BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN TƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO SHIBAURA SD 2843 VỚI THIẾT BỊ TỜI CÁP, CẦN TREO KHI VẬN XUẤT[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VĂN TƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO SHIBAURA SD 2843 VỚI THIẾT BỊ TỜI CÁP, CẦN TREO KHI VẬN XUẤT GỖ RỪNG TRỒNG Chuyên ngành: Máy thiết bị giới hóa nơng -lâm nghiệp Mã số: 60 52 14 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, năm 2010 Luận văn hoàn thành tại: KHOA SAU ĐẠI HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ VĂN THÁI Phản biện 1: TS Lê Sỹ Hùng Phản biện 2: TS Nguyễn Văn Quân Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật , họp trường Đại học Lâm nghiệp Vào hồi 10 h 30 , ngày tháng 12 năm 2010 Có thể tìm luận văn Thư viện trường Đại học Lâm nghiệp Hà Nội, năm 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Nước ta vốn đất nước có tài nguyên rừng phong phú, đa dạng với nhiều loại cây, gỗ lâm sản có giá trị cao Từ lâu rừng gắn liền với sống hàng chục triệu người dân, đóng vai trị quan trọng nghiệp xây dựng bảo vệ Tổ Quốc Bước vào thời kỳ Cơng nghiệp hố Hiện đại hố đất nước, vai trò rừng việc bảo vệ môi trường, cung cấp lâm sản cho kinh tế quốc dân, đáp ứng yêu cầu văn hoá thẩm mỹ người ngày tăng lên Do nhiều nguyên nhân khác thời tiết khí hậu, đất đai bị ô nhiễm, sức ép nhu cầu người tác động xấu đến rừng, làm cho rừng nước ta ngày suy giảm Nhận thức đắn hậu to lớn, nhiều mặt tàn phá rừng gây ra, tầm quan trọng rừng lĩnh vực: Kinh tế, xã hội, môi trường sinh thái, an ninh quốc phòng Đảng nhà nước ta quan tâm, khuyến khích hỗ trợ nhiều dự án trồng rừng nhằm mục đích khơi phục phát triển rừng Đặc biệt kỳ họp thứ quốc hội khoá x đưa nghị dự án trồng triệu rừng Dự án trồng triệu rừng mở với qui mô rộng lớn nhằm gây trồng loại rừng rừng đặc dụng, rừng phòng hộ rừng sản xuất Thúc đẩy phát triển rừng xu tất yếu xã hội để góp phần trì sống trái đất để đáp ứng nhu cầu lâm sản cho xã hội ngày cao Vai trò rừng trồng ngày chiếm vị trí quan trọng việc đáp ứng nhu cầu gỗ cho kinh tế quốc dân Hiện nay, gỗ củi chủ yếu lấy từ rừng trồng Rừng trồng nhiều nơi khai thác với số lượng lớn để làm nguyên liệu giấy, làm gỗ trụ mỏ, làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ nghành kinh tế khác Đặc điểm rừng trồng phân tán, trữ lượng ít, đường xá nhỏ hẹp, địa hình dốc lớn không đồng đều, khai thác không đại trà (chặt đan xen vùng để đảm bảo môi trường bền vững), điều kiện áp dụng giới hoá cho khâu khai thác có khó khăn định Vì vậy, việc nghiên cứu, lựa chọn sử dụng loai máy móc, thiết bị phù hợp để vận xuất gỗ rừng trồng vấn đề cần thiết Trong năm gần nước ta, máy kéo cỡ nhỏ sử dụng phổ biến sản xuất nơng lâm nghiệp, loại máy kéo shibaura SD 2843, MTZ - 80, DFH - 18, máy kéo sen - 12…Trên sở tận dụng nguồn động lực sẵn có sản xuất nơng lâm nghiệp nay, có nhiều đề tài nghiên cứu thiết kế thiết bị chuyên dùng, dùng nguồn động lực để vận chuyển, vận xuất gỗ rừng trồng Là khâu công việc nặng nhọc nguy hiểm dây chuyền công nghệ khai thác gỗ Một số đề tài nghiên cứu thử nghiệm thành công thiết bị lâm nghiệp chuyên dùng liên hợp máy kéo shibaura - SD 