Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp đắk tô kon tum

Tuy nhiên, chặt hạ bằng cưa xăng còn một số tồn tại đó là khi cắt phải phần gỗ gốc cây có bạnh vè, cây gỗ cứng, máy không đủ công suất, chiều cao gốc chặt lớn, tuổi thọ của xích cưa giảm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN THÀNH CHUNG

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI CÔNG TY

LÂM NGHIỆP ĐẮK TÔ KON TUM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - 2013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN THÀNH CHUNG

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CƯA XĂNG ĐỂ CHẶT HẠ GỖ RỪNG TỰ NHIÊN TẠI CÔNG TY

LÂM NGHIỆP ĐẮK TÔ KON TUM

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS DƯƠNG VĂN TÀI

NĂM 2013

MỞ ĐẦU

Rừng là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, đem lại nhiều lợi ích cho sự sống của con người, rừng có tác dụng bảo vệ môi trường sinh thái, chống xói mòn đất, lũ quét và điều hòa nguồn nước Ngoài ra, rừng còn là nguồn cung cấp gỗ và lâm sản cho các ngành kinh tế quốc dân, góp phần phát triển kinh tế

xã hội cho đất nước

Hiện nay nước ta có khoảng 9,865 triệu ha rừng tự nhiên Do nhiều nguyên nhân khác nhau hàng năm rừng tự nhiên mất đi khoảng 110.000 ha

Vì vậy, hàng năm khối lượng gỗ được phép khai thác rừng tự nhiên giảm từ một triệu m3/năm của giai đoạn 1980 – 1990 xuống còn 200.000 m3/năm hiện nay Tuy nhiên nhu cầu gỗ tự nhiên ngày càng cao đã dẫn đến các hoạt động khai thác không bền vững và khai thác trái phép diễn ra ở Việt Nam Vì vậy, việc nghiên cứu lựa chọn thiết bị hợp lý để khai thác gỗ rừng tự nhiên nhằm tăng tỉ lệ lợi dụng gỗ và giảm thiểu tác động xấu đến môi trường để đạt được mục tiêu khai thác rừng bền vững là rất cần thiết ở nước ta hiện nay

Như chúng ta đã biết, khai thác rừng là một khâu quan trọng trong sản xuất lâm nghiệp, trong đó chặt hạ là một khâu rất nặng nhọc Vì vậy, để nâng cao năng suất và giảm nhẹ cường độ lao động trong ngành khai thác gỗ đòi hỏi phải cơ giới hoá khâu chặt hạ này Hiện nay ở Việt Nam đã sử dụng cưa xăng vào chặt hạ gỗ với tỷ lệ là rất cao khoảng 95% Điều đó chứng tỏ rằng, cưa xăng là thiết bị duy nhất phù hợp để cơ giới hoá khâu chặt hạ gỗ ở nước ta Công ty lâm nghiệp Đắc Tô tỉnh Kon Tum quản lý khoảng 170.000 ha rừng tự nhiên, là đơn vị duy nhất ở Việt Nam được tổ chức quốc tế cấp chứng chỉ "Gỗ có kiểm soát", hàng năm kế hoạch khai thác là 8000m3 Hiện nay việc lựa chọn và áp dụng cưa xăng vào quá trình chặt hạ gỗ rừng tự nhiên của công

ty còn mang tính chủ quan chưa được tính toán một cách cụ thể Việc lựa chọn theo thói quen, kinh nghiệm đã dẫn đến tình trạng không đủ công suất

của máy, tuổi thọ máy thấp, chi phí nhiên liệu tăng và hiệu quả kinh tế không cao

Trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước; Việt Nam có xu hướng hoà nhập, mở cửa, cho nên các cơ sở sản xuất Lâm nghiệp kể cả quốc doanh và tư nhân đã và đang nhập vào nước ta nhiều hãng cưa xăng với nhiều kích cỡ khác nhau Do đó, cũng cần có những nghiên cứu cơ bản về việc tuyển chọn làm cơ sở cho việc sử dụng hợp lý và định hướng cho công tác nhập khẩu hoặc cải tiến cưa xăng hiện có

Xuất phát từ lý do trên, được sự nhất nhất của khoa sau đại học và giáo

viên hướng dẫn, tôi chọn và thực hiện đề tài “ Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum”

