Luận văn thạc sĩ khoa học kĩ thuật: Nghiên cứu dao động của xe ô tô Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

Dé làm cơ sở cho việc nghiên cứu hoàn thiện thêm hệ thống treo va chọn chế độ sử dung hợp lý theo hướng nâng cao độ êm dịu chuyển động khi sử dụng loại xe tải Hyundai 3,5 tấn vào việc vậ

‘TRUONG ĐẠI HỌC LAM NGHIỆP.

ĐẶNG ĐÌNH TIỆU

NGHIÊN CỨU DAO DONG CUA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 TAN

VAN CHUYEN GO TREN ĐƯỜNG LAM NGHIỆP.

‘TRUONG ĐẠI HỌC LAM NGHIỆP.

DANG ĐÌNH TIỆU

NGHIÊN CỨU DAO DONG CUA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,5 T:

VAN CHUYEN GO TREN ĐƯỜNG LAM NGHIỆP.

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bj cơ giới hoá nông lâm nghiệp

Ma Số: 60.52.14

LUAN VAN THAC SY KHOA HOC KY THUAT

NGUOI HUONG DAN KHOA HOC:

PGS.TS NGUYEN NHAT CHIEU

đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tập thé và cá nhân Hoàn thành

luận văn, tôi xin được bảy tö lòng biết ơn sâu xắc nhất

Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu đã trực tiếptận tình hướng dẫn tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp trong suốt thời gian qua

Tran trọng cảm on Ban giám hiệu cùng toàn thể cán bộ, giáo viên, công, nhân viên chức Trường Dai học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình đúng thời gian

và nội dung đảm bảo theo đúng yêu cầu

Tran trọng cảm ơn Ban giám hiệu cùng toan thé cán bộ, giáo viên, công

nhân viên chức Trường Cao đẳng nghề LILAMA-1 Ninh Bình, noi tôi dangcông tác, đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tôi hoàn thành.tốt nhiệm vụ

Cuối cùng, tôi xin được bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng

bạn bẻ, đồng nghiệp đã thường xuyên động viên khích lệ, giúp đỡ tôi và tạo

mọi điều kiện tốt nhất về tinh than cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời

gian qua.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi Những,

kết quả trong luận văn này đã được tính toán chính xác, trung thực và chưa có.tác giả nào công bố, những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc Xin tran trọng cảm on!

“Tác giả luận văn

Đặng Đình Tigu

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Mục lục,

Danh mục các ký hiệu trong luận văn

Danh mục các bing „vi Danh mục các hình vii

DAT VAN DE

Chương 1 TONG QUAN VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU

1.1 Tinh hinh nghiên cứu, ứng dụng các loại 6 tô, máy kéo trong vận

chuyển gỗ 3

1.1.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dung các loại 6 tô, máy kéo trong vận

chuyển gỗ trên thé giới 4

1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại 6 tô, máy kéo trong vận

chuyển gỗ ở Việt Nam

1.2, Tổng quan về nghiên cứu dao động 616, máy kéo

1.3.1 Phương pháp phân tử hữu hạn 25 1.3.2 Phương pháp sử dụng nguyễn lý Dalambe 26 1.3.3 Phương pháp sử dung phương trình Lagranger loại I 27

1.6 Các phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo 281.6.1 Phần mém Mathematica 281.6.2 Phần mém Maple ' ' 28

1.6.3 Phần mém Mathcad 29 1.6.4 Phần mém Matlab & Simulink 29

1.7 Phương pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động 29Chương 2 MỤC TIÊU, DOL TƯỢNG, PHAM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG:PHÁP NGHIÊN CÚI

2.1 Mục tiêu nghiên cứu.

2.2 Đối tượng nghiên cứu

2.2.1 Xe 6 tô Hyundai trong tai 3,5 1 33 2.2.2 Biên dang đường lâm nghiệp : : 4 2.3 Pham vi nghiên cứu _ : 36 2.4 Nội dung nghiên cứu: 36

2.4.1 Nghiên cứu lý thuyết 36

2.4.2, Nghiên cứu thực nghiệm 37 2.5 Phương pháp nghiên cứu 37 3.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 37 2.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiêm : 48

Chương 3 NGHIÊN CUU DAO DONG CUA XE ÔTÔ HYUNDAI 3,8 TÂNVAN CHUYEN GO TREN ĐƯỜNG LAM NGHIỆP

3.1 Xây dựng mô hình dao động của xe Hyundai 3,5 tắn vận chuyển gỗ

trên đường lâm nghiệp 39

3.1.2 Xây dung mô hình dao động tổng quất của xe ôtô Hyundai 3,5 tấnvận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp 39

3.2 Lập hệ phương trình vi phân dao động của ôtô tải Hyundai tai trong 3,5

tắn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp 41

3.3 Giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân dao động của cơ hệ 46

3.3.1 Xác định các thông sé déu vào : : 46

3.3.2 Giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân và m6 phỏng dao động,

của xe 616 Hyundai 3,5 tấn vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp 5T3.4, ĐỀ xuất các giải pháp nâng cao độ chuyển động êm dịu của xe

Hyundai 3,5 tan vận chuyền gỗ trên đường lâm nghigp „60Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

4.1, Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 68

4.2, Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm 684.3 Trang thiết bị thực nghiệm : sn 69

4.3.1 Thiết bj do Spider8 và phân mồm Catman „704.3.2 Đâu do gia tốc 74.4, Tiến hành thực nghiệm : " wT

4.5 Kết quả thực nghiệm, _ : 75

4.6, So sánh kết quả lý thuyết với thực nghiệm 16KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ — TTTÀI LIỆU THAM KHAO

PHY LUC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN

Ky ° Đơn vị

kiện Y nghĩa tinh

J, |Mô men quán tính phần được treo của ôtô đối với trục nằm | Kg.m?

ngang OY vuông góc với phương chuyển động đi qua trọng

tâm xe

ei_ [Độ cứng quy đối của giảm xóc trước xe ôtô Nin

| BO cứng quy đối của giảm xóc sau xe ôtô Nim

kí [Hệ số can quy đối của giảm xóc trước ôtô Nom

k; | Hệ số can quy đổi của giảm xóc sau ôtô Nưm

eur | Độ cứng quy đối của lốp trước xe Ôtô Nim

ea | Độ cứng quy đối của lốp sau xe ôtô Nim

ki: | Hệ số can quy đối của giảm chin lốp trước ‘Nsim

Kuz | Hệ số cin quy đôi giảm chấn của lốp sau Nem

m | Khoi lượng được treo của xe đặt tai trong tim của xe Ôtô Kg

mì _ | Khối lượng cầu trước ôtô Kgm› | Khối lượng cầu sau ôtô Kg

Ty [Khoảng cách nằm ngang từ trọng lâm của xe i lâm cầu | m

Dich chuyển theo phương thing đứng của trọng tâm ôtô, m

Z, | Dịch chuyển theo phương thing đứng của trọng tâm cầu m

trước, cầu sau 616,

Z¿_ | Dịch chuyển theo phương thẳng đứng của trọng tâm cầu m

trước, cầu sau ôtô,

‘| Chuyên vị góc của thân xe trong mặt phẳng thẳng đứng đọc | rad tại vi trọng tâm xe,

