Luận văn thạc sĩ kĩ thuật: Nghiên cứu dao động của xe ô tô Vinaxuki 4,5 tấn vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp

Hiện nay đối với một số.địa hình thuận lợi người ta đã tiến hành cơ giới hoá khâu công việc nay bingcác loại máy móc thiết bị hiện đại nhằm giải phóng sức lao động nặng nhọc, nguy hiểm v

NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CUA XE ÔTÔ VINAXUKI 4,5 TANVAN CHUYEN GO MO TREN DUONG LAM NGHIỆP.

LUAN VAN THAC SY KY THUAT

Hà Nội, 2011

LUẬN VĂN THẠC S¥ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYÊN NHẬT CHIÊU

Hà Nội, 2011

nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006 + 2020 đặt ra là:

20 - 24 tr

in lượng g6 trong nước từm/năm (trong đó có 10 triệu m gi 12) [29], đáp ứng vềlừng

cơ bản nhu cầu nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến lâm sản, bột

giấy và xuất khẩu Hiện tại rừng trông nước ta ở nhiều nơi đã và dang đượckhai thác với số lượng lớn để làm nguyên liệu giấy, làm gỗ trụ mỏ, làm.nguyên liệu cho công nghiệp chế biến gỗ

Van chuyển gỗ là một công đoạn trong quá trình khai thác gỗ, đó là sự

di chuyên gỗ từ bãi gỗ về nhà máy sản xuất, đến nơi xuất khẩu và nơi sử

dụng Đây là một khâu công việc được thực hiện chủ yếu trên đường lâmnghiệp độ map mô, độ dốc lớn Một vài năm trước việc vận chuyển nay các

hộ kinh doạnh, khai thác gỗ đều dùng các loại xe công nông, xe tự chế để vậnchuyển Đến năm 2007 Chính phủ đã cắm sử dung các loại công nông, xe tự.tạo, tự chế tương tự [30] Vì việc vận chuyên gỗ ở Việt nam nói chung,

các tỉnh vùng núi phía Đông Bắc nói riêng được thực hiện chủ yếu nhờ cácloại xe tải cỡ nhỏ hoặc trung bình tủy thuộc vào quy mô sản xuất, kinh doanh

và địa hình khai thác Để phục vụ cho công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước

ngành công nghiệp ôtô Việt Nam ngày cảng phát triển, hàng loạt các công ty, nhà máy, nghiệp và các hãng sản xuất, nhập khẩu ôtô ra đời đặc biệt là cáccông ty, nha máy sản xuất liên doanh với Trung Quốc như hãng Đông Phong,Trường Hải, Vinaxuki đã và dang đáp ứng được nhu cầu vận chuyển của nước ta

Xe tải Vinaxuki 4,5 tan do liên doanh giữa Việt Nam và Trung Quốc.sản xuất, lắp rấp tại Việt Nam đã và đang được sử dụng rộng rãi trong rấtnhiều lĩnh vực kinh tế ở nước ta, vì giá thành thấp, phụ ting thay thể nhiềuphủ hợp với các hộ kinh doanh, các nhà máy, đơn vị sản xuất vừa và nhỏ

“rong số đó là các lâm trường, công ty khai thác, hộ sản xuất kinh doanh rừng

đã và dang sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển gỗ mỏ rừng trồng rit phổ

biển, đem lại những hiệu quả bước đầu khả quan

Tuy nhiên khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp là hét sức phức tap

do đường có độ đốc, độ mip mô lớn dẫn đến độ êm dịu chuyển động của xe

bị hạn chế, ngoà ác bộ phận của hệ thống treo thường xuyên bị hư hỏng ảnh hưởng tới độ êm dịu chuyển động và gây hư hỏng một số bộ phận khác của xe Việc nghiên cứu đánh giá độ êm dịu và cải tiến một số bộ phận treo của các xe tải cỡ nhỏ và cỡ trung bình được đóng mới tại Việt Nam nói chung

và xe tải Vinaxuki loại 4,5 tắn nói riêng sau một thời gian đưa vào sử dụng là

rất cần thiết Để làm cơ sở cho việc nghiên cứu hoàn thiện thêm hệ thống treo

và chọn chế độ s dung hợp lý theo hướng nâng cao độ êm địu chuyển động

khi sử dụng loại xe tải Vinaxuki 4,5 tin vào việc vận chuyển gỗ mỏ trên

đường lâm nghiệp, tôi tiến hành đề tài: "Aghiên cứu dao động cửa xe ôtô

Vinaxuki 4,5 tan vận chuyễn gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp

* Ý nghĩa khoa học của dé tài:

Xây dựng mô lình dao động của ô tô tải Vinaxuki 4,5 tắn vận chuyển

gỗ mỏ trên đường lâm nghiệp từ đó đánh giá ảnh hưởng của điều kiện làm

việc đến tính chuyển động êm dịu của ô tô và làm cơ sở cho việc để xuất các

giải pháp năng cao độ êm dịu chuyển động của ôtô

* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm hệ thống treo,đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi xe vận chuyển gỗ

mỏ trên đường lâm nghiệp.

thác và vận chuyển gỗ.

LLL Tình hình nghiên cứu, ứng dung các loại 6 tô, máy kéo trong khai

thác và vận chuyễn gỗ trên thé giới

Khai thác gỗ được định nghĩa là toàn bộ các thao t c, các công đoạn để

biến cây đứng thành sản phẩm gỗ tròn theo qui cách xác định rồi chuyênchúng từ rừng đến một điểm tiêu thy nào đó Nó là cầu nối giữa nguồn tài

nguyên rừng và các ngành công nghiệp sử dụng gỗ kim nguyên liệu như công

nghệ chế biến gổ, công nghiệp giấy, khai thác than, xây dung Việc khaithác cũng như mọi công việc khác đều phải tuân thủ theo những công nghệ

nhất định Công nghệ khai thác gỗ có thể là công nghệ thủ công, công nghệtiên tiến Mỗi loại công nghệ chỉ có thể thích hợp với các điều kiện nhất định

Công nghệ thích hợp là công nghệ phủ hợp với các điều kiện kinh té - xã hộipho biến có tính địa phương môi trường và phù hợp với điều kiện môi

trường Do vậy công nghệ khai thác gỗ phải giảm mức tối đa các chỉ phí sản

xuất cũng như tác động xấu đến môi trường [33]

Trong việc khai thác gỗ rừng trồng hiện nay người ta thường áp dung

các loại công nghệ sau [23],[24].

- Loại hình công nghệ khai thác gỗ nguyên cây (Full- tree-method)

Cây gỗ sau khi hạ được giữ nguyên cả cảnh và tán rồi được kéo ra bãi gỗ Tạiđây chúng được cắt cảnh, cắt khúc theo quy cách sản phẩm sau đó được vậnchuyển đến nơi tiêu thụ

- Loại hình công nghệ khai thác gỗ dai (Full-length-method ): Cây gỗ

sau khi hạ được cắt cảnh, ngọn tại nơi chặt hạ rồi được kéo ra ven đường vận

chuyển hoặc bãi gỗ Tại đây chúng được cắt khúc rồi vận chuyển đến nơi tiêu.

thụ

Loại công nghệ khai thác gỗ ngắn (Short-wood method/Cut-to-length

method): Toàn bộ các thao tác hạ cây, cắt cảnh ngọn va cắt khúc đều được.thực hiện ở nơi chặt hạ, sau đó các khúc được đưa đến bãi gỗ ven đường rồiđược chuyển về nhà máy hoặc một điểm nảo đó

Nhu đã dé cập, việc áp dụng loại hình công nghệ này loại hình công

nghệ kia, cũng như việc lựa chọn được một công nghệ thích hợp trong khaithác rừng phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố như việc cung cấp nhân lực vàtiền công lao động, cơ sở ha ting kỹ thuật, khả năng đầu tư, tính sẵn có của

trang thiết bị, máy, phụ tùng thay thể, điều kiện rừng, điều kiện kinh tế-xã hội

và bảo vệ rừng khi khai thác.