2843 với thiết bị tời, cáp - cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng Để có sở hồn thiện thêm mặt kết cấu chọn chế độ làm việc hợp lý cần phải nghiên cứu thêm khả làm việc liên hợp máy kéo đường vận xuất gỗ Với lý tiến hành đề tài “Nghiên cứu khả làm việc liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 với thiết bị tời, cáp – cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng” * Ý nghĩa khoa học đề tài Nghiên cứu số thông số động lực học liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 với thiết bị tời, cáp – cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng góp phần xây dựng sở khoa học cho việc tính tốn thiết kế cải tiến hoàn thiện mẫu máy lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý liên hợp máy làm việc * Ý nghĩa thực tiễn đề tài Kết nghiên cứu sở cho việc hoàn thiện thêm mặt kết cấu mẫu LHM (gồm máy kéo Shibaura thiết bị tời cáp), đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý LHM vận xuất gỗ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình tài nguyên rừng đặc điểm rừng trồng nước ta Rừng phận quan trọng môi trường sinh thái nước ta nhiều nước khu vực Rừng cung cấp lượng gỗ, củi lâm sản khác với khối lượng lớn cho xã hội, đời sống sản xuất người Do nhiều nguyên nhân, rừng tự nhiên nước ta ngày bị thu hẹp, tài nguyên ngày cạn kiệt số lượng chất lượng Để khôi phục phát triển, sử dụng rừng có hiệu quả, Đảng phủ có nhiều sách, chủ trương cấp bách nhằm khôi phục, phát triển rừng bền vững, tạo môi trường sinh thái tốt cho người Nhà nước triển khai chương trình trồng triệu rừng, chương trình bắt đầu triển khai từ năm1998 kết thúc vào năm 2010 Chính sách giao đất, giao rừng tới hộ gia đình, trang trại…nhằm khai thác triệt để hiệu tiềm to lớn đất rừng, nhân lực, vốn, đồng thời phát huy cao độ tinh thần làm chủ với nghiệp bảo vệ, khôi phục, phát triển kinh doanh lợi dụng rừng đạt hiệu kinh tế cao mà đảm bảo môi trường sinh thái, phát triển mạnh trồng rừng, phủ xanh đất trống, đồi núi trọc, thực đóng cửa rừng tự nhiên Rừng trồng địa bàn từ đồng bằng, trung du miền núi với nhiều chương trình, dự án, đem lại hiệu kinh tế thiết thực môi trường Rừng trồng với nhiều mục đích khác rừng đặc dụng, rừng sản xuất kinh doanh, rừng phòng hộ…Rừng trồng sườn đồi có độ dốc từ100 đến 200 , rừng trồng phân tán địa hình diện tích khác Ngoài lâm trường quốc doanh trồng rừng với qui mơ lớn cịn có hợp tác xã, hộ gia đình có rừng trồng phân tán địa hình diện tích khác Tập trung diện tích lớn rừng trồng phía bắc rừng nguyên liệu giấy thuộc tỉnh Hà Giang, Tuyên Quang, Vĩnh Phúc, Phú THọ, Yên Bái Trong 17 lâm trường trạm lâm nghiệp công ty ngun liệu giấy có tổng diện tích 235.797 ha, trung bình hàng năm cung cấp 200.000 m gỗ nguyên liệu cho nhà máy giấy Bãi Bằng Các loại chủ yếu rừng trồng nước ta là: Bồ đề (40%), Mỡ (19%), Thông (9%), Bạch đàn (7%) số loại khác Trám, keo…Tuổi khai thác từ đến 10 năm cho đường kính từ 10 đến 20 cm, chiều cao bình qn 15 đến 20 m, với mật độ trung bình thu hoạch 360 cây/ha, thể tích trung bình gỗ khoảng 0,2m sản lượng khai thác bình quân từ 70 đến 80m /ha Rừng trồng miền Bắc nước ta có đặc điểm: Thuần lồi, diện tích phân tán, cách đường vận