‘uy | Biển dang của lốp trước ôtô mm

‘Aw | Biển dang của lốp sau ôtô mm

Ay | Biến dang của nhịp trước ôtô mm

‘As | Biến dạng của nhịp sau ôtô mm

yi | BO cao mip mô mat đường tại vị trí tiếp xúc với bảnh trước |_ mm.

y2 | Độ cao mip mô mặt đường tại vị trí tiếp xúc với bánh sau mm

DANH MỤC CAC BANG

TT “Tên bảng Trang

2.1 | Thông số kỳ thuật cơ bản của xe 6 tô Hyundai 3,5 tin *

3.1 | Các thông số đầu vào của mô hình dao động trường hợp không 50

có giảm xóc ở cầu sau 616

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT Tén hình Trang

1.1 | Vận chuyển gỗ bằng ôtô lâm nghiệp chuyên ding 4

1.2 | Vận chuyển gỗ bing ôtô tải cỡ trung bình 5

1.3 [Lô xo trụ dùng trong hệ thing treo 4

14 | Bồ nhíp 15

15 | Đệm cao su 15 1.6 | Bộ phận din hdi loại khí được đùng trên các xe ôtô hiện đại 15

17 | Cấu tạo bộ phận giảm chan thường dùng trên ôtô, máy kéo 16

1⁄8 | Cấu tạo bộ phận giảm chin thuỷ - khí dùng trên ôtô hiện đại 171.9 | Thanh ôn định và các đòn din hướng trong cơ cầu treo 7

1.10 | Hệ thống treo phụ thuộc ding lá nhip 18

1.11 | Hệ thống treo độc lập ding lò xo và 2 đòn doc 1g

1.12 | Hệ thông treo độc lập dùng lỏ xo và 2 đồn ngang 1 1.13 | Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đồn chéo 20 1.14 | Đường đặc tính đàn hồi của lò xo 2 1.15 | Đường đặc tinh lô xo Khi tăng và giảm tải 2

21 | Xe Hyundai 3,5 tin 33

3.1 | Mô hình dao động tổng quát của xe ôtô Hyundai 3,5 tấn 40

3.2 | Mefiles Khai bio thông số đầu vào của mô hình 31

3.3 | Sơ để khối mô phòng tổng quát hệ phương trình trên Matlab, 52ham kích thích là map mô đơn

3.4 | Sơ đỗ khối mô phỏng tổng quát hệ phương trình trên Matlab, 52

dang him sin

3.5 | Sơ đỗ khối mô phòng chuyên dich thing đứng 5 3.6 | Sơ đỗ khối mô phòng gia tốc dich chuyên thang đứng của trọng | 53 tâm xe ôtô

3.7 | Sơ đỗ khôi mô phỏng gia tốc dịch chuyên góc của xe ôtô rong | “5+

3.11 | Dịch chuyển góc của xe ôtô trong mặt phẳng dọc 56

3.12 | Gia tốc dich chuyên góc của xe ôtô trong mặt phẳng đọc 37 3.13 | Hình 3.13 Sơ đỗ khối mô phỏng tông quát hệ phương trình trên | 58

Matlab, ham kích thích là map mô đơn

3.14 | Chuyên địch thăng đứng của trọng tâm xe ôtô Hyundai 3,5 in | “58

3.15 | Gia tốc dịch chuyển thing đứng của trong tâm xe ôtô 59

3.16 | Dịch chuyển góc của xe ôtô trong mặt phẳng dọc 59

3.17 | Gia tốc dịch chuyên góc của ôtô trong mặt phẳng dọc 60

3.18 | Miles khai báo thông số đầu vào của mô hình trong trường 6

hợp có lắp thêm giảm xóc ở cầu sau xe

3.19 | Sơ đỗ khối mô phòng tông quát hệ phương trình trên Matlab, @

ham kích thích là mắp mô đơn

3.20 | Sơ đỗ khối mô phòng tông quát hệ phương trình trên Matlab, @

dang him sin

3.21 | Dịch huyén thing đứng của trong tam xe ôtô Hyundai 3,5 tan 6

3.22 | Gia tốc dịch chuyển thing đứng của trong tâm xe ôtô 633.23 | Dịch chuyển góc của xe ôtô trong mặt phẳng dọc 64

3.24 | Gia tốc dich chuyên góc của xe Ôtô trong mặt phẳng đọc 6 3.25 | Chuyên dich thing đứng của trong tim xe ôtô Hyundai 3,5 tin | “65 3.26 | Gia tốc dich chuyên thăng đứng của trong tâm xe ôtô 6 3.27 | Dich chuyển góc của xe Ot trong mặt phẳng doe 66

3.28 | Gia tốc dịch chuyển góc của ôtô trong mặt phẳng doc 66

4⁄1 | Xe ôtô Hyundai 3,5 tan vận chuyên gỗ trên đường lâm nghiệp | “68

4.2 | Vị trí đầu đo gia tốc theo nguyên ly ten zô trên trọng tâm của xe | 69'

43 | Thiết bị đo và vị trí treo đầu do gia tốc thẳng đứng của ghế lái | “70,

44 | Thiết bi Spiders 70 4.5 | Đầu do gia tốc theo nguyên lý ten zô, 7

46 | Mach do của chuyên đổi ten Zô T2

47 | Đầu đo gia tốc theo nguyên lý điện cảm T73

4.8 | Tiến hành đo gia tốc dao động thắngđứng của xe ô tô Hyundai T43,5 tấn

4.9 | Tiến hành đo gia tốc thẳng đứng của ghế người lái 4

4.10 | Đỗ thi gia tốc dao động thẳng đứng của xe 6 tô Hyundai 3,5 tin | “7S

khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp ở tốc độ 30km/h

4.11 | Đỗ thi gia tốc đao động thẳng đứng của ghế người lái ở tốc độ | “T6

30 knv/h

Một trong những nhiệm vụ về kinh tế ma chỉ lược phát triển Lâm

nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006 + 2020 dat ra là: Sản lượng gỗ trong nước tir

20 - 24 triệu m'/năm (trong đó có 1015 triệu m’ gỗ rừng trồng) [3], đáp ứng

về cơ bản nhu cầu nguyên liệu cho các ngành công nghiệp chế biến lâm san,bột giấy và xuất khẩu Hiện tại rừng nước ta ở nhiều nơi đã và dang được khaithác với số lượng lớn dé làm nguyên liệu giấy, gỗ nguyên liệu dùng trong xâydựng và nguyên liệu cho công nghiệp chế biển gỗ