Brazil, người ta áp dụng cả ba loại hình nêu trên trong việc khai thác

gỗ rùng trồng [36] Loại hình khai thác gỗ ngắn được áp dụng chủ yếu trong

khai thác rừng bach đàn Để tăng năng suất giảm giá thà th khâu chặt hạ người

ta tổ chức nhóm lảm việc hai người: một người chặt hạ và cắt khúc bằng cưa xích người kia ding búa để chặt cảnh.Việc tập trung từ noi chặt hạ về các bãi

gỗ nhỏ ven đường hoặc kho gỗ được thực hiện bằng máy kéo bánh hơi lâm

nghiệp hoặc máy kéo nông nghiệp dược trang bị thêm ro moóc chử gỗ, taythủy lực và các kết cấu phụ trợ đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi làm

việc trong rừng Đối với địa hình đốc, người ta sử dụng đường cấp lưu động

với nguồn động lực là máy kéo nông nghiệp dé đưa gỗ tir nơi chặt hạ về chỗtập trung Ở một số lâm trường và trang trại quy mô nhỏ người ta ding bò

hoặc ngựa kéo gỗ

Ở hình thức khai thác gỗ dài, việc chặt ha, cắt cảnh ngọn dược thực.hiện ở nơi chặt hạ bằng việc sử dụng cưa xích, sau đó các thân cây được kéo

Việc vận chuyên gỗ từ các bãi gỗ đến nơi tiêu thụ ở Brazil được thực

hiện chủ yếu bằng các xe vận tải chuyên dùng theo nhiều kiểu khác nhau: Xe

tải không ro moóc, xe tái và một sơ mi ro mode, xe tải kéo theo một hoặc hai

rơ moóc Việc bốc dỡ trên các kho gỗ hầu như được cơ giới hóa bằng việc sử.dung các cầu trục thủy lực cổ định chuyên dùng Việc bốc đỡ gỗ củi ở những

nơi có sản lượng khai thác nhỏ vẫn phổ biến bằng lao động thủ công

Ở phần Lan và các nước Bắc Âu [36], từ những năm 80 trở về trước, cả

ba loại hình công nghệ trên cũng đều được áp dụng trong khai thác gỗ rừng

trồng Hiện nay nhờ những tiến bộ trong ngành chế tạo máy lâm nghiệp vảđặc biệt là đường vận chuyển dày đặc với chất lượng tốt đã đến tận khu rừng

xa xôi nên hình thức khai thác gỗ ngắn được sử dụng là chính Việc hạ cây,cắt cảnh thường dùng máy chuyên ding (Feltler - Buncher) và máy khai thácliên hợp (Harve khúc gỗ được vận chuyển đến các ven đườngter) sau đó cónhờ sử dụng các máy kéo vận xuất bánh hơi chuyên dùng (Forwarder) hoặc

máy kéo nông nghiệp được trang bị tay thủy lực vả rơ moóc chở gỗ

Việc vận chuyển gỗ từ rừng đến nơi tiêu thy chủ yếu bằng đường bộ

nhờ sử dung các xe vận tải cỡ lớn có thể kéo một hoặc hai rơ moóc Ngoài ra

việc vận chuyển gỗ cũng được thực hiện bằng đường thủy và đường sắt

nhưng ngày cảng giảm

Việc sử dụng các công cụ thủ công trong việc chặt hạ như cưa ci;

búa cũng như việc dùng ngựa để vận chuyên gỗ Ở Phần Lan hiện nay vẫnđược sử dụng nhưng với tỷ trọng nhỏ, chủ yếu dùng trong khai thác tỉa thưa

quy mô nhỏ.

G Malaisia [38] trước đây người ta kết hợp máy kéo xích và máy kéo:

bánh hơi lâm nghiệp để vận chuyển gỗ rừng trồng nhưng qua sử dụng cho

thấy; do di chuyển nhiều trong rừng nên trong bề mặt đất rừng bị phá hoại

nghiêm trọng, ảnh hưởng xấu đến quá trình tái sinh rừng và làm cho quá trìnhx6i man đất tăng lên Hiện nay phần lớn rừng trồng của Malaisia tập trung &

các tập đoàn lâm nghiệp, tại đây với một hệ thống cơ sở hạ tang và dịch vụ kythuật tương đối tốt và đồng bộ nên người ta áp dụng loại hình khai thác.nguyên cây là chủ yếu Thiết bị trong khâu chặt hạ là cưa xích cỡ nhỏ Việc.vận chuyển gỗ từ rừng về nhà máy chủ yếu bằng ôtô, khâu bốc dỡ gỗ về cơ

bản đã duoc cơ giới hóa.

1.1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại 6 tô, máy kéo trong Khai

thắc và vận chuyén gỗ rừng tong ở Viet Nam

Ở nước ta, phần lớn gỗ được khai thác, sản xuất và tiêu thụ trong nộiđịa chiếm 98% gỗ tròn, 92% gỗ xé và 80% sản phẩm giấy, Một phần gỗ vàcác lâm sản đặc sản như quế, dầu hồi hạt điều, cánh kiến được được xuấtkhẩu sang các nước như: Nhật Bản, Hồng Kông Singapore, Thái Lan Hiện

nay nước ta đã cho phép việc khai thác gỗ và tre nứa ở các rừng gidu và trung

bình (rừng gỗ có trữ lượng trên 80 mì, rừng tre, luồng có từ 3 - 3,5 nghìncây/ha trở lên; rừng nứa, vau có từ 6 - 7 nghìn cây/ha trở lên) Chi được tiềnhành khai thác chọn lọc, cường độ chặt chỉ giới han không quá 35% đối với

gỗ và 50% đối với tre nứa theo tông trữ lượng toàn vùng [48] 6 vùng chuyêncanh gỗ nguyên liệu giấy người ta áp dụng loại hình khai thác gỗ ngắn là chủ.yếu Quy trình công nghệ hiện nay như sau:

Khâu chất ha

'Việc hạ cây, cất cảnh, cát khúc được thực hiện chủ yếu bằng các công

cụ thủ công như búa, cưa gỗ Hiện nay, ở hau hết các lâm trường đã sử dụng.cưa xăng cỡ nhỏ dé chặt ha Gỗ nguyên liệu có chiều dai 4m tới 70% được cắtkhúc tại nơi chặt hạ, 30% được cắt khúc dưới chân đồi sau khi ding các

phương tiện khác nhau đưa cả thân cây xuống.

nhà khoa học cũng như các đơn vị sản xuất quan tâm Hiện nay đối với một số.

địa hình thuận lợi người ta đã tiến hành cơ giới hoá khâu công việc nay bingcác loại máy móc thiết bị hiện đại nhằm giải phóng sức lao động nặng nhọc,

nguy hiểm và tăng tỷ lệ tận dụng gỗ, (hình 1.1),

Khu bắc dỡ và vdn chuyển:

Vận chuyển gỗ từ rừng về khu chế biến hiện nay phổ biến gồm hai

‘bude: vận chuyển cự ly ngắn và vận chuyển đường dai,

Van chuyển cự ly ngắn: đưa gỗ từ các bãi gỗ nhỏ trong rừng ra các bãi

‘26 trung chuyển ven đường quốc lộ hoặc cạnh bờ sông với cự ly trung bình 10

- 15 km Vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà máy chế biến, nhà

máy giấy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ Việc bốc dỡ gỗ.

cho các phương tiện vận chuyển được thực hiện bằng lao động thủ công hoặc

bằng các phương tiện bốc đỡ tùy theo các phương tiện bốc gỗ vận chuyên Ở.các bãi gỗ tập trung quy mô lớn người ta dùng các máy bốc xếp kiểu hảm bốc

dé bắc đỡ cho 6 tô hoặc đưa xuống bến sông Còn ở những nơi lượng gỗ it,phân tán người ta dùng lao động thủ công để bốc dỡ cho phương tiện vậnchuyển

