng V 70 15 10 Cóc đá III 80 15 40 Gổi IV 70 14 10 Trường vải IV 70 15 5 Kháo III 70 15 Cáng lò V 80 15 Giội nếp V 80 14 Hồng quang IV 70 15 10 Trâm tía IV 80 15 11 Mít mài V 70 16 12 Thạch đản IV 80 15 Nhận xét: Căn vào bảng 2.1 thấy loại gỗ có khối lượng khai thác lớn loại gỗ: Cóc đá thuộc nhóm III chúng tơi chọn loại gỗ 16 đối tượng để nghiên cứu tính tốn xác định thơng số xích cưa xăng để chặt hạ loại gỗ cho loại gỗ khác khu rừng tự nhiên Kon Tum 2.2.2 Cấu tạo thô đại gỗ Cấu tạo gỗ có ảnh hưởng lớn đến q trình cắt gọt gỗ, tiến hành nghiên cứu cấu tạo gỗ trung tâm thí nghiệm khoa chế biến lâm sản trường đại học lâm nghiệp Kết ảnh cấu tạo thô đại mặt cắt thể hện hình 2.2 Mặt cắt ngang Mặt cắt xuyên tâm Mặt cắt tiếp tuyến Hình 2.1: Ảnh cấu tạo thơ đại mặt cắt gỗ cóc đá Gỗ có giác lõi khơng phân biệt gỗ màu xám pha hồng nhạt Vịng năm khơng rõ, gỗ sớm gỗ muộn không phân biệt Mạch phân bố phân tán, tụ hợp đơn kép, mạch kích thước trung bình (= 0.15 – 0.22 mm), số lượng trunh bình (24 mạch/1mm2) Tế bào mô mềm xếp dọc thân phân bố theo hình thức vây quanh mạch hình trịn khơng kín, vây quanh mạch kín hình trịn & hình cánh Tia kích thước trung bình (0.15 – 0.25 mm), số lượng trung bình (6-12 tia/mm), gỗ khơng có cấu tạo thành lớp, gỗ khơng có ống dẫn nhựa dọc, gỗ nặng bền Thớ gỗ nghiêng, tương đối mịn 2.2.3 Tính chất vật lý: Là tiêu vật lý quan trọng gỗ ảnh hưởng đến tính chất lý Khối lượng thể tích gỗ tỷ số khối lượng gỗ đơn vị thể tích gỗ, xác định theo công thức :  = m ( g/cm3) V Ở tiến hành xác định khối lượng thể tích độ ẩm thăng (12%), khối lượng thể tích khơ kiệt, cơng thức tính sau: 17  Khối lượng thể tích thăng (MC= 12%):  12 =  Khối lượng thể tích khơ kiệt:  = m 12 ( g/cm3) V12 m0 ( g/cm3) V0 Khối lượng thể tích gỗ xác định theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 3131 – 1975 (TCVN 8048-2:2009) Hình dạng kích thước hình 2.2 Hình 2.2: Kích thước mẫu xác định khối lượng thể tích - Sau gia cơng mẫu xong ta xử lý mẫu đến độ ẩm cân với môi trường khơng khí thường (độ ẩm thăng MC = 12% ) cách cho mẫu vào tủ dưỡng mẫu, đặt (to = 20± 2oC & độ ẩm φ = 60± 5oC), kiểm tra kích thước mẫu lần đo liên tiếp cách tiếng chênh lệch không vượt 0.02 mm chênh lệch khối lượng mẫu lần cân < 0,05% khối lượng mẫu lúc mẫu đạt yêu cầu Sau tiến hành cân đo lại kích thước để xác định khối lượng thể tích độ ẩm 12% Ta tiếp tục sấy mẫu đến khô kiệt (MC = 0%), cân khối lượng đo lại kích thước mẫu để xác định khối lượng thể tích khơ kiệt Kết tính tốn thể bảng 2.1 Bảng 2.2: Kết tính tốn khối lượng thể tích gỗ Khối lượng thể tích  0( KLTT khô kiệt) Các thang Min 0.83 Mean 0.87 Max  12 ( KLTT= 12%) 2.2.4 Tính chất học Giá trị (g/ cm3) P ( %) 0.39 0.91 Min 0.86 Mean 0.90 Max 0.95 0.61 18 Tính chất học vật lý gỗ có ảnh hưởng lớn đến q trình cắt gọt, song tài liệu cơng bố tính chất lý gỗ Để phục vụ cho việc tính tốn thơng số tối ưu xích cưa xăng chặt hạ gỗ việc tính tốn thiết bị gia cơng cắt gọt gỗ chúng tơi tiến hành nghiên cứu tính chất lý gỗ phịng thí nghiệm trung tâm thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản Trường Đại học Lâm nghiệp, trình thử mẫu thể hình 2.3 Hình 2.3: Q trình thí nghiệm xác định tính chất lý gỗ * Xác định tính chất học gỗ nghiên cứu Kết xác định tính chất học gỗ sau thí nghiệm xử lý máy tính, tổng hợp bảng 2.3 sau: Bảng 2.3: Bảng tổng hợp tính chất học gỗ TT Chỉ tiêu học Độ ẩm 12 % Đơn vị Nén dọc thớ 67.4 N/mm2 Uốn tĩnh 125.6 N/mm2 Trượt dọc thớ tiếp tuyến 15.7 N/mm2 Trượt dọc thớ xuyên tâm 17.8 N/mm2 Ghi * Phân tích tính chất học gỗ nghiên cứu - Giới hạn bền nén dọc thớ: Giới hạn bền nén dọc thớ gỗ 67,4 N/mm2 , vào TCVN 1072 -71 giới hạn bền nén dọc thớ xếp vào nhóm II Do gỗ nghiên cứu lồi gỗ thích hợp sử dụng cho chi tiết cơng trình chịu lực  ... NGHIỆP HỒ VĂN CUÔNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CỦA XÍCH CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI KON TUM Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI... dung phương pháp nghiên cứu Chương 3: Cơ sở lý thuyết trình cắt ngang gỗ rừng tự nhiên xích cưa Chương 4: Xác định số thơng số kỹ thuật xích cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Kết luận kiến nghị... giá hiệu sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng Zimbabwe" [29], kết nghiên cứu xác định suất giá thành chặt hạ số loại cưa xăng dùng để chặt hạ gỗ rừng trồng khẳng định dùng cưa xăng Husqvana 362