nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chăm sóc rừng làm việc trên đất dốc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP –––––––––––***––––––––––– TÔ QUỐC HUY NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KÉO BÁM VÀ ỔN ĐỊNH CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO BÁNH HƠI VỚI CÀY

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP –––––––––––***–––––––––––

TÔ QUỐC HUY

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KÉO BÁM VÀ ỔN ĐỊNH CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO BÁNH HƠI VỚI CÀY CHĂM SÓC RỪNG

165Wednesday, June 12, 20246:27:17 PM6:27:17 PM165Wednesday, June 12, 20246:27:17 PM6:27:17 PM165Wednesday, June 12, 20246:27:17 PM6:27:17 PM

Nghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat doc

Nghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docNghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat doc

165Nghien cuu kha nang keo bam va on dinh cua lien hop may keo banh hoi voi cay cham soc rung lam viec tren dat docWednesday, June 12, 2024

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP –––––––––––***–––––––––––

TÔ QUỐC HUY

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KÉO BÁM VÀ ỔN ĐỊNH CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO BÁNH HƠI VỚI CÀY CHĂM SÓC RỪNG

LÀM VIỆC TRÊN ĐẤT DỐC

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 9.52.01.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1 PGS.TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU 2 TS ĐOÀN VĂN THU

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi, các số liệu, kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án này là trung thực và chưa từng được công bố ở bất kỳ công trình nghiên cứu khoa học nào khác

Hà Nội, ngày 19 tháng 5 năm 2021

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin trân trọng cảm ơn ban lãnh đạo, tập thể cán bộ phòng Đào tạo sau Đại học; các quý thầy cô thuộc Khoa Cơ điện và Công trình của trường Đại học Lâm nghiệp; cảm ơn Ban Khoa học, Đào tạo và Hợp tác quốc tế thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện cho phép tôi tham gia học tập và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu hoàn thành luận án tiến sĩ

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu và TS Đoàn Văn Thu đã định hướng nghiên cứu, tận tình chỉ bảo với sự tận tâm, trách nhiệm cao nhất và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu hoàn thiện luận án này

Trân trọng cảm ơn các nhà khoa học thuộc câu lạc bộ Cơ khí động lực, các nhà khoa học chuyên ngành cơ khí động lực của Trường Đại học Lâm nghiệp; Học viện Nông nghiệp Việt Nam; Học viện Kỹ thuật quân sự; Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; Trường Đại học Giao thông vận tải; Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, … đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận án

Trân trọng cảm ơn các bạn bè đồng nghiệp, đặc biệt là các thành viên trong gia đình đã tạo điều kiện giúp đỡ, ủng hộ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Trang 5

MỤC LỤC

Lời cam đoan I Lời cảm ơn II Mục lục III Danh mục các từ ký hiệu và từ viết tắt VII Danh mục các bảng biểu XI Danh mục các hình và đồ thị XII

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 6

1.1.Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng 6

1.1.1 Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng trên thế giới 6

1.1.2 Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng ở Việt Nam 10

1.1.2.1 Đặc điểm rừng trồng và những yêu cầu kỹ thuật làm đất trồng chăm sóc rừng 10

1.1.2.2 Những nghiên cứu về cơ giới trồng, chăm sóc rừng ở Việt Nam 13

1.2.Tình hình nghiên cứu tính chất kéo, bám của máy kéo trong sản xuất nông lâm nghiệp 16

1.2.1 Tính chất kéo bám của máy kéo trên đất dốc 16

1.2.2 Nghiên cứu về tính chất kéo bám của máy kéo trong sản xuất nông lâm nghiệp 19

1.3 Tình hình nghiên cứu về ổn định của ô tô, máy kéo trong sản xuất nông lâm nghiệp 25

1.3.1 Khả năng ổn định của máy kéo khi làm việc trên đất dốc 25

1.3.1.1 Tính ổn định tĩnh dọc của máy kéo trên đất dốc 26

1.3.1.2 Tính ổn định dọc của máy kéo khi làm việc trên đất dốc: 28

1.3.1.3 Ổn định của máy kéo bánh hơi khi làm việc với máy công tác treo 29

1.3.1.4 Tính ổn định của máy kéo khi bánh chủ động bị nên chặt 30 123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com 1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM

Trang 6

1.3.1.5 Tính ổn định ngang tĩnh của máy kéo 32

1.3.1.6 Ổn định trượt ngang, lệch hướng của máy kéo khi chuyển động 33

1.3.1.7 Tính ổn định của máy kéo làm việc trên địa hình mấp mô: 34

1.3.1.8 Ổn định ngang của máy kéo khi quay vòng: 35

1.3.2.Nghiên cứu về ổn định của ô tô, máy kéo trong nông lâm nghiệp 36

1.4 Đối tượng, mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu của luận án 39

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 39

1.4.2 Mục tiêu nghiên cứu 40

1.4.3 Nội dung nghiên cứu 41

1.4.4 Phương pháp nghiên cứu 41

1.4.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 41

1.4.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 42

1.5 Kết luận chương 1 43

Chương 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA LHM CÀY CHẢO KHI LÀM VIỆC TRÊN DỐC NGANG 45

2.1 Xây dựng mô hình nghiên cứu động lực học kéo của LHM cày chảo 45

2.1.1 Phân tích cấu trúc cày chảo 47

2.1.2 Mô hình ổn định hướng chuyển động thẳng của máy kéo bánh hơi trên dốc ngang 48

2.1.3 Phân tích cấu trúc và xây dựng mô hình máy kéo 55

2.1.4 Xây dựng mô hình động lực LHM cày chảo trên dốc ngang 56

2.1.5 Xác định đường đặc tính động cơ 60

2.1.6 Phân tích hệ thống truyền lực của máy kéo 61

2.1.7 Mô hình bánh xe chủ động làm việc trên dốc ngang 63

2.1.8 Tính lực kéo của máy kéo trên dốc ngang 68

2.2 Lập phương trình vi phân chuyển động của LHM 72

2.3 Quan hệ của các chỉ tiêu kéo bám với các chỉ tiêu làm việc của LHM 74

2.3.1 Quan hệ giữa độ trượt với năng suất làm việc 74

2.3.2 Quan hệ giữa độ trượt với chi phí năng lượng riêng của LHM 76

2.4 Kết luận chương II 77 123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com 1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM

Trang 7

Chương 3: KHẢO SÁT MÔ HÌNH VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO

KHẢ NĂNG KÉO BÁM VÀ ỔN ĐỊNH CỦA LHM CÀY CHẢO 78

3.1 Kiểm tra mô hình nghiên cứu lý thuyết 79

3.2 Xây dựng đặc tính kéo bám của máy kéo Yanmar F535D trên dốc ngang 81

3.3 Ảnh hưởng của chế độ sử dụng đến khả năng kéo bám và chỉ tiêu làm việc của LHM… 85

3.3.1 Ảnh hưởng của góc dốc đến hệ số cản lăn và hệ số bám dọc cực đại 85

3.3.2 Ảnh hưởng góc dốc và lực cản đến khả năng kéo bám và chỉ tiêu làm việc của LHM 86

3.3.3 Ảnh hưởng của hệ số bám đến các chỉ tiêu làm việc 87

3.4 Ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến khả năng kéo bám và các chỉ tiêu làm việc của LHM 88

3.4.1 Ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm máy kéo 88

3.4.2 Ảnh hưởng của bề rộng máy kéo 89

3.5 Ảnh hưởng của các thông số kết cấu đến khả năng ổn định của LHM 90

3.6 Giải pháp nâng cao khả năng kéo bám và ổn định của LHM cày chảo 92

3.7 Khảo sát khả năng kéo bám của LHM trước và sau cải tiến HTDĐ 94

3.8 Kết luận chương 3: 98

Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 100

4.1 Nội dung nghiên cứu thực nghiệm 100

4.2 Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm 101

4.3 Thiết bị và phương pháp thí nghiệm 102

4.3.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị đo 102

4.3.2 Thiết bị thu thập, khuếch đại tín hiệu và chuyển đổi A/D 103

4.3.3 Phần mềm sử dụng trong thí nghiệm 104

4.3.4 Xác định hệ số cản lăn và hệ số bám của máy kéo 106

4.3.5 Xác định phản lực pháp tuyến và góc dốc tức thời 108

4.3.6 Xác định lực kéo cày chăm sóc rừng 111

4.3.7 Xác định gia tốc LHM cày chăm sóc rừng theo phương chuyển động 113 4.3.8 Xác định số vòng quay của bánh xe chủ động và độ trượt LHM 114 1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM

Trang 8

4.3.9 Phương pháp xác định năng suất và hiệu suất làm việc của LHM 116

4.5.7 So sánh kết quả nghiên cứu thực nghiệm với lý thuyết 127

Trang 9

DANH MỤC CÁC TỪ KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

5 g m/s2 Gia tốc trọng trường 6 x m/s2 Gia tốc liên hợp máy

9 Gk N Phần trọng lượng của máy kéo phân bố trên bánh xe chủ động

10 Mk Nm Mô men chủ động của cầu sau

12 MCe Nm Mô men cản trên trục động cơ 13 Mkt Nm Mô men của bánh xe phía trên dốc 14 Mkd Nm Mô men của bánh xe phía dưới dốc

16 Pk N Lực chủ động của cầu sau máy kéo

P N Lực chủ động của bánh xe phía trên của cầu sau

P N Lực chủ động của bánh xe phía dưới của cầu sau

P N Lực cản lăn của bánh xe phía trên của cầu trước 1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM

Trang 10

21 1

P N Lực cản lăn của bánh xe phía dưới của cầu trước

22 Pft2, N Lực cản lăn của bánh xe phía trên của cầu sau

P N Lực cản lăn của bánh xe phía dưới của cầu sau 24 Pf1 N Lực cản lăn của cầu trước máy kéo

25 Pf2 N Lực cản lăn của cầu sau máy kéo 26 PC N Lực cản chuyển động của cày 27 m x2 N Lực cản quán tính của cày chảo

28 Z1 N Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác động lên cầu trước máy kéo

29 Z2 N Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác động lên cầu sau máy kéo

Trang 11

44 do Độ Góc ổn định giới hạn khi máy kéo di chuyển

trên địa hình mấp mô 45 ne v/ph Tốc độ quay của động cơ 46 nk v/ph Tốc độ quay của vỏ vi sai

47 nkt v/ph Tốc độ quay của bánh xe phía trên dốc 48 nkd v/ph Tốc độ quay của của bánh xe phía dưới dốc; 49 iT - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực

Trang 12

 % Độ trượt bánh xe phía dưới máy kéo

65 Jk kgm2 Mô men quán tính của bánh xe 66 rk m Bán kính của bánh xe chủ động 67  Rad/s Vận tốc góc của bánh xe

68 V km/h Vận tốc tính tiến của trục bánh xe 69 Vlt km/h Vận tốc lý thuyết của liên hợp máy 70 Vtt km/h Vận tốc thực tế của liên hợp máy

71 L m Khoảng cách cầu trước và sau máy kéo 72 hT m Chiều cao móc máy công tác

74 Bc m Bề rộng làm việc của cày

75 S m Quãng đường di chuyển của máy kéo theo phương x

76 Wh ha/h Năng suất liên hợp máy cày chảo 77 CNe kW/ha Chi phí năng lượng riêng

1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM

Trang 13

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Sinh trưởng và phát triển một số rừng trồng chính ở miền Bắc 11

Bảng 1.2 Độ ổn định của máy kéo trên sườn dốc ở miền Bắc 38

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của cày chảo chăm sóc rừng trồng 40

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát xác định chỉ tiêu kéo bám và các chỉ tiêu làm việc của LHM với hệ thống di động cải tiến 96

Bảng 3.2 Giá trị góc giới hạn ổn định của máy kéo với kết cấu mới 98

Bảng 4.1 Giá trị đo xác định hệ số cản lăn của máy kéo Yanmar F535D 118

Bảng 4.2 Giá trị đo xác định hệ số bám của máy kéo Yanmar F535 119

Bảng 4.3 Giá trị đo phản lực pháp tuyến bánh xe 119

Bảng 4.4 Lực cản cày, vận tốc hệ số cản riêng tương ứng với độ cày sâu hc = 0,075 m và hc = 0,1 m 122

Bảng 4.5 Chỉ tiêu làm việc của LHM tại ở các độ dốc khác nhau 1251652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM

Trang 14

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Một số loại máy kéo đất dốc có khung tự cân bằng 7

Hình 1.2 LHM cày ngầm và LHM cày đĩa tại Autralia 8

Hình 1.3 Cày không lật và cày chảo 2 dãy 15

Hình 1.4 Đường đặc tính kéo của máy kéo bánh hơi dùng hộp số cơ học 16

Hình 1.5 Sơ đồ xây dựng đường cong trượt máy kéo trên dốc ngang 18

Hình 1.6 Tính chất kéo bám của bộ phận di động 18

Hình 1.7 Mô hình toán học ba chiều của máy kéo đi qua chướng ngại vật trên sườn dốc 21

Hình 1.8 Quan hệ ứng suất tiếp  và biến dạng dọc j của đất nền 23

Hình 1 9 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên máy kéo khi đứng trên dốc 26

Hình 1.10 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên LHM khi di chuyển lên dốc 28

Hình 1.11 Sơ đồ LHM kéo bánh với cày treo khi di chuyển trên dốc 29

Hình 1.12 Sơ đồ máy kéo bị lật khi bánh chủ động bị nêm chặt 31

Hình 1.13 Sơ đồ lực tác dụng lên máy kéo khi đứng yên trên dốc ngang 32

Hình 1.14 Mô hình tính ổn định trượt ngang của máy kéo 33

Hình 1.15 Sơ đồ máy kéo khi một bánh rơi đột ngột xuống rãnh 35

Hình 1.16 Sơ đồ xác định góc nghiêng giới hạn khi máy kéo quay vòng lên dốc 35

Hình 2.1 Sơ đồ khối của mô hình LHM cày chảo chăm sóc rừng 45

Hình 2.2 Hình ảnh cày chảo 2 dãy và máy kéo Yanmar F535D 47

Hình 2.3 Mô hình hóa cày chảo 47

Hình 2.4 Mô hình bánh xe chuyển động lệch trên đường đồng mức 49

Hình 2.5 Mô hình máy kéo chuyển động ngang dốc theo đường đồng mức 50

Hình 2.6 Mô hình máy kéo chuyển động ổn định thẳng trên dốc ngang theo đường đồng mức 52

Hình 2.7 Quan hệ giữa hệ số cản lăn và góc dốc ngang 54

Hình 2.8 Mô hình mô tả động lực học LHM cày chảo trên dốc ngang 55

Hình 2.9 Mô hình các lực tác dụng lên máy kéo khi cày ở thế bơi 56

Hình 2 10 Mô hình không gian mô tả động lực học LHM cày chảo làm việc trên dốc ngang 57

Hình 2.11 Mô hình tổng quát LHM cày chảo làm việc trên dốc ngang 581652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM

Trang 15

Hình 2 12 Đường đặc tính ngoài động cơ F535D 60

Hình 2.13 Sơ đồ truyền lực của máy kéo 4x2 61

Hình 2.14 Sơ đồ truyền lực máy kéo tương đương 62

Hình 2.15 Mô hình bánh xe chủ động trên dốc ngang 63

Hình 2.16 Đồ thị quan hệ giữa hệ số bám dọc và bám ngang của bánh xe 66

Hình 2.17 Mô hình xây dựng đặc tính bám của bánh xe trên dốc ngang 66

Hình 2.18 Đặc tính bám theo phương y của bánh xe trên dốc ngang 67

Hình 2.19 Đặc tính bám của bánh xe theo phương đồng mức 68

Hình 2.20 Mô hình xác định lực kéo của bánh xe 69

Hình 2.21 Sơ đồ phân bố mô men và vận tốc trên các bánh xe khi sử dụng cơ cấu vi sai 70

Hình 2.22 Sơ đồ phân bố mô men và vận tốc trên các bánh xe khi khoá vi sai 71Hình 2.23 Đường đặc tính ngoài của động cơ 76

Hình 3.1 Đặc tính lực cản cày 79

Hình 3.2 Phản lực pháp tuyến lên bánh xe cầu sau 80

Hình 3.3 Độ trượt và hiệu suất kéo của máy kéo 80

Hình 3.4 Vận tốc LHM 81

Hình 3.5 Đường đặc tính kéo của máy kéo Yanmar F535D trên đồng bằng 82

Hình 3.6 Đường đặc tính kéo của máy kéo Yanmar F535D trên góc dốc 100 … 83Hình 3.7 Ảnh hưởng của góc dốc, hệ số bám đến độ trượt và hiệu suất kéo 84