Việc bốc dỡ gỗ cho các phương tiện vận chuyển được thực hiện chủ

yếu bằng lao động thủ công hoặc bằng cin cầu ôtô, tời cáp, (hình 1.3)

Hình 1.3 Bắc đỡ gỗ bằng tai cápVan chuyển đường dai: việc vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà.máy giấy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ phương tiện vậnchuyển là các xe ôtô chuyên dụng (hình 1.4), tau thuỷ, thuyền

chuyển gỗ bằng 6 tô lâm nghiệp chuyên dùng

trước đây là xe Reo 7, xe Volvo, Jil 157K, xe IFA, xe công nông, Nhưng hiện

nay các hộ kinh doanh rừng, các doanh nghiệp, nhà máy chế biến gỗ thường

sử dụng các loại xe tai cở trung bình va lớn để vận chuyển gỗ, (hình 1.5)

Hinh 1.5 Vận chuyển gỗ mỏ bằng ôtô tai cỡ trung bình

Năm 1972, Tiền sỹ Nguyễn Kính Thao cùng một số cán bộ giảng daykhoa Công nghiệp rừng Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thiết kế,chế tạo thành công máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ

Năm 1985, Tiến sỹ Nguyễn Kính Thảo và đồng nghiệp Viện Khoa hoc

Lâm nghiệp đã nghiên cứu chế tạo tời một trồng dẫn động từ trục thu công

suất va ro mode một trục lắp sau máy kéo Zeto dé tự bốc và vận xuất gỗ

Nam 1994, PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu cing một số cán bộ giảngday Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thành công dé mục thuộc détài cấp Nhà nước KN-03-04, đã thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm sản xuấtthiết bị vận xuất, bốc dỡ vận chuyên dé khai thác vùng nguyên liệu giấy, vùng

gỗ nhỏ rừng trồng kiểu ro moóc một trục lắp sau máy kéo MTZ ~ 50 có thiết

bị toi cáp và cơ cấu nâng gỗ thuỷ lực vừa gom gỗ từ xa vừa tự bốc cho ro

moóc[9].

Năm 2002, Th.S Pham Minh Đức nghiên cứu khả năng kéo bám củamáy kéo DFH -180 kéo ro mode một trục khi vận chuyển gỗ nhỏ rừngtrồng [I8]

Năm 2005, PGS.TS Nông Văn Vin cùng một số cán bộ giảng dạy

“Trường Đại học Lâm nghiệp và Trường Đại học Nông nghiệp I thực hiện đểtải nhánh cấp Nhà nước KC -07- 26 đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo.nghiệm sản xuất rơ moóc một trục lắp sau máy kéo cải tiến để vận xuất, vận.chuyển gỗ rừng trồng

Nam 2010 Th.S Dương Văn Cường thực hiện đề tài Những cơ sở khoa

học của việc áp dụng xe tải xích cao xu MST ~ 600 vio vận chuyển gỗ trênđường lâm nghiệp.

Nhìn chung các nghiên cứu ở nước ta trong những nâm gin đây chủyếu đi vào nghiên cứu cải tiến, thiết kế, chế tạo các thiết bị chuyên dùng lắp.cho máy kéo bánh hơi để vận xuất, vận chuyển gỗ rùng trồng

1.2 Tổng quan về nghiên cứu dao động 6 tô, máy kéo

1.2.1 Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo trên thé giới

“Trong công trình [45], Muller đã đưa ra mô hình không gian mô tả tắt

cả các loại dao động của máy kéo bánh hơi, tác giả đã bỏ qua các tác động củatải trọng kéo và các yếu tổ ảnh hưởng khác Theo tác giả, một máy kéo có thể

có 7 bậc tự do: Dao động thang đứng, dao động xoay quanh trục ngang, dao động doc, dao động xoay quanh trục đọc va dao động liên kết xoay quanh trục

cân bằng

Tác giả Volgel [46], đã nghiên cứu tính chất động lực học của liên hop

máy cày, khi lực kéo va tai trọng thăng đứng dao động có kể đến tính đàn hồi,

cả của hệ truyền lực và bánh xe Công trình cho phép đánh giá một cách khái

quát tác động của các yêu tổ ảnh hưởng tới dao động của máy khi cày đất, tuy.nhiên chưa có thực nghiệm đẻ chứng minh các giả thiết đưa ra

“Trong công trình của Wendebon [49], bằng lý thuyết và thực nghiệm,

tác giả đã xây dựng mô hình nghiên cứu tính chất động lực học của dao độngthắng đứng máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyên động quay và các

chuyên động khác Do vậy công trình nảy chưa đánh giá va thể hiện được đầy

đủ các tính chất động lực học của máy cũng như các yếu tổ ảnh hưởng đến sựchuyển động của máy kéo nói riêng và liên hợp máy nói chung

Năm 1973 Barski LB [7], nghiên cứu Động lực học máy kéo Tác giả

đã nghiên cứu diy đủ động lực học của máy kéo bánh hơi, máy kéo bánh xích

và độ êm diu chuyển động của máy kéo.

Nam 1983 Đobrunhin lu.A [36], nghiên cứu động lực học thắng đứng

của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ

Năm 1987 Zucov A.B [35], đã nghiên cứu những vin dé dao động của

máy kéo lâm nghiệp.

Bên cạnh đó còn có một số công trình nghiên cứu về dao động thẳngđứng của máy kéo có ké đến các yéu tổ ảnh hưởng của điều kiện làm việc: Tải

trọng, vận tốc, độ map mô của mặt đường,

Ngày nay trên thé giới các nghiên cứu về dao động của 6 tô đã đạt được

nhiều thành tựu đáng kể Dao động ôtô được nghiên cứu trong tổng thể hệ

thống "Đường-Xe-Người” Để nghiên cứu riêng biệt và tổng thé mdi quan hệvita nêu, các hãng sản xuất ôtô và các cơ quan chuyên môn hàng đầu trên thégiới đã thiết lập các phòng thí nghiệm, xây dựng các bài thử để nghiên cứu

dao động của ô tô, trong dé có kể đến bién dạng thực tế của mặt đường và khả

năng của con người chịu tác động của dao động

1.2.2 Tổng quan nghiên cứu về dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam

Đối với sản suất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ratrong rừng, Đôi tượng khai thác là gỗ, các phương tiện dùng dé vận xuất gỗ.chủ yếu là các loại máy kéo chuyên dùng hoặc các loại máy kéo nông nghiệp

có lắp đặt các thiết bị chuyên dùng để vận xuất gỗ Ở nước ta thường sử dụng

các loại máy kéo được nhập từ nước ngoài để khai thác gỗ vận chuyển gỗ là

các loại xe tải cở trung bình, cở lớn các xe chuyên dùng Các công trìnhnghiên cứu chỉ tập trung vào xây dựng hệ thống định mức kinh tế kỹ thuật đốivới các loại máy, có ít các công trình nghiên cứu về các đặc tính động lực học

của các loại ôtô tải cỡ trung bình được đóng mới tại Việt Nam Các nghiên

cứu về độ ổn định, khả năng kéo bám khi tải trọng ngoài thay đổi, các đặc

trưng động lực học của các bộ phận làm việc của ôtô, máy kéo hoạt độngtrên các địa hình và các điều kiện làm việc khác nhau chưa được đề cập nhiều

Có thé ké ra một số công trình nghiên cứu về dao động tô máy kéo ở nước ta

như sau

Công trình nghiên cứu của GS.TS Nguyễn Hữu Cẩn và các cộng sự

[11], cho thấy: Tính êm dịu trong chuyển động của 6 tô máy kéo được đánhgiá qua các chỉ tiêu: Tin số dao động thích hợp, gia tốc dao động thích hop,

thời gian t c động của dao động Trong chuyển động, 6 tô máy kéo dao động theo các phương: Thang đúng (OZ), phương ngang (OX), phương dọc máy

(OY), các dao động theo phương thăng đứng anh hưởng chính đến con người:

theo phương ngang, phương doc ảnh hưởng không đáng kể, có thé bỏ qua

Th Nguyễn Hing Quang [28], đã nghiên cứu dao động của máy kéoShibaura với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết

Th.§ Lưu Văn Hưng [20], đã nghiên cứu dao động của rơ moóc mộttrục chở gỗ khi lắp thêm bộ phận đàn hồi có giảm chấn giữa khung và trụcbánh xe

Các công trình nghiên cứu dao động của máy kéo ở nước ta chưa nhiều

và xuất hiện trong những năm gin đây [32], [2] Các công trình này là nghiêncứu trong phạm vi hẹp nhằm xác định ảnh hưởng của rung xóc tới sức khỏe.của người lái và bước đầu đặt ra một số biện pháp chống rung cho người lái

như cải tiến ghế chống rung Tuy nhiên các tác giả mới xem xét dao động của.

máy kéo trong một số điều kiện cụ thể khi xem hệ là tuyến tính, một bậc tự do chịu tác động của mặt đường dang hàm xác định.