Mở đầu

2 Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

3 Chương 2: Mục tiêu, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

4 Chương 3: Cơ sở lý thuyết tuyển chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên

5 Chương 4: Kết quả tính toán lựa chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô

6 Kết luận và kiến nghị

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum

Hiện nay việc khai thác gỗ rừng tự nhiên tại tỉnh Kon Tum được giao cho Công Ty lâm nghiệp Đắc Tô thực hiện, theo kế hoạch đã được Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn và Ủy ban nhân dân tỉnh phê duyệt, hàng năm Công ty Lâm nghiệp Đắc Tô được phép khai thác chọn gỗ rừng tự nhiên khối lượng 8.000m3, theo tiêu chí bền vững

Để được cấp phép khai thác, công ty đã được tổ chức GTZ giúp đỡ, tập huấn từ năm 2007 đến 2010, hiện nay đã được tổ chức lâm nghiệp thế giới cấp chứng nhận "Gỗ có kiểm soát" Hiện nay công ty đang thực hiện qui trình công nghệ khai thác đã được Bộ Nông nghiệp và tổ chức lâm nghiệp thế giới ban hành nhằm giảm thiểu tác động đến môi trường sinh thái, tăng năng suất

và giảm giá thành khai thác, lấy hiệu quả kinh tế trong việc khai thác rừng để phát triển kinh tế xã hội địa phương ở nơi có khu khai thác

Đặc điểm của quá trình khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô là khai thác chọn, cây gỗ có đường kính >60cm, nhóm gỗ là từ nhóm 3 đếm nhóm 6, cường độ khai thác 20-25%, độ dốc khu vực khai thác là 20- 25 độ, [1]

1.1.1 Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Đắc Tô Kon Tum

Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên tại Đắc Tô tỉnh Kon Tum chủ yếu bằng cơ giới năng suất cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật về tái sinh rừng sau khai thác Công nghệ khai thác rừng tự nhiên được thể hiện theo sơ đồ sau:

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ khai thác gỗ tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô

gỗ)

Chặt hạ cây, cắt ngọn

Vận xuất gỗ ra hoặc bãi bốc gỗ tạm thời, cắt

khúc (nếu cần)

Bốc gỗ lên xe Reo vận chuyển

1.1.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ khai thác gỗ tại Đắc Tô

a) Rừng tự nhiên đủ điều kiện khai thác

Việc khai thác gỗ rừng tự nhiên được tiến hành ở những khu rừng đã đủ điều kiện khai thác bao gồm: cây gỗ đến đếm tuổi thành thục công nghệ, trữ lượng đủ lớn, loài gỗ không thuộc loại quí hiếm cần bảo tồn, khu vực khai thác nằm trong diện tích đã được phê duyệt trong phương án điều chế rừng

Công ty lâm nghiệp Đắc Tô có khoảng 17.000 ha rừng tự nhiên đã được phê duyệt phương án điều chế rừng, diện tích này đủ điều kiện để thiết

kế khai thác chọn theo hướng bền vững

b) Khâu chuẩn bị khai thác

Trước khi tiến hành khai thác một khu rừng tự nhiên thì cần tiến hành thiết kế được các cấp có thẩm quyền phê duyệt, nội dung của thiết kế bao gồm:

- Điều tra mật độ cây, đường kính, chiều cao, loài cây, địa hình khu khai thác

- Xác định trữ lượng cây đứng, cường độ khai thác, khối lượng gỗ cần khai thác

- Thiết kế kho gỗ I hoặc bãi bốc gỗ, đường vận xuất, vận chuyển và các công trình phục vụ khu khai thác

- Thi công đường vận xuất, vận chuyển và các công trình phục vụ khai thác

b) Khâu chặt hạ cây, cắt ngọn

Khâu chặt hạ là khâu đầu tiên rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng gỗ và tái sinh rừng sau khai thác Chặt hạ đúng qui trình kỹ thuật, góp phần thúc đẩy tái sinh rừng và thuận lợi cho quá trình vận xuất Hiện nay, việc chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu là sử dụng cưa xăng, ưu điểm của dụng cụ chặt hạ cưa xăng là:

- Dễ sử dụng, năng suất cao, phù hợp địa hình

- Vốn đầu tư thấp, sẵn có ở địa phương

Nhược điểm của cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô là:

- Tuổi thọ của cưa thấp, chi phí sản xuất cao, hiệu quả kinh tế thấp

- Chiều cao gốc chặt lớn không đảm bảo yêu cầu của qui phạm khai thác gây lãng phí gỗ, nguyên nhân là do gỗ rừng tự nhiên đường kính gốc lớn,

gỗ có nhiều bạch vè, cơ lý tính phần gỗ ở gần sát đất lớn khi cắt ở phần gỗ này là rất khó khăn

- Xích cưa nhanh bị mòn, tuổi thọ cưa thấp, nguyên nhân là do cơ lý tính của gỗ lớn không phù hợp với góc cắt của xích cưa, dẫn đến lực cắt lớn, gây ra hiện tượng quá tải cho động cơ, dẫn đến tuổi thọ động cơ thấp

Tóm lại: Dụng cụ chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại Kon Tum chủ yếu bằng

cưa xăng cho năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế, đây là thiết bị chặt hạ phù hợp nhất hiện nay Tuy nhiên, chặt hạ bằng cưa xăng còn một số tồn tại

đó là khi cắt phải phần gỗ gốc cây có bạnh vè, cây gỗ cứng, máy không đủ công suất, chiều cao gốc chặt lớn, tuổi thọ của xích cưa giảm, để khắc phục tồn tại này cần phải nghiên cứu lựa chọn loại cưa có công suất phù hợp

c) Khâu vận xuất, cắt khúc

Phương thức vận xuất gỗ rừng tự nhiên ở Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu là sử dụng máy kéo vận xuất Hiện tại Công ty đang sử dụng máy kéo vận xuất Komatsu dạng bánh xích, máy kéo vận xuất này sử dụng tời kéo cả cây gỗ dài từ trong rừng ra bãi bốc gỗ tạm thời Loại máy kéo vận xuất này cho năng suất cao, kéo được cây gỗ lớn, tuy nhiên tồn tại lớn của loại thiết bị này đó là nó ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, gây xói mòn đất Gỗ sau khi kéo ra bãi bốc gỗ tạm thời, nếu cây gỗ quá dài thì tiến hành cắt 2 khúc để thuận lới cho quá trình vận chuyển

d) Khâu bốc xếp và vận chuyển gỗ từ bãi bốc gỗ tạm thời ra kho gỗ I

Đặc điểm của quá trình bốc xếp và vận chuyển gỗ từ kho gỗ I đến bãi bốc gỗ tạm thời là gỗ có chiều dài và đường kính lớn, đường vận chuyển khó

khăn, chủ yếu đường vận chuyển mở trên đỉnh dông để giảm thiểu khối lượng đào đắp, giảm thiểu tác động xấu đến môi trường, nên độ dốc của đường vận chuyển lớn, các loại xe vận chuyển thông thường không thể di chuyển trên đường này được, nên khâu bốc xếp và vận chuyển gỗ từ bãi bốc gỗ tạm thời

ra khi gỗ I tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô chủ yếu là sử dụng xe reo để vừa bốc xếp vừa vận chuyển Vì vậy, loại xe vận chuyển phù hợp nhất là xe reo, loại xe này tự bốc, năng suất vận chuyển lớn

e) Phân loại và xếp đống tại kho gỗ I

Gỗ sau khi được xe Reo vận chuyển ra được phân loại theo đường kính, nhóm gỗ và lô khai thác, sau đó xếp thành đống để bán cho các đơn vị có nhu cầu sử dụng Việc phận loại, xếp đống thực hiện bằng máy xếp đống Komatsu

f) Khâu bỗ xếp vận chuyển gỗ từ kho I đến nơi tiêu thụ

Gỗ sau khi được bán đấu giá được bốc lên xe vận chuyển gỗ chuyên dùng để vận chuyển về nơi tiêu thụ kho gỗ II hoặc nhà máy chế biến Quá trình bốc xếp bằng máy bốc Komatsu

( a) (b)