Hình 3.8 Ảnh hưởng góc dốc đến hiệu suất kéo cực đại 84

Trang 16

Hình 3.15 Các chỉ tiêu làm việc của máy kéo nguyên bản và cải tiến ở cấp lực

kéo Pc = 4000N, ở góc dốc khác nhau 95

Hình 4 1 Sơ đồ lắp đặt các cảm biến trong thí nghiệm 101

Hình 4 2 Thiết bị đo đa kênh Spider 8 103

Hình 4 3 Sơ đồ kết nối cảm biến với thiết bị đo đa kênh Spider 8, máy tính có sử dụng phần mềm Catman 105

Hình 4.4 Hình ảnh lắp đặt hệ thống đo trên LHM khi thí nghiệm 106

Hình 4 5 Cảm biến đo lực TBX-4T 106

Hình 4 6 Hình ảnh thí nghiệm xác định hệ số bám và hệ số cản lăn 107

Hình 4.7 Hình ảnh dán tenzô điện trở trên cầu trước máy kéo 109

Hình 4.8 Hình ảnh hiệu chuẩn khâu đo phản lực pháp tuyến 109

Hình 4 9 Sơ đồ xác định phản lực pháp tuyến lên máy kéo trên dốc ngang 110

Hình 4.10 Cảm biến đo lực kéo TBX- 1T 111

Hình 4.11 Hình ảnh lắp đầu đo lực để xác định lực kéo cày 112

Hình 4.12 Cảm biến Kisler 113

Hình 4.13 Hình ảnh lắp cảm biến đo số vòng quay bánh xe chủ động 114

Hình 4.14 Sơ đồ động học của cơ cấu vi sai cầu sau 115

Hình 4.15 Giá trị lực kéo thí nghiệm xác định hệ số cản lăn 117

Hình 4.16 Giá trị lực kéo thí nghiệm hệ số bám 118

Hình 4.17 Đồ thị biểu diễn giá trị phản lực pháp tuyến trên bánh xe 120

Hình 4.18 Đồ thị biểu diễn giá trị lực cản cày ở độ sâu hc = 0,075m 121

Hình 4.19 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa hệ số cản cày với vận tốc ứng với độ cày sâu 123

Hình 4.20 Đồ thị biểu diễn giá trị vận tốc của bánh xe chủ động và vận tốc thực tế của LHM 124

Hình 4.21 Đặc tính kéo bám của hệ thống di động 126

Hình 4.22 Quan hệ giữa hiệu suất kéo và độ trượt bằng thực nghiệm 126

Hình 4.23 Đồ thị biểu diễn vận tốc, độ trượt và hiệu suất kéo của LHM tính toán theo lý thuyết và thực nghiệm 127

Hình 4.24 Đồ thị biểu diễn độ sai khác của vận tốc của LHM tính toán theo lý thuyết và đo thực nghiệm 1281652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM1652412066:27:09 PM6:27:09 PM

Trang 17

MỞ ĐẦU

Rừng trồng sản xuất ở nước ta có diện tích lớn, hiện nay là trên 4,3 triệu ha [1], trong đó diện tích đất trồng rừng thâm canh có thể cơ giới hóa được là trên 1,5 triệu ha Hàng năm, có hơn 200 nghìn ha rừng trồng được khai thác và trồng lại Những năm qua, rừng trồng sản xuất đã cung cấp trên 70% nguyên liệu cho công nghiệp chế biến, đưa kim ngạch xuất khẩu đồ gỗ của Việt Nam đạt trên 11 tỷ USD năm 2019 Trong trồng rừng, các khâu làm đất trồng, chăm sóc rừng là những việc nặng nhọc, tốn nhiều năng lượng và bằng lao động thủ công khó đáp ứng được các yêu cầu của sản xuất Áp dụng kỹ thuật cơ giới hóa làm đất trồng, chăm sóc rừng không chỉ thay thế lao động thủ công mà còn là yếu tố quan trọng để cải tạo đất, thâm canh nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả trồng rừng Tuy nhiên, hiện nay việc áp dụng cơ giới hóa các khâu sản xuất trong lâm nghiệp còn nhiều hạn chế, một trong những nguyên nhân đó là thiếu thiết bị cơ giới có khả năng làm việc hiệu quả trên đất dốc của lâm nghiệp

Hệ thống máy kéo đang được sử dụng trong nông lâm nghiệp rất đa dạng, phong phú, các nghiên cứu đã nhận thấy: Máy kéo xích có có tính năng kéo bám, độ ổn định tốt, chỉ phù hợp cho các công việc cần lực kéo lớn; Máy kéo bánh hơi có tính cơ động cao, có khả năng liên hợp và trích truyền công suất đa dạng cho các máy công tác, có thể di chuyển giữa các hàng cây để thực hiện các công việc chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh cho rừng trồng , nhưng khả năng kéo bám và ổn định bị hạn chế khi làm việc trên đất dốc Chính vì vậy, việc nghiên cứu động lực học nói chung kéo bám và ổn định của liên hợp máy (LHM) nói riêng đã được các tác giả thực hiện tại nhiều nước phát triển trên thế giới và ở Việt Nam Tuy nhiên, do tính chất phức tạp của quá trình làm việc của LHM, đặc biệt trên địa hình đất sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam có độ dốc lớn, chia cắt, nên đến nay còn nhiều vấn đề chưa được nghiên cứu

Trang 18

để hoàn thiện Các nghiên cứu gần đây chủ yếu tập trung vào nghiên cứu ổn định của ô tô, máy kéo sử dụng trong vận chuyển lâm sản và hàng hóa đi trên đường Nghiên cứu về LHM kéo bánh hơi canh tác trên đất dốc mới chỉ dừng lại ở việc thiết kế, chế tạo một máy canh tác và đưa vào sử dụng, các LHM này chỉ làm việc hiệu quả trên địa hình tương đối bằng phẳng, độ dốc dưới 100 Chưa có nghiên cứu sâu về động học, động lực học của LHM kéo bánh hơi thực hiện các khâu canh tác nói chung và làm đất chăm sóc rừng nói riêng trên đất dốc phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp ở Việt Nam

Để nâng cao hiệu quả sử dụng và an toàn cho liên hợp máy kéo bánh hơi

làm việc trên đất lâm nghiệp, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chăm sóc rừng làm việc trên đất dốc”

Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được ảnh hưởng của một số yếu tố về kết cấu và chế độ sử dụng đến khả năng kéo bám, ổn định, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của liên hợp máy kéo bánh hơi với cày chảo chăm sóc rừng trên đất dốc lâm nghiệp

Đề xuất được giải pháp nâng cao khả năng kéo bám và ổn định của LHM cày chảo chăm sóc rừng khi làm việc trên đất dốc

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận án là liên hợp máy kéo bánh hơi Yanmar F535D có công suất 53 mã lực với dàn cày chảo 2 dãy thực hiện công việc làm đất chăm sóc rừng trồng trên đất dốc lâm nghiệp ở Việt Nam

Nhiệm vụ của luận án

- Nghiên cứu tổng quan về tính năng kéo bám và ổn định của các LHM canh tác trên đất dốc nói chung và làm đất chăm sóc rừng nói riêng

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về khả năng kéo bám và ổn định của LHM kéo bánh hơi với cày chảo chăm sóc rừng trên đất dốc

Trang 19

- Xây dựng mô hình nghiên cứu lý thuyết về động lực học của LHM cày chảo chăm sóc rừng khi làm việc trên dốc ngang Mô phỏng mô hình trên phần mềm máy tính để khảo sát xác định ảnh hưởng các yếu tố về kết cấu và chế độ sử dụng đến khả năng kéo bám và ổn định của LHM cày chăm sóc rừng trồng trên đất dốc

- Đề xuất giải pháp nâng cao khả năng kéo bám và ổn định của LHM khi làm việc trên đất dốc

- Nghiên cứu thực nghiệm để xác định một số hệ số thực nghiệm, thông số đầu vào cho mô hình lý thuyết; kiểm chứng mô hình nghiên cứu lý thuyết; xác định khả năng kéo bám, ổn định và một số chỉ tiêu làm việc của LHM trong điều kiện thực tế

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về khả năng kéo bám và ổn định đã xây dựng được mô hình động lực học LHM cày chăm sóc rừng trên đất dốc của lâm nghiệp Mô hình đã mô tả khá đầy đủ các yếu tố tác động của của hệ thống máy kéo, máy cày và điều kiện sử dụng và được mô phỏng trên phần mềm Matlab - Simulink, cho phép khảo sát xác định sự ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu và điều kiện sử dụng làm cơ sở đánh giá khả năng làm việc, hiệu quả sử dụng LHM