Một số công trình nghiên cứu thiết kế giảm rung [I8], [19] đã dựa trên

cơ sở các số liệu về dao động con người, chọn sơ bộ các thông số chủ yếu:Khối lượng người - ghế, độ cứng lò xo, hệ số cản và tính toán theo điều kiện

cho phép về biên độ dịch chuyên.

‘Th.S Huỳnh Hội Quốc [29] đã nghiên cứu về quá trình lắc ngang, lắc

đọc của 6 tô ở vận tốc cao

‘ThS Hoàng Gia Thắng [30] đã nghiên cứu dao động trong mặt phẳngthing đứng của toa xe khách bồn trục hai hệ lò xo khi qua mối nồi ray

Nam 2002 TS Lê Minh Lư [24] nghiên cứu dao động của máy kéo

bánh hơi có tính đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi Tác giả đãxây dựng mô hình, hệ phương trình vi phân và các điều kiện biên mô tả dao

iu sau và ghế ngồi có tính đếnđộng thắng đứng của máy kéo, của cầu trước,

những đặc điểm riêng của hệ như liên kết một chiều giữa bánh xe và mặtđường, đặc trưng phi tuyến của các phan tử dan hồi Công trình đã nghiên cứu.một cách khá day đủ các dang dao động của máy kéo có tính đến đặc trưng.phi tuyến của các phần tử đàn hồi trong trường hợp kích động mặt đường là

các him ngẫu nhiên và xác định Tuy nhiên công trình mới chỉ nghiên cứu trong trường hop máy kéo di chuyển độc lập mà chưa tính đến dao động của máy kéo trong trường hợp kéo tải

Năm 2010 TS.Trần Việt Hà [18] đã nghiên cứu ảnh hưởng của một s

thông số đến độ êm dịu chuyên động của 6 tô khách được đóng mới ở ViệtNam Luận án đã xây dựng được mô hình dao động phù hợp, khảo sát được

sự ảnh hưởng của một số thông số tới độ êm dịu chuyển động và sức chịu.đựng chịu đựng của con người cho một số 616 khách đồng mới tại Việt Nam

và đã thí nghiệm xác định các chỉ tiêu êm dịu chuyển động trong phỏng thí nghiệm và trên đường thir nghiệm có biên dạng hình sin cho xe ôtô đã được khảo sát

‘Th Lê Thị Minh Vượng [31], bằng lý thuyết và thực nghiệm đã

nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng đa năng khi chuyển động trên đường lâm nghiệp Tuy nhiên công trình này mới chỉ đưa ra mô hình dao động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc của xe, chưa kể đến dao động của nước trong thùng chứa trong trường hợp di chuyển trên đường lâm nghiệp Tác giả

ip tới mô hình dao động của xe khi đang thực hiện nhiệm vụ chữa

“ThS Nguyễn Văn Huệ [32], đã nghiên cứu giải pháp nâng cao độ êm

dịu chuyển động của máy kéo MTZ, - 82 khi kéo rơ mode trở gỗ

Các công trình nghiên cứu trên đã góp phần đóng góp rit tích cực chocác hoạt động sản xuất nông nghiệp ở nước ta Dong thời làm cơ sở cho việc

xây dựng các mô hình nghiên cứu các lĩnh vực cơ khí khác.

Bên cạnh những công trình nghiên cứu nhằm sử dụng các loại ôtô, máy

kéo hoặc liên hợp máy phục vụ cho sản xuất ở trong nước, các nhà khoa học nước ta đã có nhiều công trình nghiên cứu để cải tiến các bộ phận hoặc các hệ

thống của máy kéo được nhập từ nước ngoài vào Việt nam

Đối với sản xuất lâm nghiệp, các hoại động khai thác thường diễn ratrong rừng Đổi tượng khai thác là gỗ, các phương tiện vận xuất gỗ chủ yếu là

máy kéo chuyên dùng hoặc máy kéo nông nghiệp có lắp đặt các thiết bịchuyên ding các phương tiện vận chuyển gỗ trước kia là các loại xe côngnông, xe Reo, xe Vonvol, xe IFA Hiện nay các loại xe này đã bị cắm hoặchết hạn sử dung, sử dụng không kinh tế Thay vào đó dé vận chuyển gỗ rùngtrồng người ta thường sử dụng các loại xe tải trung bình, xe tải lớn như

HYUNDAI, HINO đặc biệt là các loại xe tải cỡ trung bình cị các hang

liên doanh nước ngoài và được đóng mới tại Việt Nam như Vinaxuki, Trường Hải, Đông Phong phần nào đã đáp ứng được nhủ cầu sử dụng trong việcvận chuyên hang hoá nói chung va vận chuyên gỗ rừng trồng nói riêng.

Nhìn chung các công trình nghiên cứu về êm diu chuyển động của ðtô,máy kéo trong vận xuất và vận chuyển gỗ ở Việt Nam chưa nhiều, nhưng.những kết quả nghiên cứu 46 có ý nghĩa lớn cho việc hoàn thiện thêm kết cấu

và chọn ra chế độ sử dụng hợp lý cho ôtô, máy kéo

1.3 Tổng quan về hệ thống treo của ôt ô, máy kéo

Chúng ta đã biết cộng dụng của hệ thống treo là tạo điều kiện cho bánh

xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung

xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động "êm địu”, hạn chế tới mức có thé chấpnhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như lắcngang, lắc đọc và truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thingđúng, lực dọc và lực bên Do đó cần có độ cứng thích hợp để xe chuyển động

êm địu và có khả năng dập tắt nhanh dao động đặc biệt là những dao động có

biên độ lớn Tính năng hệ thống treo của mỗi loại xe bao giờ cũng là kết quả

dung hoà giữa hai lựa chọn Độ an toàn và độ êm dịu của ôtô, máy kéo.

Cấu tạo chung của hệ thông treo thường ding trên ôtô, máy kéo có các

bop

* Bộ phận đàn hài "Trong hệ thống treo, bộ phận đàn hồi thường ding lò xo

xoắn, bó nhíp tii khí nén, đệm cao su.

Lò xo có các đặc điểm chính sau: Ưu điểm: Kết cấu rất gọn gàng nhất là khiđược bố tri ling vào giảm chấn Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thi lò

xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cấu gọn nêntiết kiệm không gian và cho phép hạ thấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc độ

độ và sự én định khi xe chuyển động, mặt khác vết bánh sẽ thay đổi khi một

bánh bị nâng lên lim phát sinh lực ngang và tính chất bám đường kém và dễ

bị trượt ngang Loại bó nhíp (hình 1.7) và đệm cao su (hình 1.8) được dùng.

Sáo

Hinh 1.7: B6 nhịp Hình 1.8: Bém cao su

‘hau hết trên các loại ôtô, máy kéo

Phin tir đàn hồi sử dung đệm khí dựa trên nguyên tắc không khí có tính.