chuyển khơng xa, độ dốc sườn đồi khơng lớn, dây leo bụi rậm Chính từ đặc điểm rừng trồng để lựa chọn công nghệ, thiết bị khai thác vận xuất gỗ phù hợp cho việc giới hoá khâu sản xuất kinh doanh rừng đạt hiệu kinh tế, xã hội 1.2 Công nghệ thiết bị khai thác gỗ rừng trồng - Trên giới, có ba loại hình cơng nghệ khai thác, chủ yếu là:[17] + Công nghệ khai thác gỗ dài: Cây gỗ sau trặt hạ, cắt cành, vận xuất bãi I bãi II Sau gỗ cắt khúc, phân loại sản phẩm bốc lên phương tiện vận chuyển + Công nghệ khai thác gỗ ngắn: Tai nơi chặt hạ gỗ cắt cành, ngọn, cắt khúc theo quy cách sản phẩm, sau khúc gỗ vận xuất bãi gỗ dưa lên phương tiện vận chuyển + Công nghệ khai thác gỗ nguyên cây: Sau trặt hạ, gỗ giữ nguyên cành, kéo bãi gỗ Tại đây, người ta cắt cành, ngọn, cắt khúc phân loại sản phẩm Cành, chế biến tận dụng Ỏ Việt Nam trình độ giới hố quy mơ sản xuất, nên thường áp dụng loại hình cơng nghệ khai thác, vận xuất gỗ ngắn Hình thức đặc biệt phù hợp với sản xuất trang trại, hộ gia đình - Qui trình công nghệ khai thác, vận xuất gỗ ngắn gồm khâu sau: +Khâu cắt hạ: Sử dụng dao tạ, cưa xăng, gỗ cắt khúc 1,5 đến 4m +Khâu vận xuất: có hai giai đoạn Giai đoạn 1: Thu gom gỗ từ nơi chặt hạ kho gỗ I nằm chân đồi đỉnh đồi trâu, voi, tời cáp, máng lao…Cự ly thường từ vài trăm mét đến 1,5 km Giai đoạn 2: Đưa gỗ từ kho gỗ I kho gỗ II nhà máy chế biến gỗ với cụ ly ngắn từ 10 đến 15 km Trong công đoạn người ta thường sử dụng loại máy kéo cỡ nhỏ có nguồn động lực động D 12, D-15, D-18 lắp hệ thống truyền lực khung xe ô tô Zil- 130, Gat53…để vận xuất, vận chuyển gỗ + Khâu vận chuyển: nơi khối lượng gỗ nhỏ, phân tán, nhà máy chế biến nơi tiêu thụ gần khu vực khai thác, người ta thường dùng thủ công bốc vác gỗ lên máy kéo vừa nhỏ khu khai thác, vận chuyển thẳng đến nhà máy Tại nơi có tập trung gỗ lớn thường dùng loại máy kéo bánh có rơmoóc chuyên dùng thiết bị tự bốc dỡ gỗ kiểu tay thuỷ lực để bốc gỗ lên phương tiện vận chuyển Tuỳ theo điều kiện địa hình, loại gỗ, khối lượng gỗ khả đầu tư đơn vị, trang trại…mà lựa chọn thiết bị công nghệ khai thác phù hợp Theo kết cơng trình nghiên cứu việc sử dụng loại máy kéo bánh cỡ nhỏ vận xuất gỗ đưa lại hiệu kinh tế lớn, Ngoài việc vận xuất gỗ, loại máy kéo bánh cỡ nhỏ sử dụng để vận chuyển phân bón số loại hang hố khác Ở số nước Trung Quốc, Thụy Điển, Malayxia…đã sử dụng máy kéo nơng nghiệp có cỡ nhỏ, kéo rơmoóc để vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng Do khơng có thiết bị tời cáp máy kéo, nên giai đoạn vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ đến nơi tập trung gỗ phải dùng lao động thủ cơng hay hình thức vận xuất gỗ khác - Khái niệm phương pháp vận xuất gỗ + Khái niệm vận xuất gỗ: Vận xuất gỗ di chuyển gỗ hay khúc gỗ từ nơi chặt hạ đến bãi gỗ để bốc lên phương tiện vận chuyển máy kéo bánh hơi, ô tô, tàu hoả, xà lan, bè mảng… + Phương pháp vận xuất gỗ: Theo phương pháp di chuyển gỗ chia ra: Phương pháp kéo lết phương pháp chở gỗ Theo phương tiện động lực có: Vận xuất gỗ Trâu, Voi, tời cáp, máng lao, máy kéo Theo trạng gỗ có: Vận xuất gỗ khúc, gỗ dài nguyên Việc áp dụng loại hình vận xuất tuỳ thuộc điều kiện địa hình, quy cách sản phẩm, trình độ giới hoá, lực tổ chức quản lý