Kết quả khảo sát mô hình đã xác định được ảnh hưởng của các yếu tố: bề rộng làm việc (Bc), chiều cao trọng tâm (hT), hệ số bám (φx), góc dốc (β), cấp lực kéo (Pc) đến khả năng kéo bám, ổn định và các chỉ tiêu làm việc của LHM, trên cơ sở đó đề xuất giải pháp cải tiến kết cấu nâng cao hiệu quả sử dụng Kết quả này là cơ sở khoa học quan trọng cho việc đề xuất và xây dựng mô hình LHM canh tác nói chung và LHM cày chăm sóc rừng nói riêng làm việc hiệu quả trên đất dốc lâm nghiệp

Giải pháp cải tiến hệ thống di động để nâng cao khả năng kéo bám, ổn định và do đó nâng cao được hiệu quả làm việc của LHM Đây là cơ sở cho

Trang 20

việc tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống di động của máy kéo bánh hơi làm việc trên đất dốc lâm nghiệp

Các hệ số và quan hệ thực nghiệm được xác định trong điều kiện địa hình, đất đai của lâm nghiệp như: hệ số cản lăn (ƒ), hệ số bám theo phương chuyển động (φx), hệ số lực cản riêng của cày chảo chăm sóc rừng (Kc), đặc tính kéo bám của hệ thống di động thiết kế cải tiến bằng thực nghiệm, bổ sung cho các công thức thực nghiệm trong tính toán thiết kế cũng như đánh giá khả năng làm việc của LHM

Những đóng góp mới của luận án

Mô hình động lực học LHM cày chăm sóc rừng được mô phỏng trên phần mềm Matlab – Simulink sử dụng thông số đầu vào là lực cản cày PC(t) là hàm biến đổi theo thời gian thu được từ thực nghiệm, do đó kết quả khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu và sử dụng đến các chỉ tiêu kéo bám và làm việc của LHM sát với điều kiện thực tế về địa hình và tính chất đất đai

Xây dựng được mô hình ổn định hướng của máy kéo bánh khi làm việc trên dốc ngang (trên cơ sở phân tích các mối quan hệ vật lý liên quan đến kết cấu máy kéo, góc dốc ngang địa hình tới khả năng ổn định hướng chuyển động), cho phép xác định được góc xoay bánh lái của cầu trước để duy trì hướng chuyển động thẳng trên dốc ngang Đây là cơ sở để nghiên cứu thiết lập chương trình điều khiển tự động máy kéo bánh làm việc trên dốc ngang

Từ các phương trình tính toán và kết quả khảo sát mô hình mô phỏng đã định hướng xác định một số thông số liên quan bằng thực nghiệm như: xác định góc dốc tức thời β(t) thông qua giá trị phản lực pháp tuyến giữa bánh xe phía trên và phía dưới trong quá trình thí nghiệm mà không cần phải có hệ thống đo góc dốc trực tiếp; xây dựng được đường đặc tính kéo bám của hệ thống di động cải tiến của máy kéo; xác định hệ số lực cản riêng của cày chảo đối với đất lâm nghiệp tại vùng Đông Bắc Bộ

Trang 21

Giải pháp cải tiến hệ thống di động nâng cao khả năng kéo bám, ổn định của LHM là cơ sở khoa học để có thể trang bị, sử dụng các hệ thống di động phù hợp cho máy kéo bánh khi làm việc ở những điều kiện khác nhau (ruộng nước, đất dốc lâm nghiệp, trên đường vận chuyển, )

Cấu trúc của luận án

Luận án được xây dựng gồm phần mở đầu, phần kết luận và 4 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu; Chương 2: Xây dựng mô hình động lực học kéo bám và ổn định của liên hợp máy cày chảo khi làm việc trên dốc ngang; Chương 3: Khảo sát mô hình và đề xuất giải pháp nâng cao khả năng kéo bám và ổn định của LHM; Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm

Trang 22

Chương 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng

Cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng là việc sử dụng thiết bị máy móc để thực hiện các công việc: Làm đất trồng rừng, xử lý thực bì, vun gốc, bón phân, tỉa cành, phun thuốc trừ sâu, tưới nước chăm sóc rừng trồng Trong sản xuất lâm nghiệp hiện nay chủ yếu sử dụng máy kéo kết hợp với máy công tác chuyên dụng phù hợp với từng khâu canh tác cụ thể, được gọi là liên hợp máy (LHM) Máy kéo là máy động lực đặc biệt có khả năng kéo bám tốt, di chuyển, hoạt động hiệu quả trên nền đất sản xuất nông, lâm nghiệp; có khả năng liên hợp và trích truyền công suất đa dạng cho các máy công tác Do đặc điểm của địa hình, đất đai trong lâm nghiệp có độ dốc lớn, địa hình bị chia cắt, mặt đất không bằng phẳng, tính chất đất không đồng nhất, có nhiều đá lẫn, gốc cây làm cho LHM canh tác kém ổn định khi làm việc dẫn đến hiệu quả sử dụng thấp Để nâng cao hiệu quả sử dụng, ngoài các yêu cầu chung của máy động lực, máy kéo được lựa chọn làm việc trong sản xuất lâm nghiệp cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản như: Độ ổn định cao, làm việc an toàn trên đất dốc; tính chất kéo bám tốt, tính cơ động cao, điều khiển linh hoạt, dễ sử dụng; có tính vạn năng, thực hiện được nhiều khâu canh tác ở điều kiện đồi núi, tiết kiệm nhiên liệu

1.1.1 Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng trên thế giới

Địa hình đất dốc lâm nghiệp để ứng dụng cho cơ giới hóa khâu canh tác đã được Xerikov U.M, Ladukhin G.A, Tremưxev B.B phân cấp thành 5 cấp: < 80; 8 ÷ 120 ; 12 ÷ 200; 20 ÷ 350; 35 ÷ 400 [20] Sử dụng cơ giới hoá làm đất trồng rừng ở một số nước tiên tiến trên thế giới đã được tiến hành khá toàn diện từ khâu qui hoạch phân lô khoảnh, xử lý thực bì, san ủi bậc thang, cày đất trồng cho đến chăm sóc rừng Ở các quốc gia phát triển như: Mỹ, Liên Xô

Trang 23

cũ, Australia, Thuỵ Điển, Đức, Canada, Brazil công việc làm đất trồng rừng chủ yếu được thực hiện bằng cơ giới Các chủng loại máy kéo có công suất lớn và hiện đại như: Fiat, Komatsu, Bofort, Caterpilar, TZ-171, T-130 với thiết bị chuyên dụng: Ben ủi, răng rà rễ, máy phát dọn thực bì, rulô có gắn lưỡi cắt (Chopper roller) để xử lý thực bì, cày ngầm, cày lật, phay đất, khoan hố đã được sử dụng để làm đất trồng rừng Bên cạnh đó, các máy kéo có công suất trung bình và nhỏ như: Kubota, Shibaura, Huyndai, John Deere, Indo Farm cũng được sử dụng cho các công việc chăm sóc, bón phân, thu hoạch phù hợp với điều kiện sản xuất của mỗi nước

Để tăng độ ổn định ngang khi máy kéo làm việc trên đất dốc, ở một số nước công nghiệp phát triển như Liên Xô (cũ), Đức, Thuỵ Điển đã sản xuất các máy kéo có khung thăng bằng tự động, xoay được hộp truyền lực cuối cùng để thay đổi vị trí trọng tâm, tăng bề rộng cơ sở, hạ thấp trọng tâm, lắp thêm tải trọng phụ, tăng kích thước các mấu bám, tăng trọng lượng bám cho các bánh phía trên dốc, sử dụng máy kéo 2 cầu chủ động, máy kéo xích hoặc máy kéo nửa xích để tăng tính ổn định và khả năng bám

Hình 1.1 Một số loại máy kéo đất dốc có khung tự cân bằng

Trang 24

Trên hình 1.1 trình bày một số sơ đồ máy kéo có khung thăng bằng: chỉ giữ thăng bằng phần khung máy (a); giữ thăng bằng cả khung máy và cả hệ thống di động (b, c, d, e) Nhờ kết cấu đặc biệt như vậy, tính ổn định ngang, tính năng lái và tính năng kéo bám tốt hơn hẳn các loại máy kéo thông thư-ờng Những loại máy kéo này có thể làm việc hiệu quả ở địa hình độ dốc cao tới 200 - 250, trong khi các loại máy kéo nông nghiệp thông thường chỉ được phép sử dụng ở độ dốc nhỏ hơn 150