đàn hồi khi bị nén, Hệ thống treo loại khí (hình 1.9) được sử dụng tốt ở các

ôtô có trọng lượng phần lớn được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, 6 tô.vận tải và đoàn xe Loại này có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống.treo bằng cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tử đản hỏi Giảm độ.cứng của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn

A) =

a © &

Hình 1.9: Bộ phận dan hài loại khí được dùng trên các xe ôtô hiện đại

* Bộ phận giảm chấn: Trên xe ôtô giảm chắn được sử dụng với các mục đích

sau:

Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên

đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận dan hồi và tăng tính tiện

nghỉ cho người sử dụng.

‘Dim bảo dao động của phn không treo (unsprung) ở mức độ nhỏ nhất,

nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường đảm bảo tính năng lái va

tăng tốc cũng như chuyển động an toàn.

Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc, khả

năng an toàn khi chuyển động.

Dé dap các dao động của xe khi chuyển động giảm chấn sẽ biến đổi

cơ năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lưu

Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác

cdụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp, (hình 1.10).

©

1.10: Cấu tạo bộ phận giảm

thường dùng trên ôtô, máy kéo

oOLoại ống nhún giảm chắn thuỷ - khí (hình 1.11) được ding trên một số

hiện đại, có giá thành cao, vận hành phức tạp, lại thêm hệ thống nénkhí cao áp rit đất đó, nên hầu như không được phổ biến Đây là tổng hợp của

lô xo din có giảm chắn củng với lò xo khí thủy lực, trong hệ thống nảy,

cũng như trục của nó đồng thời là trục của bộ giảm

chấn Phần lò xo khí nằm trong một khối cỉ

đặc biệt Phan tích trừ khí cùng với không gian mặt trên của Piston được nốivới nhau bởi 1 đường ống thủy lực

bao bọc bởi một mảng cao su

Hinh 1.11: Câu tạo bộ phận giảm chan thuỷ - khí dùng trên ôtô hiện đại

này dùng 6 đỡ bằng cao su,( hình 1.8).

BO phân dẫn hướng: có nhiệm vụ truyễn các lực dọc, lực ngang và cácmomen từ bánh xe lên khung hoặc thân xe, (hình 1.12),

Hình 1.12: Thanh

* Mot số kiểu bố trí hệ thống treo trong 616, máy kéo

định và các đòn dẫn hướng trong cơ cdu treo

“Trong cau tạo ôtô, xe máy có rất nhiều kiểu bố trí hệ thông treo Tuy nhiên

ngày nay người ta thường sử dụng các cách bé trí như sau:

Hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.13) các bánh xe được đặt trên một dim

lễ |, bộ phận giảm chan và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cau liền đó

Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên

chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia.

Hình 1.13: Hệ thẳng treo phụ thuậc ding lá nhip

Hệ treo độc lập hai đòn đọc là hệ treo mà mỗi bên có một đòn dọc (hình 1.14) Các đòn dọc thưởng được bố trí song song sát hai bên bánh xe Một đầu.

‘cia đồn dọc được gắn cổ định với moay bánh xe, đầu còn lại liên kết bản lễvới khung hoặc dim ôtô Lò xo và giảm chắn đặt giữa đòn đọc và khung Bon

dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực doc, và là bộ phận dẫn hướng Dophải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có độ cứng vững tốt

Hình 1.14: Hệ thống treo độc lập ding lò xo và 2 din dọc

Hệ treo độc lập hai đòn ngang: Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang (hình1.15) bao gồm 1 đòn ngang trên, một din ngang dưới Mỗi đòn không phảichỉ là 1 thanh mà thường có cấu tạo hình tam giác (chữ A) hoặc hình thang,

Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận

hướng, kết cầu chắc chắn đảm bảo truyền lực tốt

Hình 1.15: Hệ thẳng treo độc lập dùng lỏ xo và 2 đòn ngang

Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 din chéo (hình 1.16) là cầu trúc

mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang và hệ treo đỏn dọc Bởi vậy sử

và khắc dụng hệ treo này cho ta lận dụng được ưu điểm của hai hệ treo

phục được một số nhược điểm của chúng Đặc điểm của hệ treo nảy là đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo va tạo nên đòn chéo trên bánh xe,

1-Dằm câu; 2- Don chéo; 3-truyén lực

chính

Hình 1.16: Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn chéo

1.4 Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ôtô, máy kéo

“Tính êm dịu chu "u quan trọng của ô động là một trong những chỉ

tô, máy kéo Tinh êm dịu chuyển động phụ thuộc vào kết cấu xe và trước hết

li hệ thống treo, phụ thuộc vào cường độ kích động va cuối cùng là kỹ thuật Hải xe

"Để đánh giá tính êm địu chuyển động của 6 tô, may x m kéo ta thường

dùng một số chỉ tiêu như: tần số dao động, gia tốc dao động và độ êm dịu.1.4.1 Tần số dao động riêng

‘Tin số dao động riêng của một hệ dao động (bao gồm 01 khối lượng

đặt trên 01 lồ xo) được hiểu là số dao động của hệ trong một phút (dao

động/phúO, hoặc trong một giây (1/s tương ứng với 01Hz)

om Vy Radis

Trong đó: C - Độ cứng của hệ dao dong:

M- Khôi lượng được đặt trên hệ.

Tần số dao động riêng chỉ phụ thuộc vào các thông số kết cấu của hệ thống

dao động (khối lượng, độ cứng, lực cản) mà không phụ thuộc vào kích thích dao động.

1.4.2 Gia tốc dao động

Gia tốc dao động riêng là một chỉ tiêu quan trọng, nó kể đến ảnh hưởngđồng thời của biên độ và tần số dao động Chúng ta biết rằng dao động tự dotắt din chỉ tồn tai trong một chu kỳ, do vậy việc xác định gia tốc dao động sẽ

có ý nghĩa lớn khi nghiên cứu dao động cường bức với sự kích thích của mặt

đường

1.4.3 Chỉ tiêu về độ êm dịu

Hệ số êm dịu K được đưa ra do tập thé các kỹ su Đức (VDD, tác giảcho rằng cảm giác con người khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ số độ êm

dịu chuyển động K Nếu K = const thì cảm giác khi chịu dao động sẽ khôngthay đổi Hệ số K phụ thuộc vào tin số dao động ©, gia tốc dao động (khi 2 <

SHz) hoặc theo vận tốc dao động (khi @ > 15 Hz) và phụ thuộc vào hướng.dao động đối với trục thân con người (theo phương thang đứng và phươngngang) va phụ thuộc vào thời gian tác động của chúng lên cơ thé,

K xác định theo trị số của biên độ gia tốc z hoặc theo gia tốc bình phương trung bình š, theo công thức sau day:

135 „T18

k=——

yi=00m, Trong đó: nụ - Tần số dao động (Hz)

1.5 Các phương pháp cơ học trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo.

Ta có thể hiểu phương pháp nghiên cứu dao động Ôtô, máy kéo chính là

phương pháp lập và xử lý mô hình toán mô tả dao động của các khối lượng

trong cơ hệ.

Thong thường người ta lập mô hình toán mnô tả dịch chuyển của cơ hệ

dưới dạng các phương trình vi phân Có nhiều phương pháp lập phương trình

vi phân cho cơ hệ như: Phương pháp lực, phương pháp phần tử hữu hạn,phương pháp Dalambe, phương pháp áp dụng phương trình Lagranger loại TL

15.1 Phương pháp lực.

Phương pháp lực [13] hay được sử dụng để thiết lập các phương trình.

dao động của các thanh có khối lượng tập trung Phương pháp này được thực

hiện theo các bước sau:

- Bước 1: Viết định luật Hook suy rộng: q= D.f*

Trong đó: D - Ma trận hệ số ảnh hưởng hay ma trận độ mềm;

f* - Ma trận lực quán tinh và ngoại lực tác dụng vào hệ;

4 - Dịch chuyển của hệ.