sản xuất, khả đầu tư thiết bị, người, qui mơ sản xuất…của đơn vị, hộ gia đình Trong loại hình vận xuất gỗ trên, vận xuất gỗ máy kéo bánh chiếm ưu thế, nhiều nước giới áp dụng, cho suất hiệu kinh tế cao Từ năm đầu thập kỷ 60, nước ta nhập nhiều loại máy kéo xích cơng suất lớn TDT- 40, TDT-55, C-100…và loại máy kéo bánh LKT-80, LKT-120…để phục vụ cho khai thác gỗ rừng tự nhiên ưu điểm loại máy kéo xích cơng suất lớn khả vượt dốc tốt, vận xuất gỗ có khối lượng lớn Nhược điểm chi phí nhiên liệu cao, mức độ phá hoại non, mặt đường lớn Các loại máy kéo bánh có khả động cao, mức độ phá hoại cay non, mặt đường hơn, suất vận xuất gỗ cao, chi phí sử dụng thấp so với máy kéo bánh xích Vì máy kéo bánh ngáy sử dụng rộng rãi chiếm ưu so với máy kéo bánh xích [8],[9] 1.3 Tình hình nghiên cứu áp dụng máy kéo bánh vào việc vận xuất gỗ Ở số nước Trung Quốc, Thuỷ điển, Malaysia, Tanzania, Zambabue sử dụng máy kéo nông nghiệp cỡ nhỏ, kéo rơmooc để vận xuất vận chuyển gỗ rừng trồng Do máy kéo khơng có thiết bị tời cáp nên giai đoạn vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ đến nơi tập chung gỗ phải dùng lao động thủ cơng hay hình thức vận xuất gỗ khác Đối với nước ta, từ năm 60 nhập đưa vào sử dụng số máy kéo nước phục vụ cho khâu vận xuất, vận chuyển gỗ rừng tự nhiên như: TDT 40, TDT 55, TT Từ năm 1970, nước ta nhập đưa vào sử dụng máy kéo LKT 80, LKT 120 Các loại máy phù hợp với đặc điểm khai thác rừng tự nhiên với quy mô sản xuất lúc Các loại máy kéo xích có ưu điểm bật có khả vượt tốt, vận xuất gỗ có khối lượng lớn Tuy nhiên nhược điểm chúng mức độ phá hoại đất, tầng thực bì lớn Ngược lại máy kéo bánh có tốc độ cao, mức độ phá hoại con, mặt đường so với máy kéo xích Vì vậy, khai thác rừng máy kéo bánh ngày sử dụng rộng rãi so với máy kéo bánh xích Theo chức máy kéo dùng khai thác rừng phân thành loại: Máy kéo chuyên dùng máy kéo nông nghiệp cải tiến để vận xuất gỗ Các máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng thường có cơng suất lớn, tính ổn định khả kéo bám cao Hiện nhiều nước giới có ngành cơng nghiệp phát triển, sản xuất lâm nghiệp với qui mô lớn chế tạo sử dụng loại máy kéo lâm nghiệp chuyên dùng với công suất lớn Ở Tiệp Khắc nghiên cứu loại máy kéo mang nhãn hiệu LKT80 trang bị tời thuỷ lực (2,5 tấn) để vận xuất gỗ theo phương pháp nửa lết Ở Phần Lan, người ta chế tạo máy kéo mang nhãn hiệu skidder dùng để vận xuất gỗ phương pháp kéo nửa lết hay loại máy kéo hãng Timberjack Norcar, Somet, Valmet Ở Thụy Điển chế tạo áp dụng rộng rãi máy kéo Volvo kéo rơmooc trục có trang bị tay thuỷ lực Liên hợp máy có kết cấu hợp lý, làm việc linh hoạt nhờ bốn bánh xe rơmooc bố trí trục địn cân quay tương khung xe Loại máy sử dụng công việc vận xuất, vận chuyển gỗ cự ly ngắn 8 Ở Canađa, người ta sử dụng máy kéo Timberjack 201 để vận xuất gỗ địa hình có độ dốc tương dối lớn Ở Đức sản xuất sử dụng máy kéo MG 25 công suất 25 - 34 mã lực, vận xuất gỗ nơi có độ dốc tới 40% Ở nhiều nước giới Thuỵ Điển, Nauy, Italia, Canada, Australia, Newzealand áp dụng rộng rãi máy kéo bánh vận xuất gỗ với số lượng ngày tăng, trang trại qui mô vừa nhỏ Qua thực tiễn sử dụng chuyên gia khẳng định máy kéo bánh vận xuất gỗ động, cho suất