Hình 1.2: Các thiết bị vận xuất, vận chuyển gỗ sử dụng tại công ty

a- Máy kéo vận xuất D7 b- Xe Reo vận chuyển gỗ

Nhận xét: Công nghệ khai thác gỗ rừng tự nhiên hiện nay đã được cơ

giới hóa, từ đó cho năng suất cao, giảm nhẹ sức lao động và số công lao động,

tuy nhiên một số khâu công việc còn có tồn tại cần phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện đó là khâu chặt hạ cây

1.2 Khái quát về phát triển của cưa xăng

Năm 1881 RL.Muin nhà phát minh ở Caliphonia là người đầu tiên đặt các lưỡi cưa cắt trên một cái xích và phát minh ra chiếc cưa xăng có trọng lượng khoảng 150 kg, 4 người điều khiển

Năm 1905 tại Eureka bang Caliphonia đã chế tạo ra chiếc cưa xăng chạy bằng một động cơ hai xi lanh làm mát bằng hơi nước, chiếc cưa này nặng 70

kg và hai người điều khiển cắt một khúc gỗ đường kính 20 cm hết 5 phút Năm 1929 Andreas Stihl đã phát minh ra chiếc cưa xăng chạy bằng xăng đầu tiên, đó là chiếc cưa xăng di động cầm tay một người điều khiển, trên cơ

sở phát minh này trong những năm sau hàng loạt hãng cưa ra đời, liên tục hoàn thiện về kết cấu của máy, trọng lượng và công suất động cơ Năm 1927 Atan đã sản xuất cưa xăng đầu tiên có hệ thống đánh lửa bán dẫn có lọc khí Nhìn chung những cưa xăng ở thời kỳ đầu có khối lượng lớn, độ rung cao, năng suất thấp

Liên Xô cũ năm 1927 mới bắt đầu nghiên cứu, đến năm 1935 sản xuất được một số loại cưa có trọng lượng nặng khoảng 50-60 kg, năm 1950 đã chế tạo ra cưa xăng hai người điều khiển có ký MB 220, sau khi sử dụng loại cưa này không phù hợp vì nặng nhọc, kết cấu cồng kềnh Sau đó cưa MB 220 cải tiến thành cưa Ural có trọng lượng 32 kg

Năm 1954 Liên Xô cũ đã sản xuất ra cưa xăng Hữu nghị một người điều khiển, loại cưa này có công suất 3kw, trọng lượng 13kg, rung động 15m/s2 Loại cưa này đã sử dụng ở Việt Nam từ năm 1970 Năm 1978 cho ra đời loại cưa Uran 2T sau đó chuyển thành Uran 2TE, đây là loại cưa có tay cầm cao một người điều khiển có công suất 5kw, trọng lượng 13kg được sử dụng rộng rãi ở Liên Xô và Việt Nam từ năm 1980 đến 1990 Ngoài các loại cưa trên Liên Xô cũ còn sản xuất loại cưa (Taiga) có tay cầm thấp, kết cấu ngọn nhẹ, trọng lượng máy 7kg dùng chủ yếu chặt hạ gỗ nhỏ rừng trồng

Trong quá trình nghiên cứu hoàn thiện cưa xăng một số nước phát triển như Thụy Điển, Đức, Mỹ đã thu được nhiều thành tựu to lớn và đã được công

bố trong nhiều công trình Hiện nay, nhiều hãng cưa nổi tiếng hàng năm sản xuất hàng triệu cưa với chất lượng cao như hãng Husqvarna của Thụy Điển, Stiht của Đức, Mc Culloch và Homelitite của Mỹ, Echo của Nhật Từ năm

1980 các nhà khoa học đã áp dụng nhiều thành tựu khoa học kĩ thuật để chế tạo ra các loại cưa có tính năng ưu việt hơn như hệ thống điện đã chuyển từ đánh lửa má vít sang đánh lửa bán dẫn, một số chi tiết làm bằng thép hay hợp kim, bằng nhựa tổng hợp nên trọng lượng của cưa giảm xuống khoảng 6-7 kg, rung động và tiếng ồn cũng được nghiên cứu hoàn thiện

Tóm lại, cưa xăng đã được các nhà khoa học và các hãng sản xuất nghiên cứu và hoàn thiện về kết cấu trọng lượng công suất tiếng ồn và rung động