- Bước 2: Sử dụng quan hệ giữa lực và gia tốc: f° =—Mq+f

Trong đó: M - Ma trận khối lượng

- Bước 3: Xây dựng được phương trình vi phân từ các mỗi quan hệ trên

DMj+q=Dt

Ma trận độ cứng C và ma trận độ mềm D của hệ có quan hệ: C'=D

1.5.2 Phương pháp phan tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn [43] (Finite Element Method - FEM) là

một phương pháp gần đúng để giải một số lớp bài toán biên Theo phương

pháp phan tir hữu hạn, trong cơ học, vật thé được chia thành những phan tử.nhỏ có kích thước hữu hạn, liên kết với nhau tại một số hữu hạn các điểm trênbiên (gọi là các điểm nút) Các đại lượng cần tìm ở nút sé là an số của bai toán(gọi là các ân số nút) Tải trọng trên các phần tử cũng được đưa về các nút

Để giải một bài toán biên trong miễn W, bằng phép tam giác phân, tachia thành một số hữu hạn các miền con W, (j = I n) sao cho hai miễn con

bất kì không giao nhau và chỉ có thé chung nhau đỉnh hoặc các cạnh Mỗi

miễn con W; được gọi là một phan tử hữu hạn

Người ta tìm nghiệm xp xi của bài toán biên ban đầu trong một không gian

hữu hạn chiều các hm số thoả mãn điều kiện khả vi nhất định trên toàn miễn

W và han chế của chúng trên từng phần tử hữu han Wj là các đa thức Có thể

chon cơ sở của không gian này gồm các hàm số w(x) Wa(X) có giá trị trong

một số hữu hạn phần tử hữu hạn W, ở gin nhau Nghiệm xp xi của bài toán

ban đầu được tim dưới dạng ciyi(x) + + caa(x) trong đó các ex là các sốcần tìm Thông thường người ta đưa việc tìm các c, về việc giải một phương.trình đại số với ma trận thưa (chỉ có các phan tử trên đường chéo chính vatrên một số đường song song sit với đường chéo chính là khác không) nên dễgiải Có thể lấy cạnh của các phần tử hữu hạn là đường thẳng hoặc đườngcong dé xp xi các miền có dạng hình học phức tap Phương pháp phan tử hữu

hạn có thể dùng để giải gần đúng các bải toán biên tuyển tính, phi tuyển và

các bat phương trình

1.5.3 Phương pháp sứ dung nguyên lý Dalambe:

Theo nguyên lý Dalambe, bai toán động lục học hệ dao động sẽ dua về

bài toán tinh học trên cơ sở đưa lực quán tính vào cơ hệ, khi đó phương trình

chuyển động sẽ được thiết lập trên cơ sở lấy tổng đại số các ngoại lực, phản.lực và lực quán tính tác dụng lên hệ khảo sát Khi đó, các phần tử của hệ daođộng sẽ được tách độc lập và đặt ngoại lục cân bằng ở trạng thái tĩnh Từ đóxây dựng các phương trình cho từng phần tử để giải hệ các phương trình đơn

giản

Phương pháp này khá thông dụng để giải các bài toán động lực học và trực quan hóa mỗi quan hệ ảnh hưởng lên từng phần tử riêng biệt trong hệ dao động Phương pháp này được dùng khi hệ dao động đơn giản.

1.5.4 Phương pháp sic dung phương trình Lagranger loại Il.

Phuong trình Lagranger hạng II có dang tổng quát như sau

i=l,2,3,4, at)

Trong dé: T - him động năng của hệ,

TI- hàm thé năng của hệ,

© - him hao tin của hệ,

g, - các toa độ suy rộng (i= 1, 2, 3, 4),

0, lực suy rộng tương ứng với tog độ suy rộng thứ ¡

Sau khi tìm được các him động năng, thé năng, năng lượng hao tán và

các lực suy rộng theo các toa độ suy rộng, thay vào phương trình Lagranger hạng II ta sẽ nhận được một hệ phương trình vi phân Số lượng phương trình

vi phân trong hệ tỷ lệ thuận với số lượng của các khối lượng qui đổi trong môhình Bằng phương pháp giải tích, một hệ phương trình vi phân luôn luôn có

thể biển đổi được về lột phương trình vi phân bậc cao với số bậc phụ thuộcvào số phương trình vi phân trong hệ

Việc lựa chọn phương pháp nay hay phương pháp khác phụ thuộc vào

mô hình cơ học của cơ hệ Trong đó, đối với các cơ hệ hôlônôm, giữ và dừng.(là cơ hệ có các điều kiện ràng buộc được mô tả bằng những phương trình liênkết và trong phương trình liên kết không chứa các yếu tổ vận tốc và thời gian

[6] người ta thường sử dụng phương pháp áp dụng phương trình Lagranger loại ID,

1.6 Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo

Nội dung của việc xử lý mô hình toán là việc giải và mô phỏng các phương trình vi phân đã lập được Trong những trường hợp phương trình vi phân không quá phức tạp, người ta thường ưu tiên sử dụng phương pháp giải tích dé giải các phương trình vi phân.

Tuy nhiên, nếu lập mô hình cơ học của hệ dudi dạng cảng nhiều các

khối lượng qui đổi, sẽ đồng nghĩa với việc nhận được một phương trình viphân có số bậc cảng cao; c giải và mô phỏng phương trình vi

phân sẽ trở lên khó khăn hơn

tính điện tử đã khắc phục được

Ngày này, với sự trợ giúp của máy khó khăn nêu Các hệ chương trình trợ giúp đắc lực cho việc giải và mô phỏng phương trình vi phân có khá

nhiều Có thể kể ra đây bốn chương trình tính toán đa năng được sử dụng phổ.

biến hon cả là: Mathematica, Maple, Mathead và Matlab - Simulink

1.6.1 Phần mềm Mathematica

Mathematica là một t6 hợp các tính toán bằng ký hiệu, tính toán bằng

số, vẽ đồ thị và là ngôn ngữ lập trình tỉnh vi Mục đích chính của phần mềm

này là đưa vào sử dung cho các ngành khoa học vật lý, công nghệ và toán học,

nhưng cùng với thời gian Mathematica trở thành phần mềm quan trọng trong

nhiều lĩnh vực khoa học khác, Trong công nghệ ngày nay người ta đã sử dụng Mathematica trong công tác thiết kế [43]

1.6.2 Phần mém Maple

Với Maple người dùng có thé nhập biểu thức toán học theo các ký hiệu.toán học truyền thống Có thẻ dé dàng tạo ra những giao điện người dùng tùy

chọn Maple hỗ trợ cho cả tính toán số và tính toán hình thức, cũng như hiển

thị Nhiều phép tính số học được thực hiện dựa trên thư viện số học NAG:

trong Maple, ic chương trình con NAG đã được mở rộng để cho phép độichính xác ngẫu nhiên lớn Maple cũng có một ngôn ngữ lập trình cấp cao đầydi,

Uu điểm của Maple là giải phương trình vi phân, phương trình đạo himriêng, vẽ đồ thị trong không gian 2 chiều, 3 chiều [7]

1.6.3 Phần mém Mathcad

MATHCAD là một loại chương trình xử lý toán học được áp dụng rấtrông rai trên thé giới hiện nay Nó hỗ trợ cho việc sử dụng máy tính lim công

cụ thiết kế, xuất ra các văn bản mà người đọc hiểu được các bản tính cũng

như các công thức tính một cách tường minh Ngoài ra cũng có thể lập trình

trên MATHCAD như một ngôn nhữ lập trình bậc cao.

MATHCAD có thể thay thé cho các bảng tinh EXCEL trong việc diễnđạt các bảng tính thiết kế đối tượng cơ khí hay xây dựng Mặt khác, phần đồ

họa thể hiện rõ rằng và đa dạng hơn Đặc biệt những tính toán phức tạp nhưgiải phương trình vi phân, các phép toán ma trận, giải các bài toán số phức,

các bai toán tối ưu hóa đều rõ rang [6]

1.6.4 Phần mềm Matlab & Simulink

Đối với việc giải và mô phỏng phương trình vi phân thi Matlab &Simulink là công cụ trợ giúp đắc lực và được sử dụng phổ biến hiện nay.Matlab & Simulink là một chương trình lớn trong lĩnh vực toán số với thế

mạnh là tính toán và mô phỏng hệ thống.