Vận chuyển gỗ là công đoạn cuối củng trong quá trình khai thác gỗ, đó

là sự di chuyên gỗ từ bãi gỗ về nhà máy sản xuất, đến nơi xuất khẩu va nơi sử

dụng Đây là một khâu công việc được (hực hiện chủ yếu trên đường lâm

nghiệp có độ map mô, độ dốc lớn Những năm trước đây việc vận chuyển naychủ yếu dùng các phương tiện thô sơ, tự chế [7] Hiện nay kinh tế của Việt

Nam đang trên đà tăng trưởng, cùng với việc ứng dụng khoa học công nghệ

tiên tiến vào thực tiễn sản xuất Vì vậy, việc vận chuyển gỗ ở Việt nam nói

chung, các tỉnh có rừng khai thác nói riêng được thực hiện chủ yêu nhờ các

loại 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, hang loạt các công ty, nhà máy, xí nghiệp và các hãng sản xuất, nhập khẩu ôtô ra đời đặc biệ

công ty, nhà máy sản xuất, lắp ráp liên doanh với Han quốc, Trung quốc như hãng Hyundai, Thaco, Đông Phong, Trường Hải, Cửu Long, đã và đang

‘dap ứng được nhu cẫu vận chuyển gỗ của nước ta.

Xe tải Hyundai 3,5 tấn sản xuất lắp ráp, đóng mới tại Việt Nam đã và

đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực kinh tế ở nước ta, vì giá

thành thấp, phụ tùng thay thế nhiều phù hợp với các hộ kinh doanh, các nhà

máy, don vị sản xuất vừa và nhỏ Đó là các lâm trường, công ty khai thác gỗ,

hi sản xuất kinh doanh rừng đã và dang sử dụng loại xe này vào việc vậnchuyên gỗ rừng trồng rất phô biến, đem lại những hiệu quả bước đầu là rat tốt

Tuy nhiên khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp do đường có độđốc, độ map mô lớn dai độ êm dịu chuyển động của xe bị hạn chế, ngoài

ra các 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 phần của bộ phận treo của các xe tải

cỡ nhỏ và cí trung bình được đóng mới tại Việt Nam nói chung và xe tải

Hyundai tải trọng 3,5 tấn nói riêng được đưa vào sử dụng vận chuyên gỗ là rấtcần thiết Dé làm cơ sở cho việc nghiên cứu hoàn thiện thêm hệ thống treo va

chọn chế độ sử dung hợp lý theo hướng nâng cao độ êm dịu chuyển động khi

sử dụng loại xe tải Hyundai 3,5 tấn vào việc vận chuyển gỗ trên đường lâm.nghiệp, tôi tiến hành dé tài: “Nghiên ctru dao động của xe ôtô Hyundai tảitrọng 3,5 tin vận chuyén gỗ trên đường lâm nghiệp”

'Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIEN CUA ĐÈ TÀI

* Ý nghĩa khoa học của đề tài

Xây dựng mô hình dao động của 6 tô tải HYUNDAI tải trọng 3,5 tắn

khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp từ đó đánh giá ảnh hưởng của mip

mô mặt đường đến một số chỉ tỉ êm địu chuyển động của ô tô.

* Ý nghĩa thực tiễn của dé 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 vận chuyển gỗ

trên đường lâm nghiệp

Chương 1

TONG QUAN VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU

h hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận

chuyển gỗ

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

chuyển gỗ trên thé gi

số được định nghĩa là toàn bộ các thao t „ các công đoạn để

biến cây đứng thành sản phẩm gỗ tròn theo qui cách xác định rồi chuyểnchúng từ rừng đến một điểm tiêu thụ nào đó Nó là cầu nổi giữa nguồn tảinguyên rừng và các ngành công nghiệp sử dụng gỗ làm nguyên liệu như côngnghệ chế biển gỗ, công nghiệp giấy, khai thác than, xây dựng Việc khai

thác đều phải tuân thủ theo những công nghệ nhất định Công nghệ khai thác

6 có thé là công nghệ thủ công, công nghệ tiên tiễn Mỗi loại công nghệ chỉ

có thể thích hợp với các điều kiện nhất định Công nghệ thích hợp, hiệu quả

lả công nghệ phù hợp với các điều kiện kinh tế - xã hội phổ biến có tính địaphương và phù hợp với điều kiện môi trường Do vậy công nghệ khai thác gổphải giảm mức tối đa các chỉ phí sản xuất cũng như tác động xấu đến môi

trường Một nghiên cứu mới đây cho thấy chỉ phí vận chuyển gỗ có thể lên

tới trên 45% trong toàn bộ chỉ phí khai thác gỗ

Việc vận chuyển gỗ từ các bãi gỗ đến nơi tiêu thụ ở Brazil được thựchiện chủ yếu bằng các xe vận tải chuyên dùng theo nhiều kiểu khác nhau

[40]: Xe tải không ro moóc, xe tải và một sơ mi ro moóc, xe tải kéo theo một

hoặc hai rơ moóc Việc bốc dỡ trên các kho gỗ hầu như được cơ giới hóabằng việc sử dụng các cầu trục thủy lực cố định chuyên dùng Việc bốc dỡ

gỗ, củi ở những nơi có sản lượng khai thác nhỏ vii

thủ công.

phé biến bằng lao dong

Ở phần Lan và các nước Bắc Âu [40], từ những năm 80 trở vé trước,'Việc vận chuyển gỗ từ rừng đến nơi tiêu thụ chủ yếu bằng đường bộ nhờ sử

dụng 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 vả đường sắt nhưng xu.thé hiện nay ngảy cảng giảm

Ở Malaisia [42] trước đây người ta kết hợp máy kéo xích và máy kéo.bánh hơi lâm nghiệp để vận chuyển gỗ nhưng qua sử dụng cho thấy; do dichuyển 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 trình xói min đấttăng lên Hiện nay việc vận chuyển gỗ từ rừng về nhà máy chủ yếu bằng ôtô,khâu bốc dỡ gỗ

1.1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ô tô, máy kéo trong vận

cơ bản đã được cơ giới hóa tối đa

xuất và tiêu thụ trong nộiđịa chiếm 98% gỗ trên, 92% gỗ xẻ và 80% sản phẩm giấy Một phần gỗ và

hạt điều, cánh kiến được được xtlâm sản đặc sản như quế, đầu hồi

khẩu sang các nước như: Nhật Bản, Hồng Kông, Singapore, Thái Lan.

'Vận chuyển đường dai: việc vận chuyên gỗ tir các bai trung chuyển về

nhà máy giấy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ, phương tiện vận

chuyển là các xe ôtô chuyên dụng (hình 1.1), tau thuỷ, thuyền

Hình 1.1 Vận chuyển gỗ bằng 6 tô lâm nghiệp chuyên dùng

‘Van chuyển đường ngắn: việc vận chuyển gỗ tir địa điểm khai thác tớicác bãi gỗ, các nhà máy, các xưởng chế biển gỗ phương tiện vận chuyển

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 biển gỗthường sử dụng các loại xe tai cở trung bình và lớn để vận chuyển gỗ,(hình 1.2)

Hình 1.2 Vận chuyển gỗ bằng ôtô tải cỡ trưng bìnhHình thức vận chuyển bằng đường ôtô có wu điểm cơ bản là có thể áp

dụng được trên các dạng địa hình với các phương thức khai thác khác nhau.