Một số hãng máy kéo như Kubota, Indo Farm còn chế tạo máy kéo 2 cầu chủ động, quay vòng 2 tốc độ, tính năng này cho phép giảm bán kính quay vòng, tăng tính cơ động, rất phù hợp với điều kiện địa hình đất dốc, chia cắt của lâm nghiệp Tuy nhiên, kết cấu của các loại máy kéo này rất phức tạp, khó chế tạo và giá thành cao

Tại Australia [35], những năm gần đây đã nghiên cứu áp dụng nhiều phương thức kỹ thuật cơ giới làm đất cho các loại địa hình đất đai khác nhau, phổ biến là: sử dụng rulô (Chopper roller) có gắn các lưỡi cắt băm nát lớp thực bì, cành lá để lại sau khai thác, rải đều trên mặt đất; sau đó cày ngầm theo đường đồng mức hoặc cày vun luống theo rạch (cày ngầm có lắp 2 chảo vun luống) để trồng rừng, (hình 1.2)

Hình 1.2 LHM cày ngầm và LHM cày đĩa tại Autralia

Trang 25

Trên địa hình có độ dốc trên 150 thường áp dụng phương thức làm đất cục bộ, sử dụng máy xúc với gầu múc đặc biệt có lưỡi cắt (Wilco ripping tine and slash rake) hoặc khoan (VH Mulcher on the low loader) tạo ra những hố đất tơi xốp có đường kính từ 0,8 – 1,0 m, sâu trên 0,7 m để trồng cây Ở địa hình có góc dốc < 100 sử dụng LHM cày chảo làm đất toàn diện và trồng rừng

Cơ giới chăm sóc rừng trên thế giới thường sử dụng máy móc, thiết bị

phát dọn thực bì cỏ dại, xới đất, cày chăm sóc theo hàng bằng cày lật hoặc cày chảo vun gốc và làm tơi đất… Các nghiên cứu của L Pancel, Allan, Weidelt (1976), Evan (1982), Winter (1977) ở Mỹ, Nga cũng đã đưa ra các biện pháp chăm sóc rừng chủ yếu là: sử dụng các thiết bị để phát quang, tỉa thưa, xới đất theo hàng, theo băng hay cục bộ quanh gốc cây Thiết bị cơ giới được sử dụng chăm sóc rừng như: Cày lật, cày xới sâu, phay đất, máy phát cỏ, tưới nước, bón phân

Hiện nay việc sử dụng máy kéo liên hợp với một số thiết bị chuyên dụng để phát cỏ dại, xới vun gốc cây, phun thuốc diệt sâu bệnh và cỏ dại, bón phân để chăm sóc rừng khá phổ biến ở nhiều nước như: Đức, Australia, Malaysia Các LHM kéo có công suất vừa và nhỏ như Kubota của Nhật, Lemken của Đức, Indo Farm của Ấn Độ được sử dụng khá rộng rãi cho làm vườn và chăm sóc rừng Các hệ thống thiết bị và kỹ thuật tới nước cho rừng trồng trong mùa khô cũng đã được nghiên cứu áp dụng trong phạm vi hẹp như tại Israel, Rumani, Trung quốc Rừng trồng Bạch đàn có sử dụng hệ thống tưới cho năng suất đạt tới 90 m3/năm

Ở Trung Quốc đã chế tạo được các loại máy khác nhau như JC-10A trang bị 5 lưỡi cày xới, máy cày chảo XYC lắp sau máy kéo bánh hơi, máy phay đất mini có công suất 1,5 - 2,5 kW với tốc độ quay trục lưỡi phay 150 - 200 vòng/phút hoặc loại có công suất 4 - 5 kW với tốc độ quay trục phay 200 vòng/phút phục vụ công việc làm đất chăm sóc rừng

Trang 26

Nhìn chung kỹ thuật và thiết bị trong trồng và chăm sóc rừng khá hiện đại và đa dạng, công nghệ phổ biến là: Sử dụng thiết bị cơ giới chuyên dụng phát dọn hoặc băm nát thực bì, làm đất trồng rừng, vun gốc, tưới nước, bón phân chăm sóc rừng trồng

1.1.2 Tình hình cơ giới hóa trong trồng và chăm sóc rừng ở Việt Nam

1.1.2.1 Đặc điểm rừng trồng và những yêu cầu kỹ thuật làm đất trồng chăm sóc rừng

Tính đến năm 2020 Việt Nam có 4.316.786 ha rừng trồng trong đó có 3.537.486 rừng sản xuất [1] Riêng đối với miền Bắc, phần lớn diện tích đất trồng rừng là trên đất trống đồi núi trọc hoặc trên đất trồng rừng sau khai thác Địa chất, thổ nhưỡng chủ yếu là đất feralit màu vàng đỏ hoặc vàng nhạt phát triển trên phiến thạch sét hoặc trên đất phù sa cổ phấn sa, sa thạch lẫn thạch anh Độ dầy tầng đất mỏng, có nơi nhỏ hơn 50 cm Đất có tầng phong hoá dầy trung bình nhưng do bị xói mòn và laterite mạnh nên trong đất hình thành nhiều kết von đá ong chiếm 50 đến 70 % bề mặt phẫu diện, ở nhiều nơi tầng dưới bị đá ong hoá rất cứng [26].Trên các đất trống nông lâm nghiệp vùng đồi núi, mặt đất thường được che phủ bởi lớp thực bì gồm cây cỏ, cây bụi và các loài cây gỗ tạp

Theo nghiên cứu thực nghiệm ở Việt Nam [20], độ dốc đất lâm nghiệp được phân thành các cấp độ như: <50; 50 ÷ 100; 100 ÷ 150; 150 ÷ 200; và > 200 Trồng rừng thâm canh cung cấp gỗ lớn được sử dụng trên vùng có độ dốc phổ biến nhỏ hơn 150

Loài cây trồng chính là keo, bạch đàn, thông, sinh trưởng và phát triển của các loài cây này ở điều kiện lập địa thích hợp tại vùng núi phía Bắc đã được tác giả Đặng Văn Thuyết [23] nghiên cứu cho thấy tại bảng 1.1 sau:

Trang 27

Bảng 1 1 Sinh trưởng và phát triển một số rừng trồng chính ở miền Bắc

Loài

cây Tuổi

Hvn (m)

Hdc (m)

Dt (m)

D1.3 (cm)

M (m3)

∆M (m3/ha/năm) Thông

Bạch đàn Uro

Mật độ trồng rừng dao động từ 1100 cây/ha (3m x 3m) đến đến 2500 cây/ha (2m x 2m), nhưng phổ biến nhất là 1660 cây/ha (3m x 2m) Các kỹ thuật chăm sóc rừng được thực hiện cơ bản là 4 lần: Lần một, sau khi trồng 2 - 3 tháng, trồng dặm, phát thực bì, xới cỏ vun gốc Lần hai, vào đầu mùa mưa năm thứ 2, phát thực bì, xới cỏ, vun gốc và bón thúc Lần ba, vào cuối mùa mưa năm thứ 2, phát thực bì Lần bốn, vào đầu mùa mưa năm thứ 3, phát thực bì cày xới đất, bón phân

Công việc trừ cỏ và xới đất thường tiến hành đồng thời, xới đất được tiến hành bằng các phương thức khác nhau như: Xới toàn diện, xới cục bộ theo băng, theo đám với độ sâu hợp lý tuỳ thuộc vào mức độ sinh trưởng của cây và loại đất

Lựa chọn thiết bị và quy trình kỹ thuật phù hợp không những nâng cao năng suất lao động, giảm lao động thủ công mà còn nâng cao năng suất và chất lượng rừng trồng Do vậy khi thực hiện khâu làm đất chăm sóc rừng bằng cơ giới phải đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật canh tác trên đất dốc, đồng thời đảm bảo được chất lượng theo yêu cầu kỹ thuật trồng rừng

Trang 28

- Yêu cầu kỹ thuật canh tác trên đất dốc:

+ Ít làm xáo trộn lớp đất mặt;

+ Giữ được tối đa lớp đất mùn và chất hữu cơ trên mặt đất; + Hạn chế rửa trôi, xói mòn đất

- Yêu cầu kỹ thuật khâu làm đất chăm sóc rừng:

+ Khi cày chăm sóc phải điều khiển LHM đi theo đường đồng mức, giữa hàng cây để đảm bảo đất được xới đều và không làm tổn hại đến cây rừng

+ Đối với địa hình có độ dốc ≤ 150: Sử dụng cày chảo 2 dãy lắp sau máy kéo bánh hơi công suất từ 45 – 60 CV cày chăm sóc giữa các hàng cây Bề rộng làm việc, độ cày sâu và vun gốc được điều chỉnh cho phù hợp với đặc điểm, tuổi cây, loài cây rừng trồng khi chăm sóc