Simulinhk là một phần chương trình mở rộng của Matlab, nhằm mục

lình đồđích mô hình hóa, mô phỏng và khảo sát các hệ thống động học Mô,

họa trên màn hình Simulinhk cho phép thể hiện hệ thống dưới dạng sơ đỗ tinhiệu và các khối chức năng quen thuộc [18]

1-7 Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động.

Sau khi thu được những kết quả từ mô hình toán của nghiên cứu lý

thuyết, để kiểm tra tính đúng đắn va độ tin \y của mô hình người ta thườngphải tiến hành thực nghiệm Trong thực nghiệm, người ta sẽ tiến hành các

phép đo để xác định các thông số thực và qui luật biến đổi thực của chúng.Sau đó, tiến hành so sánh với những kết quả của tính toán lý thuyết, nếu sailệch trong phạm vi cho phép và có thé lý giải được nguyên nhân dẫn đến sự.sai lệch đó thì lý thuyết sẽ được chấp nhận

Ngày nay, thực nghiệm trong nghiên cứu dao động ô tô thường sử dụng phương pháp do các đại lượng không điện bằng điện Phương pháp đo các đạilượng không điện là phương pháp biến đổi các đại lượng không điện thành đại

lượng điện trung gian, tín hiệu điện nảy được đưa đến bộ phận khuếch đại,thông qua việc đo các đại lượng điện đó sẽ xác định ra các đại lượng cần đo

Phương pháp này có ưu điểm:

Có thể thay đổi độ nhạy của dụng cụ một cách rit đơn giản trong phạm vi

rit rộng của đại lượng đo (hay dai đo rộng) Điều này cho phép đo những đại

lượng rất bé và khuếch đại lên hàng nghìn lần, có thé đo được những đạilượng mà phương pháp khác không thể đo được

Vì chúng ta cần đo điện các đại lượng không điện, các thiết bị điện thường

có quán tính rất nhỏ hay có dai tin số rộng và điều đó cho phép đo được cácđại lượng biến đổi nhanh

Có khả năng đo được từ xa, đo nhiều đại lượng cùng một lúc, truyền kết quả

đo trên khoảng cách lớn và cho phép tính toán các kết quả đó, dùng chúng để

điều khiến một quá trình nào đó

Có khả năng liên hợp các thiết bị đo và điều khiển tự động các thiết bị cùngmột kiểu với nhau,

Sơ đồ nguyên lý của phương pháp đo các đại lượng không điện bằng điện vớiviệc ứng dụng các thiết bị kỹ thuật số có sự trợ giúp của máy tính như sau;

lượng không điện thành đại lượng điện.

Bộ khuếch đại K, thường được chế tạo thành bộ phận độc lập, có chức năng khuếch đại tín hiệu đo lên nhiều lần

Hiện nay, bộ khuếch đại K và bộ chuyển đổi A/D được tích hợp chung

vào một thiết bị và được điều khiển bằng phần mềm riêng của chúng Có mot

số thiết bị và phần mềm thông dụng như: thiết bị DMC Plus và phần mềm

điều khiến DMC Laplus; thiết bị Spider8 và phin mềm Spider8 ConltrolNgoài ra người ta còn dùng phần mềm Catman dé điều khiển cả hai loại thiết

bị nêu trên

Cảm biến CB được gắn vào vật cin đo, tín hiệu từ cảm biến CB được.chuyển đến bộ khuếch đại K, tại đây tín hiệu được khuếch đại lên hàng nghìn

lần Tín hiệu sau khuếch đại được bộ chuyển đổi A/D chuyển sang dạng số và

được lưu vio máy tinh bằng định dạng ASCH

“Thực nghiệm là một nội dung quan trọng của nghiên cứu dao động 6 tô.

máy kéo Sự chuẩn xác giữa kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thực.nghiệm là chỉ tiêu quan trọng dé đánh giá độ tin cậy và chất lượng của công

trình nghiên cứu

Tám lại: Hiện na trên thể giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã

có nhiều công nghệ và thiết bị khá hiện đại trong khai thác, vận chuyển gỗ

rừng trồng Trong việc vận chuyển gỗ mỏ rừng trồng các doanh nghiệp, nhàmáy, hộ sản xuất kinh doanh, khai thác gỗ rừng trồng đã sử dụng rất nhiều các

loại xe tải nhỏ và trung bình như Hyundai, Forlan Dongfeng trong đó có loại xe Vinaxuki 4,5 tắn (loại tự đổ) Từ khi đưa loại xe này vào sử dụng đặc

biệt là khi vận chuyển gỗ mỏ rừng trồng trên đường lâm nghiệp thì chưa có

nghiên cứu về độ êm dịu chuyển động khi vận chuyển gỗ Vi vậy, cần phảinghiên cứu dao động của xe dé đề xuất các giải pháp nâng cao khả năng

chuyển động êm dịu, chọn chế độ sử dụng lợp lý Để đánh giá độ êm dịu

ân sốchuyển động của ôtô, máy kéo thường sử dụng một số chỉ tiêu sa

dao động riêng, gia tốc dao động và thời gian tác động của dao động Để lập

phương trình vi phân dao động của xe có nhiều phương pháp (phương pháp

lực, phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng nguyên lý Dalambe, ứng dung phương trình Laganger loại II ); để giải và mô phỏng phương trình đó có

các phần mềm hỗ trợ (Mathematica, Mathcad, Maple, Matlab-Simulink

Việc lựa chọn phương pháp này hay phương pháp khác phụ thuộc vào mô hình cơ học của cơ hệ.

Với những van dé nêu trên, chúng tôi tiến hành dé tài Nghién cứu dao

động của xe ôtô Vinaxuki 4Š tấn vận chuyển gỗ mỏ trên đường lâmnghiệp.

trên đường lâm nghiệp làm cơ sở cho việc hoàn thiện hệ thống treo của xe.

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của dé tài là xe ôtô liên doanh Việt Nam- Trung

tô Vinaxuki 4,5 tấn in chuyển gỗ mỏ.cứu dao động của xe

Quốc, hãng Vinaxuki được đóng mới tại Việt Nam, trọng tải 4,5 tấn (loại tự

đồ) vận chuyển gỗ mỏ rừng trồng trên đường lâm nghiệp

2.2.1 Đặc điểm và thông số kỹ thuật cơ bản của xe ôtô Vinaxuki 4,5 tin

Ôtô Vinaxuki 4,5 tắn (hình 2.1) là loại xe hai u, cầu trước bị động và sau chủ động, được sử dụng để vận chuyển hàng hoá trên thị trường đặcbiệt là các loại hàng hoá như vật liệu xây dựng, dat đá, gỗ mo xe có tính cơđộng cao vận chuyển trên nhiều loại đường xá khác nhau.

Hình 2.1: Hình dáng cau tạo bên ngoài của xe ôtô Vinaxuki 4,5 tan

Trên ô tô Vinaxuki 4,5 tấn lắp động cơ Ye4108q có đặc tính kỹ thuật

Cầu sau chủ động Kiểu cầu kép, có truyền lực cuối cùng, vỏ cầu liễn

Bộ vi sai: bánh răng côn với 4 bánh rang hành tỉnh

Hệ thống treo Kiểu phụ thuộc loại sư dung lá nhip doc Giảm chắn có

2 giảm chan ống thuỷ lực ở cầu trước tác dụng hai chiều

Bánh xe và lốp.

Banh xe Đĩa thép dập với vành liền, kích thước: R-20

Lốp loại có sim bơm hơi cõ: 9.00-20

“Thân, cabin xe

Dim xe: 2 dim dọc và các dầm ngang chế tạo bằng thép định hình

chữ U

‘Cabin: Thép đập - Khuôn JAPAN,

“Thùng xe: Khung là thép định hình chữ nhật, đáy và thành là thép tắm

đây 4mm-5mm.