‘Tuy nhiên, loại hình vận chuyển gỗ bằng đường ôtô có một số hạn chếnhất định:

- Chi phí cho xây dựng hệ thống đường ôtô lâm nghiệp từ đường trục đếnđường nhánh tương đối lớn

~ Việc thiết kế và thi công đường ôtô không đúng sẽ ảnh hưởng xấu tới môitrường: rừng, đất rừng, động thực vật sống trong rừng, ảnh hưởng đến cácdòng chảy trong khu vực, cộng đồng dân cư sống xung quanh

- Chi phí vận chuyên gỗ có thé lên tới trên 45% trong toàn bộ chi phí khai

thác gỗ

- Xe vận chuyển có tải trọng lớn tạo ra áp lực lớn giữa bánh xe và mặt đường, làm cho nền đường và áo đường bị biến dạng nhanh giảm khả năng vận chuyển của đường, Vì \y công tác chăm sóc và bảo quản đường phải đượctiến hành thường xuyên.

- Đối với các tuyến đường chất lượng thấp (đường trục phụ và nhánh) do

không xây dựng áo đường, về mùa mưa mặt đường lầy lội, khó có thể thực hiện công tác vận chuyển.

~ Trong quá trình vận chuyển, khí thải và nhiên liệu thải ra từ các thiết bị bốc,

đỡ, vận chuyển gây 6 nhiễm không khí và nếu không quản lý tốt sẽ gây ra ônhiễm nguồn nước, các dòng chảy

'Yêu cầu kỹ thuật trong vận chuyển gỗ bằng đường ôtô

- Các xe vận chuyển gỗ chi được chở đúng tải trong đã được quy định đồi với

từng loại xe vừa đảm bảo an toàn cho xe vừa tránh cho mặt đường khỏi bị phá hoại do áp lực tác động từ bánh xe xuống mặt đường.

- Chỉ nên sử dụng các loại xe có sức bám và vượt lớn trong các trường hop

cần thiết như khi đường quá xấu, quá lay lội đẻ hạn chế sự phá hoại mặt

đường do bánh xe gây ra

- Các xe vận chuyển gỗ nên sử dụng là các loại xe chuyên dùng với các trang

thiết bị chuyên dùng của nó Các trang bị chuyên dùng phải đầy đủ và đảmbảo yêu cầu kỹ thuật như cọc ke phải thẳng đứng, cáp buộc và xích phải chắc

chắn đảm bảo an toàn cho xe và người trong quá trình chuyển động trên đường lâm nghiệp cũng như đường công cộng.

- Trong trường hợp đường quá tron và lầy lội, xe chở gỗ cần có các trang

thiết bị trợ giúp như ti chồng trượt, xích chồng trượt

~ Gỗ xếp trên ôtô phải phân bố hợp lý về tải trọng, phải được giảng buộc cẩnthận tránh xô ngang và trượt về sau xe trong khi chuyền động

~ Các loại xe vận chuyển bốc, đỡ gỗ phải được kiểm tra thường xuyên trước

khi sử dụng; được bảo dưỡng, sửa chữa theo định ky

- Khi sửa chữa, nhiên liệu và các chất thải ra phải thu gom vào những nơiquy định, không làm ảnh hưởng và gây ô nhiễm với nước mặt, sông suối,nước ngầm

- Tốc độ xe chạy trên đường không được vượt quá tốc độ quy định trong

bảng đưới đây cho từng loại đường.

Tắc độ xe chạy cho phép trên các loại đường

Cấp đường Chỉ tiêu kỹ thuật

Năm 1994, PGS TS Nguyễn Nhật Chiêu củng một số cán bộ giảngdạy Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thành công đề mục thuộc détai cấp Nhà nước KN-03-04, đã thiết kế, chế tạo vả khảo nghiệm sản xuấtthiết bị vận xuất, bốc dỡ vận chuyển để khai thác vùng nguyên liệu giấy,vùng gỗ nhỏ rừng trồng kiều rơ moóc một trục lắp sau máy kéo MTZ - 50 có.thiết bị tời cáp và cơ cấu nâng gỗ thuỷ lực vừa gom gỗ tử xa vừa tự bốc cho

rơ moóc [8].

Năm 2002, Th.S Phạm Minh Đức nghiên cứu khả năng kéo bám của

máy kéo DFH -180 kéo ro moóc một trục khi vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng4]

Năm 2005, PGS.TS Nông Van Vin cùng một số cán bộ giảng day

“Trường Đại học Lâm nghiệp và Trường Đại học Nông nghiệp I thực hiện đểtài nhánh cấp Nhà nước KC-07- 26 đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo.nghiệm sản xuất ro mode một trục lắp sau máy kéo cải tiến dé vận xuất van

chuyên gỗ,

Nhìn chung các nghiên cứu ở nước ta trong những nâm gần đây chủyếu di vào nghiền cứu cãi tin, thiết kế, chế tạo các thiết bị chuyên dùng lắpcho máy kéo bánh hơi để vận xuất, vận chuyển gỗ

1.2 Tổng quan về nghiên cứu đao động ôtô, máy kéo

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

“Trong công trình [48], Muller đã đưa ra mô hình không gian mô tả tit

cả các loại dao động của máy kéo bánh hơi, tác giả đã bỏ qua các tác động của

tai trọng kéo và các yếu tổ ảnh hưởng khác Theo tác giá, một máy kéo có thể

có 7 bậc tự đo: Dao động thẳng đứng, dao động xoay quanh trục ngang, đao

động đọc, đao động xoay quanh trục dọc và đao động liên kết xoay quanh trụccân bằng

Tác giả Volgel [49], đã nghiên cứu tính chất động lực học của liên hợp.

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

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

quát tác động của các yếu tổ ảnh hướng tới dao động của máy khi cày đất, tuynhiên chưa có thực nghiệm đẻ chứng minh các giả thiết đưa ra

Trong công trình của Wendebon [50], bằng lý thuyết và thực nghiệm,tác giả đã xây dựng mô hình nghiên cứu tinh chất động lực học của dao động,thẳng đứng máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyển động quay và các

chuyển động khác Do vậy công trình này chưa đánh giá và thé hiện được đầy

đủ các tính chất động lực học của máy cũng như các yếu tổ ảnh hưởng,

chuyển động của máy kéo nói riêng và liên hợp máy nói chung.