cao mở triển vọng vận chuyển thẳng gỗ từ nơi chặt hạ bãi gỗ hay xuống đường vận chuyển, giảm bớt khâu lao động trung gian vận xuất vận chuyển gỗ Do đặc điểm sản xuất nghành nơng nghiệp mang tính thời vụ, nên thời gian rãnh rỗi máy kéo năm nhiều Vì thế, để nâng cao hiệu vốn đầu tư, nâng cao hiệu sử dụng, phát huy khả tận dụng toàn thời gian công suất máy nghành sản xuất nông nghiệp, tổ chức FAO thực hàng loạt nghiên cứu chuyên đề vùng khác giới lĩnh vực sử dụng máy kéo nông nghiệp bánh khai thác rừng trồng khẳng định máy kéo nơng nghiệp làm việc tốt địa hình rừng trồng có độ dốc khơng lớn, trang bị thêm thiết bị tời, cáp - Cần treo gỗ phù hợp đem lại hiệu kinh tế cao Ở nước ta từ năm 1963, tập thể cán phòng Cơ giới lâm trường Bắc yên Viện công nghiệp rừng nghiên cứu chế tạo thành công tời hai trống lắp máy kéo Krabat để vận xuất gỗ [9] Năm 1982, tập thể cán phịng kỹ thuật nhà máy khí 15-2 (Bộ Lâm nghiệp cũ) nghiên cứu cải tiến xe Krat Liên Xô thành loại xe kiểu xe Reo có thiết bị tời cáp, với dàn khung cứng thùng xe mà dầm dọc có điểm tựa để treo đỡ puly dẫn động cho cáp mang tải kéo gỗ lên xuống theo nguyên tắc bốc dọc [1],[9] 9 Sản phẩm cơng trình nghiên cứu tạo thiết bị chuyên dùng Lâm nghiệp lắp ô tô, máy kéo bánh Ngồi việc dùng tời cáp kéo gỗ từ xa lại gần (gom gỗ) chúng cịn tự bốc gỗ lên, hạ gỗ xuống vận chuyển khỏi khu khai thác Nhằm nâng cao tính sử dụng thiết bị khắc phục nhược điểm thiết bị trên, năm 1994 PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu số cán giảng dạy trường Đại học Lâm nghiệp nghiên cứu thành công đề mục đề tài cấp Nhà nước KN-03-04: “Thiết kế, chế tạo khảo nghiệm thiết bị vận xuất, bốc dỡ, vận chuyển để phục vụ khai thác gỗ nhỏ rừng trồng” Thiết bị thiết kế LHM, động lực máy kéo nông nghiệp MTZ 50, trang bị chuyên dùng để gom, bốc vận chuyển gỗ gồm có: Rơ moóc trục, tời học, cấu nâng đầu bó gỗ dẫn động thuỷ lực Tời đặt phía sau máy kéo có nhiệm vụ kéo gỗ từ xa, tự bốc gỗ lên moóc Cơ cấu nâng gỗ lắp sau rơ moóc có nhiện vụ nâng đầu bó gỗ cho vượt qua đầu gỗ bốc lên lớp trước theo phương pháp bốc dọc Thiết bị nhờ có kết hợp hệ thống tời cáp với trợ giúp cấu nâng gỗ thuỷ lực, giúp cho việc kéo gỗ từ xa bốc nhiều lớp gỗ lên rơ moóc thuận lợi thiết bị làm việc cho hiệu kinh tế cao [10],[12] Hình 1.1: Máy kéo nơng nghiệp MTZ 50 trang bị Rơmoóc trục tời để gom gỗ từ xa 10 Năm 1997 nhóm cán giảng dạy môn máy lâm nghiệp Trường Đại học lâm nghiệp thiết kế, chế tạo thiết bị chuyên dùng tời khí trống (đường kính cáp mm, dung lượng cáp 100 mét) cần treo gỗ hình 1.2 chữ A lắp máy kéo DFH-180 để vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng [1] Hình 1.2- Máy kéo DFH-180 trang bị cần chữ A tời cáp để vận xuất gỗ Các cơng trình nghiên cứu thiết bị phục vụ cho khâu khai thác gỗ rừng Trong năm qua, nước ta có cơng trình nghiên cứu yếu tố động lực học máy kéo nông lâm nghiệp sau: Năm 2000, TS Đặng Tiến Hoà nghiên cứu số vấn đề động lực học liên hợp máy kéo cỡ nhỏ hai bánh Cơng trình nghiên cứu phân tích tính chất động lực học, có tính đến hoạt động phi tuyến động tác động lẫn với hệ thống thành phần khác máy kéo máy công tác [10], [12] Năm 2000, TS Lê Minh Lư nghiên cứu dao động máy kéo