Ôtô Vinaxuki 4,5 tấn loại tự đỗ có đặc tinh kỹ thuật như sau (bảng 2.1)

Bang 2.1 Thông số kỹ thuật xe 6 tô Vinaxuki 4,5 tin loại tự đổ

‘Thong số kỹ thuật

Loại cabin Thép dập - Khuôn JAPAN

Loại động cơ 4 máy DIESEL, Ye4108q

Dung tích xi lanh (ee) 4087

(Công suit wep) 7513000

‘Chigu dài thing hàng (mm) 3820

Chiều rộng thing hang (mm) 2070

Chiều cao thing hàng (mm) 500

Khoảng sáng gầm xe (mm) 290

‘Vet bánh trước (mm) 1670

'Vệt bánh sau (mm) 1730

Chiều dài cơ sở (mm) 3500

Bán kính vòng quay tối thiêu (m) 8

“Trọng lượng toàn bộ (ke) 9500

“Trọng lượng không tải (kg) 4805

Ap suất không khí trong lốp 3,5-4,5KG/em?

Tro lực lái Thuy lực

Ghế ngồi 03

Vat liệu ghế Ni

2.2.2, Biên dạng đường lâm nghiệp.

Đường vận chuyển im nghiệp thường là đường đất tự nhiên hoặc đường dai đá, nền đường vận chuyển các loại máy kéo bánh hơi, các loại xe ôtô tải cỡ nhỏ và trung bình, là đường dat được san ủi gạt bỏ những chướng ngại vật và có độ đốc cho phép.

“Trong nghiên cứu, người ta chia mặt đường ra hai dang chính sau

- Dang mặt đường xác định: bao him những chướng ngại vật đơn chiếc

phân bố xa nhau và dang mặt đường biến đôi tuần hoàn

- Dang mặt đường biển đổi ngẫu nhiên.

Do kích động của mip mô mặt đường lên các bánh xe nên dao động,

của xe phụ thuộc chủ yếu vào độ map mô mặt đường Vì vậy mấp mô mặtđường là yếu tố đầu vào khi nghiên cứu dao động của xe chữa chảy rừng đanăng Dé nghiên cứu dao động của xe việc điều tra khảo sát dạng mặt đường

mà xe làm việc là vấn dé cần thiết Để sử dụng dạng mip mô mặt đường làm

tố đầu vào trong qua trình nghiên cứu, chúng tôi kế thừa kết quả nghiên

y

cứu nghiên cứu trước [15] với dang đường có mặt đường là xác định.

‘Theo yêu cầu kỹ thuật khi thiết kế và xây dựng đường lâm nghiệp, mặt

và nền đường trục chính và phụ được san di phẳng Mặt đường chỉ còn lại gonsóng doc theo mặt dit, trắc diện dọc của mip mô dạng đường xác định bing

các him tuần hoàn.

Dang hàm điều hoà:

he hysin khi t>0 @0)

at đường, Sy là bước sóng mặt đường,

ô map mô mặt đường, hạ là độ cao map mô,

= hạ, hạ là các hẳng số tuy thuộc vào trắc điện map mô.

Khảo sát một số mặt đường xác định ở các địa điểm đã nêu trên có dang him điều hoà và có thé phân loại như sau:

Đối với một số mặt đường lâm nghiệp có các đặc trưng [4]:

- Dang mặt đường có biên độ hạ = 10em, bước sóng So= 1.6m.

- Dạng mặt đường có biên độ ho = 8em, bước sóng So

Jang mặt đường có biên độ hạ = 6cm, bước sóng Su= 1.

= Dạng mặt đường có biên độ họ = 4cm, bước sóng So

Các kết quả này làm tải liệu co sở cho việc nghiên cứu dao động của xeôtô, Vinaxuki 4.5 tấn vận chuyển gỗ động trên đường lâm nghiệp

2. 3 Đặc trưng các phần tử đàn hii trên ôtô, máy kéo

Khi nghiên cứu sự chuyển động êm dịu của ô tô người ta phân biệt các

ấu trie:

phần sau day xét về mặt

- Phần trên lò xo; Tat cả các cụm máy, chỉ tiết máy có trọng lượng tác

dụng lên lò xo, được thay thé bằng một khối lượng và các mô men quán tính.của khối lượng đối với các trục quán tính chính trung tâm

~ Phin dưới lò xo: Tất cả các cụm máy, chỉ tiết có trọng lượng không.tác dụng lên lỏ xo, được thay thé bằng một khối lượng tập trung,

- Bộ phận treo là bộ phận dé truyền lực và các kích động của mip mô.

mặt đường lên phần trên lò xo nhằm hạn chế tác dụng động lực học đối vớiphan trên lò xo

- Bánh xe là bộ phận đàn hồi bảo đảm cho xe, máy tiếp xúc 6n định vớimặt đường, mặt đồng và giảm bớt tác động động lực học của các mắp mô mặt

đường đến ôtô.

“Trong thực tế, bản thân mỗi bộ phận cũng không phải là vật thể tuyệtđối cứng, tuy nhiên các biến dạng đàn hồi của chúng ảnh hưởng tới độ chạy

êm của xe 6 tô so với ảnh hưởng của các phần tử đàn hồi 16 xo trong hệ thống

treo, đàn hồi của bánh xe là không đáng kể vì vậy trong nghiên cứu lý thuyết

và thực nghiệm phan trên lò xo được xem như một vật thé tuyệt đối cứng các.đặc trưng cơ bản của nó là khối lượng, các mô men quán tính của khối lượngđối với các trục quán tính chính trung tâm Các chuyển vị là chuyển vị thẳng

đứng của trọng tâm, chuyển vị góc của nó quanh các true quán tính chính trung tâm.

Khi nghiên cứu về độ chạy êm của xe ôtô, qui ước bỏ qua các biến

dang và liên kết giữa các phan tử của phần dưới lò xo, bỏ qua mô men quán.tính khối lượng của phần đưới lò xo và coi phần dưới lò xo như một chất điểm(khối lượng tập trung ở một điểm) tập trung ở tâm bánh xe như vậy chuyển vị.của phần dưới lò xo sẽ tương ứng với chuyển vị thẳng đứng của tâm trục bánh

tác động động học do các mắp mô mặt đường gây ra tác động lênphần trên lò xo thông qua hệ thống treo của ty hệ thống này gồm phần tir

đản hồi (lò xo), bộ dap tắt dao động (bộ giảm chắn) và bộ phận dẫn hướng

‘Moi thông số (có thể và không thể điều chỉnh) ảnh hưởng đến độ chạy

êm của 6 tô được gọi là các đặc trưng của hệ thống treo.

Phin tử cơ bản trong hệ thống treo là phan tử đàn hồi dùng để giảm tác

động động lục học do mip mô mặt đường gây ra cho phan trên lò xo Đặc tính

cơ bản của phần tử đàn hồi là hệ thức giữa lực và biến dang của nó do lực đó

gây ra theo phương nghiên cứu.

Đồ thị diễn ta sự liên hệ giữa lực dan hồi (pa) và biến dang (8) gọi là

đường đặc tinh của phần tử đàn hỗi (lò xo) Tốc độ gia tăng của pa khi biếndang tăng được gọi là độ cứng của lò xo c [23], (hình 2.2):

tà có:

G4)Trong đó: z,- Độ nghiêng của tiếp tuyến của đường đặc tinh lò xo tại điểm

ứng với biển dang ở,.

Do những hao tén bên trong (ma sát trong, hao tổn nhiệt ) đường đặc

tinh dan hồi của lò xo pa (3) khi tăng tải và giảm tai là không trùng nhau và

tạo thành một đường cong trễ khép kín (hình 2.3) Khi đó độ cứng lò xo đượcxác định tir đường trung bình giữa đường cong tăng tải và giảm tải (đường nét ditt)