Nam 1973 Barski LB [1], nghiên cứu Động lực học máy kéo Tác giả

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

và độ êm dịu chuyển động của máy kéo

Năm 1983 Dobrunbin Iu.A [46], nghiên cứu động lực học thẳng đứng,

của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ

Năm 1987 Zucov A.B [45], đã nghiên cứu những vấn đề dao động của

máy kéo lâm nghiệp Bên cạnh đó còn có một số công trình nghiên cứu về

dao động thẳng đứng của máy kéo có kể đến các yếu tố ảnh hưởng của điềukiện làm việc: Tải trọng, vận tốc, độ mắp mô của mặt đường

Ngày nay trên thé giới các nghiên cứu về dao động của ôtô đã đạt đượcnhiều thành tựu đáng kể Dao động ôtô được nghiên cứu trong tổng thể hệthống “Đường-Xe-Người” Để nghiên cứu riêng biệt và tông thé môi quan hệ.vừa nêu, các hãng sản xuất ô tô và các cơ quan chuyên môn hang đầu trên thégiới đã thiết lập các phòng thí nghiệm, xây dựng các bai thử để nghiên cứudao động của ôtô, trong đó có kẻ đến biển dạng thực tế của mặt đường và kha

năng của con người chịu tác động của dao động.

1.2.2, Tổng quan nghiên cứu về dao động 616, máy kéo ở Việt Nam

“Trong sản suất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ratrong rừng Đôi tượng khai thác là gỗ, các phương tiện dùng để 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 st dụng

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

các loại xe tải cở trung bình, cở lớn các xe chuyên dùng Các công trình

nghiên cứu chỉ tập trung vào xây dựng hệ thống định mức kinh tế kỹ thuật đối

với các loại máy, có ít các công trình nghiên cứu về các đặc tính động lực hoc

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

cứu về độ ồn 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 động

trên các địa hình và các điều kiện làm việc khác nhau chưa được đề cập nhiều

Có thể ké ra một số công trình nghiên cứu về đao động ôtô, máy kéo ở nước

thống, it bám và trượt của bộ ly hợp cũng như các bánh xe với mặt

đường, tính chất biển đổi mô men quay, tốc độ quay và mô men quán tinh của

hệ thống truyền lực Công trình trên mới chỉ xem xét các tác động của các yếu

tố tới hệ thống truyền lực, chưa quan tâm một cách đầy đủ các yếu tố ảnh

hưởng tới sự chuyển động của liên hợp máy nói chung.

Công trình nghiên cứu của GS.TS Nguyễn Hữu Cin và các cộng sự[4], cho thấy: Tinh êm dịu trong chuyển động của ôtô máy kéo được đánh giáqua các chỉ tiêu: Tần số dao động thích hợp, gia tốc dao động thích hợp, thờigian tác động của dao động Trong chuyển động, ôtô máy kéo dao động theo

các phường: Thing đứng (OZ), phương ngang (OX), phương dọc máy (OY),

các dao động theo phương thẳng đứng ảnh hưởng chính đến con người; theo

phương ngang, phương dọc ảnh hưởng không đáng kể, có thể bỏ qua.

ThS Nguyễn Hồng Quang [29], đã nghiên cứu dao động của máy kéo.Shibaura với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nữa lết

Th.§ Lưu Văn Hưng [20], đã nghiên cứu dao động của ro moóc một

trục chờ gỗ khi lắp thêm bộ phận đàn hồi có giảm chắn giữa khung và trục

bánh xe.

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

và xuất hiện trong những năm gin đây [2] [27] Các công trình này là nại

cứu trong phạm vi hẹp nhằm xác định anh hưởng của rung xóc tới sức khỏe

của người lái và bước đầu đặt ra một số biện pháp chống rung cho người láinhư cải tiến ghế chống rung Tuy nhiên các tác giá mới xem xét dao động của

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

Năm 2010, Tô Quốc Huy thực hiện đề tài Nghiên cứu giải pháp giảm

xốc cho người li xe tải xích cao xu MST ~ 600 vào vận chuyển gỗ trên đường

lâm nghiệp [19]

Một số công trình nghiên cứu thiết kế giảm rung [25] [27] đã dựa trên

cơ sở các sổ liệu về dao động con người, chon sơ bộ các (hông số chủ yếuKhối lượng người - ghế, độ cứng lò xo, hệ số cản và tính toán theo điều kiệncho phép về biên độ dịch chuyển

Th.S Huỳnh Quốc Hội [22

dọc của 6 tô ở vận tốc cao

] đã nghiên cứu về quá trình lắc ngang, lắc

Th.S Hoàng Gia Thắng [31] đã nghiên cứu dao động trong mặt phẳngthing đứng của toa xe khách bốn trục hai hệ lò xo khi qua mỗi nối ray

Năm 2002 TS Lê Minh Lư [26] 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 daođộng thẳng đứng của máy kéo, của cầu trước, cầu sau và ghế ngồi có tính đếnnhững đặc điểm riêng của hệ như liên kết một chiều giữa bánh xe và mặtđường, đặc trưng phi tuyến của các phan tir dan hồi Công trình đã nghiên cứu.một cách khá đầy đủ các dang dao động của máy kéo có tính đến đặc trưngphi tuyến của các phần tử đàn hồi trong trường hợp kích động mặt đường làcác hàm ngẫu nhiên và xác định Tuy nhiên công trình

mới chỉ nghiên cứu trong trường hợp máy kéo di chuyển độc lập mà chưa

tính đến dao động của máy kéo trong trường hợp kéo tải

Nam 2010 TS.Trin Việt Hà [15] đã nghiên cứu ảnh hưởng của một síthông số đến độ êm địu chuyển động của ô tô khách được đóng mới ở Việt

Nam, Luận án đã xây dựng được mô hình dao động phủ 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 ôtô khách đóng mới tại Việt Nam

và đã thí nghiệm xác định các chỉ tiều êm dịu chuyển động trong phòng thí nghiệm và trên đường thử nghiệm có biên dạng hình sin cho xe ôtô đã được

khảo sit

ThS Lê Thị Minh Vượng [34], bằng lý thuyết và thực nghiệm đã

nghiên cứu dao động của xe chữa cháy rừng da 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

chưa đề cập tới mô hình dao động của xe khi đang thực hiện nhiệm vụ chữa

chấy.

Th.S Nguyễn Văn Huệ [18], đã nghiên cứu giải pháp nâng cao độ êmđịu chuyển động của máy kéo MTZ ~ 82 khi kéo ro mode chờ gỗ

Th$ Dương Dinh Phú [28] nghiên cứu cải tiến bộ phận treo của xe

UAZ dé nâng cao độ êm địu chuyển động trên đường lâm nghiệp.