Cày chăm sóc năm thứ nhất tiến hành vào cuối mùa mưa hoặc đầu mùa khô, độ cày sâu từ 5 - 10 cm với mục đích xới xáo và diệt cỏ dại

Năm thứ 2 và thứ 3 mỗi năm chăm sóc từ 2 - 3 lần Lần một tiến hành cày đất vun luống, diệt cỏ dại theo hàng cây, có thể kết hợp bón phân theo yêu cầu kỹ thuật lâm sinh của từng loài cây trước khi cày, nội dung chăm sóc lần hai và ba như lần một Bề rộng làm việc của dàn cày được điều chỉnh giảm dần sau mỗi lần chăm sóc, từ 2,4m xuống 1,8 m đối với rừng trồng có khoảng cách hàng là 3m

+ Đối với địa hình có độ dốc > 150: Sử dụng cày không lật lắp sau máy kéo có công suất từ 50 – 60CV cày chăm sóc giữa các hàng cây Cày chăm sóc bằng cày không lật được thực hiện từ năm thứ 2 và 3, mỗi năm tiến hành 2 lần, lần 1 có thể kết hợp bón phân Bề rộng và độ sâu cày được điều chỉnh theo mỗi lần chăm sóc phù hợp với tuổi cây rừng hàng năm

+ Đối với rừng trồng với mật độ dày trên 2500 cây/ha thì việc chăm sóc chỉ phát cỏ dại, dây leo bằng thủ công hoặc bằng máy phát thực bì đeo vai Không thể áp dụng cơ giới hóa trong khâu làm đất chăm sóc rừng được

Trang 29

Xới đất, vun gốc làm tăng độ tơi xốp, tăng khả năng thấm, giữ nước; phát dọn vùi lấp thực bì cỏ dại, hạn chế sự cạnh tranh tạo điều kiện cho cây rừng sinh trưởng và phát triển Quá trình chăm sóc phải tránh những tác động cơ giới làm tổn thương đến cây trồng Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy khi trồng rừng thâm canh, việc chăm sóc, bón phân kịp thời và đúng quy trình thì năng suất rừng tăng đáng kể, đạt vượt tới 40%, cây sinh trưởng và phát triển rõ rệt [26]

1.1.2.2 Những nghiên cứu về cơ giới trồng, chăm sóc rừng ở Việt Nam

Ở Việt Nam cơ giới hóa trồng rừng đã được quan tâm áp dụng từ những năm 1960 của thế kỷ trước, kỹ thuật và thiết bị chủ yếu được nhập từ Liên Xô cũ và các nước Đông Âu Từ sau năm 1975, cơ giới làm đất trồng rừng đã phát triển cao hơn, nhiều thiết bị máy móc hiện đại đã được nhập và đưa vào sử dụng như: T-130, TZ-171 của Liên Xô, Komatsu D53A, D53P, D65A, D85A của Nhật Bản

Theo Tổng Cục Thống kê, 2017, nước ta có 774.900 máy kéo lớn nhỏ trong đó có 32.200 máy kéo có công suất trên 35 mã lực chủ yếu sử dụng máy kéo hiện đại như: Komatsu, Fiat, Volvo, Caterpilar, MF-265, Kubota, Shibaura, John Deere, Yanmar các máy kéo này chủ yếu được nhập từ nước ngoài về, đã qua sử dụng có công suất vừa và nhỏ dùng trong xây dựng, giao thông và nông nghiệp Việc nhập và sử dụng loại máy kéo chuyên dụng trong canh tác đất dốc lâm nghiệp hầu như là không có, do chi phí đầu tư lớn, khó khăn trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa Chính vì vậy, cũng đã có nhiều nghiên cứu thiết kế chế tạo LHM sử dụng khâu trồng, chăm sóc rừng ở Việt Nam

Đề tài "Nghiên cứu lựa chọn công nghệ và thiết bị cơ giới làm đất trồng, chăm sóc rừng" [22] thuộc Chương trình cấp nhà nước KC.07-26, TS Lê Tấn

Quỳnh, PGS.TS Nông Văn Vìn đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo lắp thêm bánh lồng phụ cho máy kéo Shibaura–3000A để tăng khả năng kéo bám và tính ổn định ngang khi làm việc trên đất dốc Kết quả khảo nghiệm cho thấy, máy kéo

Trang 30

có thể làm việc trên dốc ngang đến 180, lực kéo cực đại khi lắp bánh phụ tăng 361 kG (25%) so với không lắp bánh phụ Tuy nhiên, khi lắp thêm bánh lồng phụ bằng sắt lại làm giảm tính cơ động của máy kéo, không êm dịu khi di chuyển trên đất đồi và không thể di chuyển với tốc độ cao khi vận chuyển

Tác giả Nguyễn Nhật Chiêu [7] đã thực hiện nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các thiết bị chuyên dụng lắp cho máy kéo nông nghiệp để vận xuất gỗ rừng trồng, trong công trình này tác giả đã tính toán các lực tương tác giữa máy kéo và rơ mooc, lực tác dụng lên khớp nối mooc theo 3 phương ox, oy, oz Đã khảo sát tính ổn định của LHM khi làm việc

Cày chăm sóc CS-4-35 lắp sau máy kéo bánh hơi do TS Phạm Quí Đôn nghiên cứu thiết kế sử dụng để cày chăm sóc rừng [11] Tuy nhiên, máy làm việc theo nguyên lý cày lật nên chỉ phù hợp với địa hình bằng phẳng, đất mềm, không có thực bì, đá lẫn

Đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống di động dạng xích cho máy kéo nhỏ làm việc trên đất đồi dốc và đất độ ẩm cao" (2010 - 2012), PGS.TS

Nguyễn Ngọc Quế cùng các nhà khoa học [21] đã nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống di động xích cao su lắp cho máy kéo B2010-11-162 công suất 30 mã lực Máy kéo với hệ thống di động xích này làm việc khá hiệu quả trên đất ướt, lầy thụt, máy có độ ổn định tốt trên đất dốc, song khả năng cơ động để thực hiện các khâu công việc có tính đa dạng trong lâm nghiệp cũng còn hạn chế

Trên địa hình đất đồi dốc 10 ÷ 150 đã có nghiên cứu [26] sử dụng cày không lật để chăm sóc rừng, đây là loại công cụ canh tác hợp lý trên đất dốc, tiết kiệm năng lượng cày và ít làm xáo trộn lớp đất mặt, hạn chế được rửa trôi xói mòn Ngoài ra những vùng có diện tích rừng trồng nguyên liệu tương đối lớn, khâu chăm sóc rừng được chú trọng Công nghệ chăm sóc thường sử dụng LHM cày chảo (giàn cày 7 chảo hoặc 4 chảo lắp sau máy kéo bánh hơi) cày chăm sóc theo hàng cây làm tơi xốp đất, vun gốc đồng thời vùi lấp cỏ dại

Trang 31

Trong khâu này có thể kết hợp với dàn phay, phay đất làm tăng độ tơi xốp của đất và băm nát cỏ dại

Nghiên cứu lựa chọn thiết bị và công nghệ sử dụng cơ giới để phục vụ trồng rừng thâm canh trên một số vùng kinh tế lâm nghiệp trọng điểm [26] do TS Đoàn Văn Thu chủ trì đã thiết kế chế tạo cày không lật cày chăm sóc rừng trên đất dốc và cày chảo 2 dãy cày chăm sóc trên địa hình dốc dưới 100 ở khu

vực Tây Nguyên và Đông Nam Bộ (hình 1.3)

Các mẫu máy này đưa vào khảo nghiệm đã khẳng định được sự phù hợp về công nghệ và thiết bị làm đất chăm sóc rừng cho 2 đối tượng đất trồng rừng chủ yếu Tuy nhiên, các mẫu máy này còn có những hạn chế như: Cày không lật làm việc có độ ổn định cao khi liên hợp với máy kéo xích, còn khi liên hợp với máy kéo bánh hơi độ sâu cày không đồng đều trong suốt đường cày; cày chảo 2 dãy có độ ổn định, khoảng điều chỉnh về độ cày sâu và bề rộng làm việc còn hạn chế, chưa đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật chăm sóc rừng ở các độ tuổi khác nhau trên đất dốc và chọn chế độ làm việc tối ưu để nâng cao hiệu quả sử dụng công suất máy kéo

Hình 1.3 Cày không lật và cày chảo 2 dãy

Nhìn chung các công trình nghiên cứu nêu trên đều quan tâm tới việc thiết kế, chế tạo các thiết bị đưa vào sử dụng phục vụ khâu chăm sóc rừng