bánh có tính đến đặc trưng phi tuyến phần tử đàn hồi chịu kích động mặt đường hàm xác định hàm ngẫu nhiên nhằm đánh giá ảnh 11 hưởng phần tử đàn hồi phi tuyến đến dao động máy kéo người lái [12] Năm 2001, TS Nguyễn Tiến Đạt nghiên cứu sở lý thuyết thực nghiệm việc sử dụng máy kéo cỡ nhỏ để giới hoá khâu vận xuất gỗ rừng trồng Việt Nam Cơng trình nghiên cứu ảnh hưởng độ mấp mô mặt đường, tốc độ tải trọng tới số đặc tính động lực học máy kéo có cơng suất nhỏ với thiết bị tời cáp vận xuất gỗ rừng trồng [8] Năm 2002, TS Nguyễn Văn Quân xây dựng sở lý thuyết xác định số thông số trang bị lam nghiệp chuyên dùng kèm theo MKNN, lực tải công nghệ tác dụng lên máy kéo trang bị chuyên dùng LHM vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng [14] Năm 2002, Thạc sỹ Nguyễn Văn An nghiên cứu ảnh hưởng độ mấp mô mặt đất tốc độ chuyển động đến phản lực pháp tuyến lên cầu trước máy kéo DFH-180 vận xuất gỗ rừng trồng [1] Năm 2002, Thạc sỹ Nguyễn Văn Vệ nghiên cứu dao động thẳng đứng ghế ngồi máy kéo DFH-180 vận xuất gỗ biện pháp giảm xóc cho người lái Năm 2002, Thạc sỹ Nguyễn Đức Sỹ nghiên cứu ổn định động lực học dọc liên hợp máy kéo cỡ nhỏ vận xuất gỗ khởi hành theo hướng lên dốc Năm 2002, Thạc sỹ Phạm Minh Đức nghiên cứu khả kéo bám liên hợp máy kéo DFH-180 sử dụng rơ moóc trục vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng Cơng trình nghiên cứu mối quan hệ tải trọng kéo, khoảng cách từ móc nối tới rơ moóc số tiêu kéo-bám máy kéo, kích thước tối ưu rơ moóc trục [9] 12 Năm 2007, Thạc sỹ Nguyễn Hồng Quang nghiên cứu dao động máy kéo Shibaura với thiết bị tời cáp vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết, làm sở cho việc hoàn thiện thiết kế chọn chế độ sử dụng hợp lý LHM kéo vận xuất gỗ rừng trồng [12] Năm 2008, Thạc sĩ Đặng Thị Hà nghiên cứu trình khởi hành LHM Shibaura SD 2843 với thiết bị tời cáp vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết Kết luận văn tài liệu tham khảo tốt cho người sử dụng lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý [10] Như việc nghiên cứu yếu tố động lực học LHM kéo nhiều tác giả đầu tư nghiên cứu đạt kết định, bên cạnh cịn số vấn đề cần quan tâm điều kiện LHM làm việc địa hình khơng phẳng, độ dốc lớn, địa hình phức tạp Để nâng cao khả ổn định LHM làm việc đòi hỏi phải nghiên cứu trình động lực học diễn cụm chi tiết, hệ thống máy Đánh giá yếu tố tới khả làm việc LHM, nhằm tạo sở để chọn lựa hợp lý thông số sử dụng thiết kế cải tiến 13 Chương MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Xác định số thông số động lực học để đánh giá khả làm việc liên hợp máy Shibaura SD 2843 với thiết bị tời cáp- cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng góp phần xây dựng sở khoa học cho việc lựa chọn chế độ sử dụng hợp lý liên hợp máy làm việc 2.2 Đối tượng nghiên cứu Trong năm gần đây, nước ta nhập nhiều loại máy kéo bốn bánh cỡ vừa nhỏ từ Nhật Bản để phục vụ sản xuất nông nghiệp Shibaura, Kubota… Các loại máy kéo kiểu máy kéo lớn thu nhỏ, có nhiều tính tốt cơng suất trung bình, tiết kiệm nhiên liệu , giá vừa phải đặc biệt máy có hai cầu chủ động nên có khả bám tốt… Trên sở tận dụng nguồn động lực sẵn có phát huy tính tác dụng máy kéo để phục