Các công trình nghiên cứu trên đã góp phần đóng góp rất tích cực cho

các hoạt động sản xuất nông nghiệp ở nước ta Đồng 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, may

kéo hoặc liên hợp máy phục vụ cho sản xuất ở trong nước, các nhà khoa học

nước ta đã có nhiễu công trình nghiên cứu để cải tiền 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 hoạt động khai thác thường diễn ratrong rừng tượng khai thác là gỗ, các phương tiện vận xuất gỗ chủ yếu làmáy 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 dụng, sử dụng không kinh tế Thay vào đó để vận chuyển gỗ rừngtrồng người ta thường sử dụng các loại xe tai trung bình, xe tải lớn nhưHYUNDAI, THACO, HINO đặc biệt là các loại xe tải cỡ trung bình được

nhập khâu tir Han quốc và các hãng liên doanh nước ngoải và được đóng mới

tại Việt Nam như Hyundai, Thaco, Trường Hải, Đông Phong, Cửu Long.

phin nào đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong việc vận chuyển hàng hoá.nói chung và vận chuyển gỗ nói riêng

Nhìn chung các công trình nghiên cứu về êm dịu chuyển động của 616,

máy kéo trong vận xuất và vận chuyển gỗ ở Việt Nam chưa nhiều, nhưngnhững kết quả nghiên cứu đó có ý nghĩa lớn cho việc hoản 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 ot 6, máy kéo

1.3.1 Các bộ phận của hệ thẳng treo trên ôtô, 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

vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm địu”, hạn chế tới mức có thé chấp.nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như lắcngang, lắc doc và truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳngđứng, lực dọc và lực bên Do đó cần có độ cứng thích hợp dé xe chuyển động

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

biên độ lớn Tinh 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 thống treo thường dùng trên 6t6, máy kéo có các,

xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cầu gọn nên

tiết kiệm không gian và cho phép hạ thấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc

độ.

Nhược điểm: Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có nội ma sát như

nhíp nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo dé dap tắt nhanh dao

động.

Ld xo dùng cho các loại xe ôtô du lịch, xe tải nhỏ, xe khách có các loại

lò xo như 16 xo trụ, lồ xo côn, (hình 1.3).

Hình 1.3: Lò xo trụ dùng trong hệ thẳng treo

Loại nhịp: Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh én định, đơn

giản rẻ tiền, đễ chăm sóc bảo dưỡng nhưng lại có nhược điểm là khối lượnglớn, thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc

bánh sẽ thay

độ và sự ôn định khi xe chuyển động, mặt khác khi một

bánh bi nâng lên làm phát sinh lực ngang và tính chất bám đường kém và dễ

bị trượt ngang Loại bó nip (hình 1.4) và đệm cao su (hình 1.5) được dùng,

hầu hết trên các loại ôtô, máy kéo

có trọng lượng phan lớn được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, ö tô vận

tải và đoàn xe Loại này có thé tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treobằng cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần từ đàn hồi Giảm độcứng của hệ thống treo sẽ lầm cho độ êm địu chuyển động tốt hơn

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

Giảm và dap tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nềnđường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hỏi và tăng tinh

tiện nghĩ cho người sử dụng,

Đảm bảo dao động của phần không treo (uasprung) ở mức độ nhỏnhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường đảm bảo tính nănglái và tăng tốc cũng như chuyển động an toàn

Nang cao các tính chat chuyên động của xe như kha năng tăng tốc, khả.năng an toàn khi chuyên động

Dé dap tất các dao động của xe khi chuyên động giảm chắn sẽ biến đôi

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 chắn ống thuỷ lực có tácdụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp, (hình 1.7)

roy

du tạo bộ phận giảm chấn thường dùng trên ôtô, máy kéo Hình L7:

Loại 1g nhún giảm chấn thuỷ - khí (hình 1.8) được dùng trên một s

xe ôtô hiện đại, có giá thành cao, vận hành phức tap, lại thêm hệ thông nénkhí cao áp rit đắt đỏ, nên hầu như không được phổ biển Đây là tổng hợp của

lò xo dan hồi có giảm chan cùng với 16 xo khí thủy lực, trong hệ thống nay,Piston của phin dan hồi cũng như trục của nó đồng thời là trục của bộ giảmchắn Phần lò xo khí nằm trong một khối cầu bao bọc bởi một mảng cao suđặc biệt Phần tích trữ khí cùng với không gian mặt trên của Piston được nối

với nhau bởi 1 đường ống thủy lực.

Hinh 1.8: Câu tạo bộ phan giảm chắn thuỷ - khí đùng trên ôtô hiện dai

* Bộ phận định và in hướng

Hình 1.9: Thanh én định và các đòn dẫn hướng trong cơ cấu treo

Thanh én định: có tác dung khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thing đứng

đã lên bánh xe nhằm san bet tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu.chịu tải ít hơn, Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U, một đầu chữ U đượcnối với phần không được treo, còn dau kia được nỗi với thân vỏ xe, các đầunối nay dùng 6 đỡ bằng cao su,( hình 1.5)

Bộ phận dẫn hướng: có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và các

momen từ bánh xe lên khung hoặc thân xe, (hình 1.9).

* Mot số kiễu bố trí hệ thông treo trong ôtô, máy kéo

Trong cấu tạo ôtô, xe máy có rất nhiều kiểu bổ trí hệ thông treo Tuy nhiênngày nay người ta thường sử dụng các cách bổ trí như sau:

Hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.10) các bánh xe được đặt trên mộtdầm cầu liền, bộ phận giảm chắn va đản hồi đặt giữa thùng xe và dim cầuliền đó Do đó sự dịch chuyên của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ

gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia

Hình 1.10: Hệ thống treo phụ thuộc dùng lá nhíp

Hệ treo độc lập hai đòn dọc là hệ treo mà mỗi bên có một din doc

(hình 1.11) Các đòn doc thường được bồ trí song song sát hai bên bánh xe

Một đầu của đòn dọc được gắn cổ định với moayơ bánh xe, đầu còn lại liên

kết bản lễ

với khung hoặc đầm ôtô Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc vakhung Đòn đọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc, và là bộ phận dẫn

hướng Do phải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có độ cứng vũng.

tối.

Hinh 1.11: Hệ thông treo độc lập dùng lồ xo và 2 don doc

Hệ treo độc lập hai đòn ngang: Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang (hình

1.12) 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 vay cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phậnhướng, kết cấu chắc chắn đảm bảo truyền lực

Hình 1.12: Hệ thẳng treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn ngang:

Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn chéo (hình 1.13) là

mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang và hệ treo đòn đọc.

is ““ 6

1-Dầm cầu; 2- Bin chéo; 3-truyén lực chỉnh

Hinh 1.13: Hệ thống treo độc lập dùng lò xo và 2 đòn chéo

Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điểm của hai hệ

treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng Đặc điểm của hệ

treo này là đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đồn chéo.

trên bánh xe.