Trang 32

trồng, chưa có nghiên cứu về sâu về động lực học của LHM thực hiện chăm sóc rừng trồng trên đất dốc lâm nghiệp

1.2 Tình hình nghiên cứu tính chất kéo, bám của máy kéo trong sản xuất nông lâm nghiệp

1.2.1 Tính chất kéo bám của máy kéo trên đất dốc

Tính năng kéo của ô tô, máy kéo là một trong những tính năng sử dụng quan trọng biểu thị khả năng thực hiện các công việc kéo ở các điều kiện sử dụng khác nhau Tính năng này phụ thuộc vào khả năng bám của hệ thống di động, công suất của động cơ, số truyền và sự phân bố số truyền, lực cản lăn của máy Khả năng bám và lực cản lăn của máy kéo phụ thuộc vào loại kết cấu của hệ thống di động, sự phân bố trọng lượng trên bộ phận di động, tính chất đất đai và độ dốc của mặt đồng

Các chỉ tiêu đánh giá tính năng kéo bám bao gồm: Độ trượt, tốc độ chuyển động, công suất kéo, chi phí nhiên liệu giờ, chi phí nhiên liệu riêng, hiệu suất kéo, lực cản lăn khi làm việc ở các số truyền khác nhau với các lực kéo khác nhau trong điều kiện sử dụng khác nhau [5, 25] Hệ số bám và lực bám cũng là chỉ tiêu đánh giá tính năng kéo nhưng không phụ thuộc vào số truyền làm việc Để đánh giá tính năng kéo có thể sử dụng đường đặc tính kéo, là mối liên hệ giữa các chỉ tiêu kéo với lực kéo khi làm việc ở các số truyền khác nhau trong các điều kiện làm đất khác nhau

Hình 1.4 Đường đặc tính kéo của máy kéo bánh hơi dùng hộp số cơ học

Trang 33

Khi máy kéo làm việc trên các điều kiện đất đai khác nhau, đường đặc tính kéo của nó cũng thay đổi Vì vậy, việc xây dựng đường đặc tính kéo của máy kéo cho các loại đất điển hình

Độ trượt là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng bám của các bánh xe chủ động với mặt đồng hoặc mặt đường, có ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kéo và do đó ảnh hưởng đến các chỉ tiêu sử dụng của LHM

Những yếu tố cơ bản gây nên ảnh hưởng đến độ trượt là: Kết cấu hệ thống di động, các tính chất cơ lý của đất, sự phân bố trọng lượng trên cầu chủ động, lực cản kéo ở móc Khi máy kéo làm việc trên dốc ngang phản lực pháp tuyến lên các bánh xe chủ động sẽ giảm Nguyên nhân này sẽ làm giảm khả năng bám và do đó sẽ làm tăng độ trượt Trong trường hợp sử dụng cơ cấu vi sai giữa các bánh bên phải và bên trái, khả năng bám của bánh phía trên dốc kém hơn sẽ bị trượt nhiều hơn, trong khi đó bánh phía dưới có khả năng bám tốt hơn nhưng lại không phát huy hết được Trong trường hợp này máy kéo sẽ bị trượt hoàn toàn khi bánh phía trên bị trượt hoàn toàn, khi đó bánh phía dưới sẽ đứng yên Nguyên nhân này cũng làm cho độ trượt của máy kéo tăng lên Mặt khác, do chịu tác dụng của lực ngang, khả năng bám của bánh xe theo phương chuyển động sự bị giảm Điều này có thể thấy hiện tượng trượt là do sự biến dạng của đất theo chiều ngược với chuyển động của máy kéo và do sự biến dạng tiếp tuyến của các bánh chủ động theo chiều ngược với chiều quay của bánh xe Mức độ biến dạng của đất theo phương chuyển động sẽ phụ thuộc vào độ lớn của lực tác động, của các mấu bám vào đất, lực ma sát giữa bánh xe và đất Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm [32] đã đưa ra đường đặc tính chung của độ trượt

Trang 34

Hình 1.5 Sơ đồ xây dựng đường cong trượt máy kéo trên dốc ngang

Một trong số các yếu tố ảnh hưởng đến độ trượt là kết cấu hệ thống di động máy kéo Trong công trình nghiên cứu [40] tác giả đã giới thiệu tính chất kéo bám của bộ phận di động theo các quan hệ giữa hiệu suất kéo k, hệ số bám μ, hệ số kéo k và hệ số lăn f với độ trượt δ, hình 1.6

Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của độ dốc hiệu suất

Trang 35

kéo là rất đáng kể Đối với các máy kéo nông nghiệp, khi làm việc ở độ dốc trên 150 hiệu suất kéo đã giảm xuống dưới 50%

Như vậy độ dốc có ảnh hưởng rất lớn đến tính chất kéo bám của máy kéo và do đó nó ảnh hưởng lớn đến chi phí năng lượng và hiệu quả hoạt động của LHM Do yêu cầu kỹ thuật canh tác trên đất dốc lâm nghiệp các LHM phải chuyển động ngang dốc theo đường đồng mức, vì vậy đường đặc tính kéo của máy kéo làm việc trên dốc ngang sẽ là một trong những cơ sở quan trọng để đánh giá, lựa chọn và thành lập LHM canh tác phục vụ sản xuất lâm nghiệp

1.2.2 Nghiên cứu về tính chất kéo bám của máy kéo trong sản xuất nông

lâm nghiệp

Nghiên cứu về tính chất kéo bám của máy kéo phục vụ cho sản xuất lâm nghiệp đã được quan tâm từ rất sớm Năm 1968, tác giả Trần Công Hoan tại Học viện kỹ thuật lâm nghiệp Leningrad, Liên Bang Nga đã thực hiện nghiên cứu lực công nghệ tác dụng lên máy kéo bánh hơi có thiết bị trục với khung liền và tổng phản lực lên các trục của máy kéo khi chuyển động lên dốc theo hướng dọc, ngang trong trường hợp tải ở các vị trí nửa treo và nửa gác, nội dung thuộc đề tài “Cơ sở lý thuyết và thực nghiệm để phát triển cơ giới hóa khai thác gỗ ở nước Việt nam Dân chủ Cộng hòa trên hệ thống máy kéo bánh hơi tốc độ cao”[51]

Năm 1970, tác giả Nguyễn Kính Thảo thực hiện nghiên cứu tại Học viện kỹ thuật lâm nghiệp Leningrad, Liên Bang Nga đã nghiên cứu sự phân bố mô men quay trên các bánh xe chủ động của hệ thống máy vận xuất, vận chuyển có rơ mooc chủ động ở các điều kiện khác nhau trong rừng [49]

Tác giả Nguyễn Nhật Chiêu [50] đã nghiên cứu đề tài “Tải trọng của máy kéo bánh hơi khung gập với tay thủy lực khi gom và vận xuất gỗ trên các sườn dốc” tại Học viện kỹ thuật lâm nghiệp Leningrad, Liên Bang Nga vào năm 1983 Công trình đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc và hướng vận

Trang 36

xuất đến các lực công nghệ, nghiên cứu sự phân bố phản lực pháp tuyến và mô men quay trên các bành chủ động

Năm 2017, tác giả RM Makharoblidze và các cộng sự trường đại học Nông nghiệp Georgia của Mỹ [38] đã nghiên cứu, phân tích lý thuyết về hiện tượng trượt của máy kéo khi di chuyển trên độ dốc ngang, các yếu tố ảnh hưởng có tính đến góc dốc, trọng lượng của máy kéo, mấu bám của lốp xe và tốc độ di chuyển của máy kéo Phân tích ảnh hưởng của độ trượt do thành phần nằm ngang của trọng lực đến sự lệch hướng khi máy kéo chuyển động ngang dốc Mô hình nghiên cứu của tác giả đặt giả thiết vận tốc di chuyển của máy kéo là không đổi, đất tương đối đồng nhất, bỏ qua biến dạng của đất, áp suất trong bánh xe không đổi và độ trượt ngang của bánh xe phía trước và phía sau máy kéo là như nhau Kết quả thí nghiệm của tác giả đã chỉ ra rằng khi máy kéo đi được đoạn đường 50 m tại mặt đồi có độ dốc ngang 70 thì bánh xe di chuyển lệch xuống phía dưới dốc so với vị trí ban đầu là 1,2m; đối với độ dốc ngang 140 thì bánh xe lệch là 3,28 m