vụ sản xuất lâm nghiệp, đẩy mạnh công tác giới hố khâu vận xuất gỗ giải phóng sức lao động nặng nhọc Năm 2006, PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu chủ trì đề tài nhánh cấp Nhà nước mã số KC-07-26-05 ‘‘Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hệ thống thiết bị giới hoá khai thác gỗ rừng trồng độ đốc 100-200’ Đề tài nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm thành công LHM gồm máy kéo Shibaura SD-2843 (4x4) với thiết bị tời cáp dẫn động từ trục thu cơng suất phía sau cần treo gỗ chữ A để phục vụ cho khâu khai thác gỗ rừng trồng độ dốc 100-200 2.2.1 Đặc tính kỹ thuật máy kéo Shibaura SD-2843 Máy kéo Shibaura SD 2843 loại máy kéo bánh cõ nhỏ có hai cầu chủ động nên máy có khả kéo bám tốt, khả di động cao, vận chuyển cự ly ngắn đường xấu với độ dốc lớn giới hạn cho phép Máy kéo Shibaura SD 2843 có cơng suất 28 mã lực, tiêu thụ nhiên liệu thấp, 14 có trục thu cơng suất loại phụ thuộc bố trí phía sau máy kéo Máy có kết cấu nhỏ gọn, ổn định, có khả làm việc địa hình dốc 20 nên đánh giá phù hợp với điều kiện địa hình đồi núi sản xuất lâm nghiệp nước ta Các thơng số kỹ thuật máy kéo Shibaura SD-2843 cho bảng 2.1[10],[12] Hình 2.1 - Máy kéo Shibaura SD-2843 Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật máy kéo Shibaura SD-2843 Máy kéo Loại máy Máy kéo bánh hơi, cầu chủ động Mã hiệu Shibaura - SD 2843 Loại động Điezel kỳ, xi lanh Cơng suất cực đại 2600 (v/p) Số vịng quay định mức động Động 28 Mã lực 2200 v/p Số vịng quay trục thu cơng suất Số 400 - 600 v/p Số 600 - 1000 v/p Số 1000 - 1350 v/p 640x180 mm Cầu trước Kích thước lốp trước (DxB) 15 Cầu sau Khoảng cách vết bánh trước 1070 mm Khoảng sáng cầu trước 280 mm Độ chụm bánh trước 20 mm Kích thước lốp sau (DxB) 1020x260 mm Khoảng cách vết bánh sau 1000 mm Khoảng sáng cầu sau 340 mm 5200 N Cầu sau 6800 N Theo chiều dọc (đến cầu sau) 650 mm Theo chiều ngang (đến bánh trái) 62 mm Toạ độ trọng tâm theo chiều cao 515 mm 3460x1250x1 mm Trọng lượng Cầu trước máy kéo Toạ độ trọng tâm Kích Kích thước bao ngồi thước chung 800 Khoảng cách trục bánh trước sau 1500 mm Tỷ số truyền hệ thống truyền lực Tầng số I II III IV Số truyền Vận tốc máy kéo (km/h) Tỷ số truyền 1.0 499.64 1.35 370.1 1.82 274.15 2.46 203.07 3.15 158.65 4.03 123.95 5.16 96.83 7.12 70.17 8.9 56.135 10.68 46.78 14.42 34.65 18 27.75 16 Hộp số máy kéo Shibaura SD - 2843 thiết kế thành bốn tầng, tầng gồm có bốn số truyền (ba số tiến số lùi) Để tiện theo dõi sử dụng số ký hiệu I, II, III, IV ký hiệu tương ứng cho bốn tầng số số truyền ký hiệu là: 1, 2, Trang bị lâm nghiệp chuyên dùng lắp máy kéo thiết bị tời cáp cần treo gỗ chữ A lắp sau máy kéo có nhiệm vụ gom gỗ, vận xuất gỗ từ nơi chặt hạ tập trung bãi gỗ ven đường 2.2.2 Thông số kỹ thuật tời cần treo gỗ Tời đặt giá thép đỡ lắp sau máy kéo nhờ bu lông Giá cố định tời chế tạo từ thép thép định hình với kết cấu hàn Trên giá đặt hai ổ trục tời, trống tời lắp với trục tời nhờ ổ lăn Một đầu trục tời lắp với đĩa xích bị động, đầu cịn lại lắp then hoa với đĩa vấu chủ động Ly hợp vấu bị động chế tạo liền với đầu trống tời Như trống quay tự trục tời ổ bi ly hợp vấu ngắt quay trục tời ly hợp đóng Đầu cịn lại trống tời chế tạo