1.3.2 Đặc trưng các phần tử đàn hôi của hệ thông treo trên ôtô, máy kéo

Khi nghiên cứu sự chuyên động êm địu của 6t6 người ta phân biệt các

phan tử sau đây xét về mặt cầu trúc:

~ Phần trên lò xo: Tắt cả các cụm máy, chỉ tiết máy có trọng lượng tác.dụng lên lò xo, được thay thế bằng một khối lượng và các mô men quán tínhcủa khối lượng đối với các trục quán tính trung tâm

- Phần dưới lò xo: Tắt cả các cụm máy, chỉ tiết máy có trọng lượng.

không tác dụng lên lò xo, được thay thé bằng một khối lượng tập trung

- Bộ phận treo là bộ phận dé truyền lực và các kích động của map 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 dan hồi đảm báo cho xe tiếp xúc én định với mặtđường và giảm bớt tác động động lực học của các mip mô mặt đường đến

ôtô

Trong thực tế, bản thân mỗi bộ phận cũng không phải là vật thể tuyệtđối cứng, tuy nhiên các biển dang đàn hồi của chúng ảnh hưởng tới độ emm.dịu của xe ôtô so với ảnh hưởng của các phần tử đản lò xo trong hệ thống.treo, din hồi của bánh xe là không đáng kể Vì vậy trong nghiên cứu lýthuyết và thực nghiệm phần trên của lò xo được xem như một vật thé cứng,tuyệt đối Các đặc trưng cơ bản của nó là khối lượng, các mô men quán tỉnhcủa khối lượng đối với các trục quán tính chính trung tâm Các chuyên vị là

chuyển vị thẳng đứng của trọng tâm, chuyển vị góc của nó quanh các trục

‘quan tính chính trung tâm

Khi nghiên cứu về độ chạy êm của xe ôtô, qui ước bỏ qua các biếndạng và liên kết giữa các phần tử của phần dưới 16 so và coi phần dưới lò so

là một chất điểm (Khôi lượng tập trung ở một điểm) tập trung ở tâm bánh xe.Như vậy chuyển vị của phin dưới lò xo sẽ tương ứng với chuyển vị thang

đứng của tâm trục bánh xe

Các tác động động học do các map mô mặt đường gây ra tác động lên

phan trên lò xo thông qua hệ thống treo của ôtô Hệ thống nay gồm các phầntir đàn hồi (lò xo), bộ đập 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 ôtô được gọi li các đặc trưng của hệ thong treo

Phan tir cơ bản trong hệ thống treo là phan tử đản hồi dùng đẻ giảmcác tác động động lực học do mip mô mặt đường gây ra cho phần trên lò xo.Đặc tính cơ bản của phan tử đàn hồi (lò xo) là hệ thức giữa lực và biến dạng

của nó do lực đó gây ra theo phương nghiên cứu.

DO thị diễn ta sự liên hệ giữa lực đàn hồi (Pq) và biến dang ö gọi lađường đặc tinh của phần tir đàn hỏi (lò xo) Tốc độ gia tăng của Pay khi biến

dang tăng được gọi là độ cứng của của lò xo Cy, hình (1-14)

Ta có 2-4)

Trong 46 œ ~ Độ nghiêng của tgp tuyển với đường đặc tính 15 xo tại điểm

ứng với biển dang 5:

Pa

9 6Hình 1.15: Đường đặc tính lồ xo khi tăng và giảm tải

a b- đường đặc tinh động lực học khi tăng và giảm tai;

e,d- đường đặc tính h khi tăng và giảm tải;

Do những hao tổn bên trong (ma sát trong, tổn hao nhiệt ) đường,đặc tinh đàn hồi của lồ xo Pa (ð) khi tăng tải và giảm tải là không trùng nhau.

và tạo thành một đường cong trễ khép kín (hình 1-15) Khi đó độ cứng lò xo

được xác định từ đường trung bình giữa đường cong tăng tải và giảm tải (đường nét đứt)

Đường đặc tinh của một số phần tử đàn hồi (khí hay thủy khí) phụthuộc rõ rệt vào tốc độ biến dạng Do đó người ta còn phân biệt các đặc tínhtĩnh và động lực học Đường đặc tính tĩnh được xây dựng khi tốc độ biếndạng lớn, nhiệt lượng xuất hiện không kịp tỏa ra môi trường xung quanh do

đó độ cứng động lực học lớn hơn độ cứng tĩnh.

Người ta phân biệt độ cứng của phần tử din hồi theo hai dạng tuyếntính và phi tuyến Phần tử đàn hồi có độ cứng không đổi có đặc trưng tuyếntính Nêu độ cứng của nó phụ thuộc vào giá trị của biến dang thi đó là phân

tử đàn hồi có đặc trưng phi tuyến

‘Vat liệu chế tạo các phần tử đàn hồi có nhiều loại khác nhau: Kim loại(lò xo lá, lò xo xoắn ốc trụ ), cao su, khí đường đặc tính của phan tử dinhồi là kim loại gần đúng với đường thing hơn (tuyến tính) Các loại còn lại

có đường đặc tính là đường cong (đặc trưng phi tuyển).

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

‘Tinh êm dịu chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của ô

tô, in động phụ thuộc vào kết cấu xe và trước hếtáy kéo Tinh êm dju chu)

là hệ thống treo, phụ thuộc vào cường độ kích động và cuối cùng là kỹ thuật

lá xe.

Để đánh giá tính êm địu chuyên động của 6 tô, máy máy kéo ta thường dùng một số chỉ tiêu như: tin số dao động, gia tốc dao động va độ êm dịu,

1.4.1 Tân số dao động riêng.

Tần số dao động riêng của một hệ dao động (bao gồm 01 khối lượngđặt trên 01 lò xo) được hiểu là số dao động của hệ trong một phút (dao

động/phút, hoặc trong một giây (1⁄s tương ứng với 01H2)

1.4.2 Gia tắc dao dong

Gia tốc dao động riêng là một chỉ tiêu quan trọng, nó kể đến anhhưởng đồng thời của biên độ va tần số dao động Chúng ta biết rằng daođộng tự do tit din chỉ tin tại trong một chu kỳ, do vậy việc xác định gia tốc

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

1.4.3 Chỉ tiêu về độ ôm dịu

Hệ số êm dịu K được đưa ra do tập thẻ ác kỹ sư Đức (VDI), tác giả

cho rằng cảm giác con người khi chịu dao động phụ thuộc vào hệ số

dịu chuyển động K Nếu K = const thi cảm giác khi chịu dao động sẽ không

thay đổi Hệ số K phụ thuộc vào tin số dao động Q, gia tốc dao động (khi ©

< 5HZ) hoặc theo vận tốc dao động (khi © > 15 Hz) và phụ thuộc vào hướng.dao động đối với trục thân con người (theo phương thing đứng và phương:ngang) và phụ thuộc vào thời gian tác động của chúng lên cơ thé,

Hệ số 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 đây [4]:

‡ - Gia tốc dao động (mi

máy kéo cảng cao Giá trị K = 0,1 tương ứng với ngưỡng kích thích Khi di

lâu trên xe, cho phép K = 10 - 25, còn khi đi ngắn hoặc trên xe tự hành K =

25 - 63 [4].

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

Ta có thể hiểu phương pháp nghiề cứu dao động ôtô, máy kéo chính

1à phương pháp lập và xử lý mô hình toán mô tả dao động của các khối lượng trong cơ hệ.