Nghiên cứu về máy kéo di chuyển trên độ dốc ngang có khi gặp phải trướng ngại vật đã được tác giả Zhen LI và các cộng sự của Khoa Nông nghiệp, trường Đại học Kyushu, Nhật Bản [37] thực hiện vào năm 2014 Trong nghiên cứu này nhóm tác giả đã xây dựng mô hình toán học 3 chiều để

mô tả chuyển động của máy kéo trên đường có độ dốc ngang Mô hình có xem xét sự tác động của mô men các phản lực của đất khi máy kéo vượt chướng ngại vật có dạng hình sin được đặt trên sườn dốc ngang hướng di chuyển Trọng tâm của máy kéo được đặt tại tọa độ (COG) và mặt phẳng cố định XY song song mặt đường có độ dốc α như trong hình 1.7 Giả thiết của mô hình là máy kéo có thân cứng tuyệt đối và di chuyển với tốc độ không đổi dọc theo trục x

Trang 37

Hình 1.7 Mô hình toán học ba chiều của máy kéo đi qua chướng ngại vật trên sườn dốc

Mô hình được mô phỏng trên phần mềm máy tính để tìm ảnh hưởng của góc dốc tới việc di chuyển của máy kéo Tác giả đã thử nghiệm ở độ dốc 5˚, 15˚ và 25˚, máy kéo di chuyển ở tốc độ không đổi 0,5m/s và chiều cao chướng ngại vật 0,08m Kết quả cho thấy khi góc dốc tăng, phản lực và lực ma sát tác dụng lên máy kéo tăng dẫn đến máy kéo làm việc ở tình huống nguy hiểm hơn, máy kéo bắt đầu có hiện tượng trượt ngang và lật ngang ở góc dốc là 25˚, máy kéo bị trượt ngang nhiều hơn bị lật

Tác giả Vogel với công trình [39] đã đưa ra mô hình nghiên cứu quan hệ bám, trượt ở nhiều dạng khác nhau để mô tả tính chất tiếp xúc giữa đất và bánh xe LHM cày khi làm việc Mục đích của công trình này là xác định tính chất biên độ, tần số của các thông số làm việc như: tốc độ quay của động cơ, độ trượt, tốc độ chuyển động, mô men chủ động của bánh xe, tải trọng lên cầu và lực kéo Ngoài ra còn là cơ sở để giải thích các hiệu ứng động lực học có dẫn đến tăng sự tăng tổn thất trượt hay không? Bằng mô hình dao động liên kết tính đến các tính chất đàn hồi, tính chất cản của hệ truyền lực và bánh xe, mô men quán tính của các phần tử chuyển động, sự dao động lực kéo và cả tác động qua lại của bánh xe và đất, tác giả đã thành công trong cả tính toán

Trang 38

mô hình cũng như nghiên cứu thực nghiệm Kết quả tính toán mô hình chỉ ra rằng trong điều kiện hoạt động nhất định, sự dao động của lực kéo gây ảnh hưởng lớn hơn so với sự ảnh hưởng của dao động tải trọng thẳng đứng đến tính chất động lực học của việc truyền công suất

Nghiên cứu động lực học quá trình khởi hành và phanh của máy kéo 4 bánh chủ động thì Ksenevin và Solonski [47] đã xây dựng mô hình nghiên cứu mô tả đầy đủ các thông số động lực học và các hiện tượng vật lý bằng mô hình thay thế mô hình thực máy kéo Nghiên cứu tác động qua lại giữa đất và bánh xe thông qua sự phụ thuộc của lực chủ động bánh xe vào phản lực của đất theo phương thẳng đứng, tính chất bám và trượt của máy kéo được đặc trưng hóa

Khi nghiên cứu về khả năng bám của máy thu hoạch nông nghiệp, I.P.Kxenhevich và cộng sự là V.A.Skotnhicov và M.N Liacko [48] nhận thấy, hệ số bám của máy kéo phụ thuộc vào hệ số ma sát và khả năng bám của các mấu xích với nền, hệ số bám của mấu xích quan hệ với phân bố trọng lượng, góc ma sát trong và lực dính riêng của đất

Nghiên cứu về sự trượt dọc theo phương chuyển động của ô tô, máy kéo đã được MG.Bekker [46] xác định là do khả năng biến dạng bên trong lớp đất tiếp xúc với bánh xe khi chịu tác động của lực dọc từ bánh xe Tác giả đã đưa ra quan hệ biến dạng ứng suất sinh ta trong đất cản lại sự biến dạng đối với từng loại đất cứng và đất mềm, điều này phụ thuộc hệ số thực nghiệm và giới hạn phá hủy của từng loại đất Tác giả đã xác định sự trượt dọc phương chuyển động của bánh xe là do khả năng biến dạng bên trong lớp đất tiếp xúc của nền, khi chịu tác dụng của lực dọc từ bánh xe Quan hệ biến dạng j với ứng suất tiếp  sinh ra trong đất cản lại sự biến dạng là đường tiếp cận với đường ứng suất tiếp giới hạn ( = max) như hình 1.8

Trang 39

Hình 1.8 Quan hệ ứng suất tiếp  và biến dạng dọc j của đất nền

Đối với đối tượng đất dính thể hiện tại đường1 biểu đồ:

(1.1) Đối với đối tượng là đất không dính thể hiện tại đường 2 biểu đồ:

Trong đó k, k1, k2 là hệ số thực nghiệm;

max: ứng suất tiếp giới hạn phá huỷ của đất

Từ đồ thị có thể xác định ứng suất cản i ứng với biến dạng ji nào đó; giá trị biến dạng j bằng giá trị dịch chuyển của bánh xe trên nền

Để nâng cao khả năng bám của dải xích cần tăng số bánh đè xích và bố trí hệ thống treo hợp lý nhằm phân bố đồng đều áp lực máy kéo trên mặt đất; các tác giả [5] cũng xác định hệ số bám phụ thuộc vào số lượng và tiết diện mấu xích, hệ số trượt dọc và hệ số ma sát của xích

Tác giả Đoàn Văn Thu [25] đã nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kết cấu và sử dụng đến các chỉ tiêu làm việc của liên hợp máy cày ngầm trong lâm nghiệp Kết quả nghiên cứu đã xác định được giá trị hệ số lực cản riêng K0

Trang 40

của đất trồng rừng tại khu vực phía Bắc có giá trị từ 84,7 đến 153,6 kN/m2 Xây dựng được quan hệ giữa hệ số lực cản riêng K0 với độ sâu cày, vận tốc và kết cấu bộ phận làm việc của cày ngầm đồng thời xây dựng được đường đặc tính biến mô, đặc tính kéo bám của bộ phận di động xích là cơ sở khoa học để thành lập LHM, xác định chế độ làm việc và tối ưu hóa LHM cày ngầm làm việc trên đất lâm nghiệp

Quá trình làm việc trên đất dốc của máy kéo bánh hơi cỡ trung bình, tác giả Nông Văn Vìn [53] đã tìm hiểu ảnh hưởng của các yếu tố độ dốc, lực kéo tại móc và áp lực vuông góc tại bánh xe chủ động đến lực cản lăn và sự trượt dọc của bánh xe Kết quả nghiên cứu cho thấy hệ số cản lăn f và hệ số trượt dọc  tăng lên khi: Độ dốc ngang  của nền đất tăng; lực cản chuyển động dọc tại mooc kéo tăng Hiện tượng trượt của bánh xe sẽ làm hạn chế khả năng kéo của máy kéo

Khi nghiên cứu cải thiện tính chất kéo bám của máy kéo bánh SHIBAURA-3000A làm việc trên dốc ngang, trong [28] đã xây dựng mô hình toán và chương trình tính toán trên máy vi tính để khảo sát ảnh hưởng của các sơ đồ truyền động khác nhau đến khả năng kéo bám của máy kéo bánh Mô hình và chương trình cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng của độ dốc đến lực bám, hệ số bám và lực kéo cực đại của máy kéo khi sử dụng ở các sơ đồ truyền động khác nhau Mô hình và chương trình xây dựng đường đặc tính kéo lý thuyết, xây dựng đặc tính bám của máy kéo trên dốc ngang ứng với các số truyền động khác nhau có thể sử dụng để tính toán, lựa chọn các thông số điều khiển bộ khoá vi sai tự động giữa các bánh xe máy kéo

Nhìn chung các nghiên cứu về tính chất kéo bám của LHM làm đất trồng, chăm sóc rừng đều nhằm mục đích xác định các yếu tố ảnh hưởng trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp cải thiện tính chất kéo bám, nâng cao hiệu suất sử dụng công suất máy kéo và hiệu quả hoạt động LHM trong các điều kiện sử dụng cụ thể