liền với trống phanh lắp cứng với bánh cóc Trên trống tời quấn 80 mét cáp đường kính 10 mm Cáp vịng qua ròng rọc chuyển hướng đặt giá chữ A lắp sau máy kéo Mômen quay truyền từ trục thu cơng suất máy kéo, qua truyền xích đến trục tời, qua ly hợp vấu đến trống tời để thực hành trình quấn cáp kéo gỗ theo phương pháp lết Hành trình nhả cáp để kéo cáp buộc gỗ thực nhờ nhả cóc hãm ngắt ly hợp vấu trục thu công suất Khi vận xuất đường, dùng tời cáp nâng đầu bó gỗ treo cần treo gỗ chữ A độ cao định, cố định tang tời nhờ cóc hãm, điều khiển máy kéo vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết đường Khi cần hạ đầu bó gỗ, dùng máy kéo lại, nhả cóc hãm, nhờ trọng lượng thân bó gỗ làm cho đầu bó gỗ tự rơi xuống mặt đất Các thơng số kỹ thuật tời lắp sau máy kéo cho bảng 2.2 [10],[12] 17 Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật tời lắp sau máy kéo Loại tời Dẫn động khí từ trục thu cơng suất máy kéo Lực kéo lớn (N) 3940 Tốc độ cáp lớn (m/s) 1,13 Dung lượng cáp (m) 100 Trọng lượng tổng cộng (cả khung chữ A) (N) 1050 Hình 2.2 - LHM kéo Shibaura SD-2843 với thiết bị tời cáp – cần treo gỗ vận xuất gỗ 2.2.3 Đường vận xuất Đường vận xuất gỗ thường đường tạm thời sử dụng mùa khô ráo, đường vận xuất dùng cho loại máy kéo bánh đường đất san ủi gạt bỏ chướng ngại vật, có độ dốc cho phép Do kích động mấp mô mặt đường lên bánh xe máy kéo bó gỗ gây nên dao động LHM Vì mấp mơ mặt đường yếu tố đầu vào nghiên cứu dao động LHM theo phương pháp kéo nửa lết Để nghiên cứu dao động LHM việc điều tra khảo sát, phân loại dạng mặt đường mà LHM làm việc vấn đề cần thiết Kết khảo sát sơ số đường vận xuất gỗ khu rừng trồng núi Luốt (Hà Tây) phân loại mấp 18 mơ mặt đường thành hai dạng sau: Dạng mặt đường xác định dạng mặt đường biến đổi ngẫu nhiên [12] Dạng mặt đường xác định Theo yêu cầu kỹ thuật thiết kế xây dựng đường cho loại máy kéo bánh vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết, mặt đường trục phụ san ủi phẳng Mặt đường lại gợn sóng dọc theo mặt đất tự nhiên, mô tả trắc diện dọc mấp mô dạng đường xác định hàm tuần hồn Trên hình 2.3 trình bày số dạng mặt đường vận xuất gỗ xác định thường gặp: h a) ho S S0 h b) ho S S0 h c) ho S S0 Hình 2.3: Trắc diện dọc số mặt đường vận xuất gỗ xác định Trắc diện dọc mặt đường 2.3.a có dạng hàm điều hồ: h h0 sin 2. S S0 S (2-1) Trắc diện dọc mặt đường 2.3.b gợn sóng biến đổi tuần hoàn: h h0 2 1 cos 2 S0 S S (2-2) Trắc diện dọc mặt đường 2.3.c gợn sóng biến đổi chuỗi hàm điều hoà: h h0 n 2 2 hs1 sin i .h hci cosi i 1 h0 h0 h (2-3) ... làm việc liên hợp máy kéo đường vận xuất gỗ Với lý tiến hành đề tài ? ?Nghiên cứu khả làm việc liên hợp máy kéo Shibaura SD 2843 với thiết bị tời, cáp – cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng? ?? * Ý nghĩa... hợp máy kéo shibaura - SD 2843 với thiết bị tời, cáp - cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng Để có sở hồn thiện thêm mặt kết cấu chọn chế độ làm việc hợp lý cần phải nghiên cứu thêm khả làm việc liên. .. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu Xác định số thông số động lực học để đánh giá khả làm việc liên hợp máy Shibaura SD 2843 với thiết bị tời cáp- cần treo gỗ vận xuất gỗ rừng trồng góp