Thông thường người ta lập mô hình toán mô tả địch 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 phần tử hữu hạn, phương pháp Dalambe, phương pháp áp dụng phương trình Lagranger loại IL

1.5.1 Phương pháp phân tử hữu han,

Phuong pháp phần tử hữu hạn [32] (Finite Element Method - FEM) làmột phương pháp gần đúng để giải một số lớp bài toán biên Theo phươngpháp phần tử hữu hạn, trong cơ học, vật thé được chia thành những phần tửnhỏ có kích thước hữu hạn, liên kết với nhau tại một số hữu hạn các điểm.trên biên (gọi là các điểm nat) Các đại lượng cần tìm ở nút sẽ là dn số của

bai toán (gọi là các an số mit) Tải trọng trên các phần tử cũng được đưa ve

một bai toán biên trong miễn W, bằng phép tam giác phân, tachia thành một số hữu hạn các miền con W, (j = 1 n) sao cho hai miền conbit ki không giao nhau và chỉ có thể chung nhau đính hoặc các cạnh Mỗimiễn con W, được gọi là một phan tử hữu han

Người ta tìm nghiệm xắp xi của bài toán biên ban đầu trong một không.gian hữu han chiều các hàm số thoả mãn điều kiện khả vi nhất định trên toànmiền W và hạn chế của chúng trên từng phần tử hữu hạn Wj là các đa thức

Có thé chon cơ sở của không gian này gồm các hàm số wa(), YalX) có gidtrị trong một số hữu hạn phan tử hữu hạn W; ở gần nhau Nghiệm xắp xi của.bai toán ban đầu được tìm dưới dạng c;i(x) + + cws(x) trong đó các cy làcác số cần tìm Thông thường người ta đưa việc tìm các cụ về việc giải mot

phương trình đại số với ma trận thưa (chỉ có các phần tử trên đường chéo

chính và trên một số đường song song sát với đường chéo chính là kháckhông) nên dễ giải Có thé lay cạnh của các phần tử hữu hạn là đường thắng.hoặc đường cong để xấp xi các miền có dang hình học phức tạp Phương.pháp phần tử hữu hạn có thé dùng dé giải gần đúng các bai toán biên tuyếntính, phi tuyến va các bắt phương trình

1.5.2 Phương pháp sit dụng nguyên lý Dalambe:

“Theo nguyên lý Dalambe, bài toán động lực học hệ dao động sẽ đưa về bai toán tĩnh 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 tinh tác dụng lên hệ khảo sát Khi đó, các phan tử của hệ dao

động sẽ được tách độc lập va đặt ngoại lục cân bằng ở trang thai 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

đao động Phương pháp này được dùng khi hệ dao động đơn giản

1.5.3 Phương pháp sic dụng phương trình Lagranger loại I.

Phuong trình Lagranger hang II có dạng tổng quát như sau:

( »

4 Z) Xu G1 Qo aayaaa) 0,” 04, ` đà,

Trong đó: 'T - him động năng của hi

TI hàm thé năng của hệ:

© - him hao tin của hệ;

4, ~ các toa độ suy rộng +m);

Ø - lực suy rộng tương ứng với toa độ suy rộng thi.

Sau khi tìm được các ham động năng, thé năng, năng lượng hao tán va

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

vi phân trong hệ tỷ lệ thuận với số lượng của các khối lượng qui đổi trong

mô hình Bằng phương pháp giải tích, một hệ phương trình vi phân luôn luôn

có thể biến đổi được về một phương trình vi phân bậc cao với số bậc phụthuộc vào số phương trình vi phân trong hệ

Việc lựa chọn phương pháp này hay phương pháp khác phụ thuộc vào.

mô hình cơ học của cơ hệ Trong đó, đổi với các cơ hệ hôlônôm, giữ và dừng

(là cơ hệ có các điều kiện rằng buộc được mô tả bằng những phương trình

liên kết và trong phương trình liên kết không chứa các yêu tổ vận tốc và thời gian [12] người ta thường sử dụng phương pháp áp dụng phương trình Lagranger loại ID.

Cie 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, phương trình vi phân đã lập được Trong những trường hợp phương trình vi phân không quá phúc tạp, người ta thưởng tu tiên sử dụng phương pháp giải

tích để giải các phương trình vi phân

Tuy nhiên, nếu lập mô hình cơ học của hệ dưới dang cảng nhiều cáckhối lượng qui đổi, sẽ đồng nghĩa với việc nhận được một phương trình vi

phân có số bậc cảng cao; dẫn đến, việc giải và mô phỏng phương trình vi

phân sẽ trở lên khó khăn hơn rất nhiều Ngày này, với sự trợ giúp của máytính điện tử đã khắc phục được vấn đề khó khăn nêu trên Các hệ chươngtrình 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 phổbiến hơn cả là: Mathematica, Maple, Mathcad va Matlab & Simulink

1.6.1 Phần mềm Mathematica

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

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

nảy là đưa vào sử dụng cho các ngành khoa học vật lý, công nghệ và toán học, nhưng cùng với thời gian Mathematica trở thành phần mém quan trọng

trong nhiều lĩnh vực khoa học khác Trong công nghệ ngày nay người ta đã

sử dung Mathematica trong công tác thiết kế [51]

1.6.2 Phần mém Maple

Voi Maple người dùng có thể nhập biểu thức toán học theo các ký hiệu

toán học truyền thống Có thé dễ dàng tạo ra những giao diện người dùng tùy,chọn Maple hỗ trợ cho cả tinh 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, các chương trình con NAG đã được mở rộng dé cho phép độ chính xác

ngẫu nhiên lớn Maple cũng có một ngôn ngữ lập trình cấp cao đầy đủ

Uu điểm của Maple là giải phương trình vi phân, phương trình đạo.

hàm riêng, vẽ dé thị trong không gian 2 chiều, 3 chiều [13]

1.6.3 Phần mềm Mathcad

MATHCAD là một loại chương trình xử lý toán học được áp dung ritrong rãi trên thé giới hiện nay Nó hỗ trợ cho việc sử dụng máy tinh làm công

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

như các công thức tinh một cách trờng minh Ngoài ra cũng có thé lập trình trên MATHCAD như một ngôn nhữ lập trình bậc cao.

MATHCAD có thể thay thể cho các bảng tính EXCEL trong việc diễn

at các bảng tính thiết kế đối tượng cơ khí hay xây dựng Mặt khác, phần đồhọa thể hiện rõ rang và đa dang hơn Đặc biệt những tính toán phức tạp như.giải phương trình vi phân, các phép toán ma trận, giải các bài toán số phức,các bài toán tối ưu hóa đều rõ ring [12]

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 phố 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 mụcđích mồ hình hóa, mô phòng và khảo sát các hệ thống động học Mô hình đồhọa trên man hình Simulinhk cho phép thé hiện hệ thống dưới dạng sơ đồ tín

hiệu và các khối chức năng quen thuộc [30]

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 lýthuyết, để kiểm tra tính đúng đắn và độ tin cậy của mô hình người ta thườngphải tiến hành thực nghiệm Trong thực nghiệm, người ta sẽ tiến hành cácphép do dé xác định các thông số thực và qui luật biển đổi thực của chúng