1.3 Một số nghiên cứu trong qúa trình sử dụng cưa xăng trên thế giới

1.3.1 Chặt hạ gỗ bằng cưu xăng trên thế giới

Việc chặt hạ gỗ bằng cưa xăng là phổ biến nhất trên thế giới Theo kết quả nghiên cứu của tổ chức nông lương thế giới (FAO) từ các nước phát triển như Phần lan, Thụy Điển đến các nước đang phát triển như Malayxia, Inđonêxia,…đều sử dụng cưa xăng là thiết bị chính để chặt hạ gỗ Cưa xăng

có nhiều ưu điểm như: Kích thước gọn nhẹ, dễ sử dụng, vốn đầu tư ít và có thể hoạt động trên nhiều địa hình khác nhau Theo tài liệu tỉ lệ chặt hạ gỗ bằng cơ giới hoá ở Phần lan là 98% trong đó tỉ lệ chặt hạ bằng cưa xăng là 70% còn 28% là chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp Cũng theo tài liệu trên đối với Brazil tỉ lệ chặt hạ bằng cơ giới là 90% trong đó 80% chặt bằng cưa xăng còn 10% là chặt hạ bằng máy liên hợp Theo tài liệu “sổ tay công nghệ thích hợp trong các hoạt động lâm nghiệp ở các nước đang phát triển” đối với Malayxia tỉ lệ chặt hạ bằng cưa xăng là 80% còn 20% là chặt hạ bằng thủ công Đối với Philipine tỉ lệ chặt hạ bằng cưa xăng là 85% còn 15% chặt bằng thủ công, [30], [31], [32]

Một số nước đang phát triển ở châu phi Ethiopia,Tanzania, Zimbabwe tỉ

lệ chặt hạ gỗ bằng cưa xăng là 70% còn 30% là chặt hạ bằng thủ công Có rất

nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh rằng chặt hạ gỗ bằng cưa xăng thì giảm thiếu tác động xấu đến môi trường sinh thái hơn là chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp Kết quả nghiên cứu so sánh giữa chặt hạ thủ công, chặt hạ bằng cưa xăng và máy chặt hạ liên hợp trong việc khai thác tỉa thưa rừng trồng ở Phần lan đã khẳng định chặt hạ bằng cưa xăng chi phí nhỏ nhất

và ít ảnh hưởng đến môi trường nhất

Tóm lại, để cơ giới hoá khâu chặt hạ gỗ chỉ có một số nước phát triển có thể sử dụng máy chặt hạ liên hợp, còn phần lớn các quốc gia trên thế giới đều

sử dụng cưa xăng

1.3.2 Sử dụng cưa xăng trên thế giới

Khi sử dụng thiết bị nói chung và cưa xăng nói riêng vào một điều kiện

cụ thể cần phải có nghiên cứu để mang lại hiệu quả cao Tác giả Cunha trong công trình đã nghiên cứu ảnh hưởng của rung động tiếng ồn đến năng suất lao động, kết quả nghiên cứu cho thấy tiếng ồn và rung động của cưa xăng càng nhỏ năng suất lao động tăng lên, đối với loại cưa có tiếng ồn lớn hơn 140 dba

và rung động lớn hơn 12m/s2 thì năng suất giảm 20% so với cùng loại có rung động và tiếng ồn cho phép [28]

Tác giả Goglia-V trong công trình nghiên cứu đã đề cập đến sức khoẻ của người công nhân khi sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ, tác giả cho thấy nhiều yếu tố ảnh hưởng đến thần kinh như: tiếng ồn, rung động của cưa và khí xả ra

từ động cơ, kết luận đã đưa ra một số giải pháp thuyết phục, song các giải pháp này chỉ phù hợp trong chặt hạ gỗ rừng trồng [29]

Tác giả Li-WenBin trong công trình [43] đã nghiên cứu ảnh hưởng của

độ rung tiếng ồn và trọng lượng cưa đến sức khoẻ của người công nhân vận hành cưa xăng

Năm 1998 FAO được sự giúp đỡ của chính phủ Phần Lan đã thực hiện

đề tài “Đánh giá hiệu quả sử dụng cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng tại Zimbabwe”, kết quả nghiên cứu xác định được năng suất và giá thành chặt hạ

của một số loại cưa xăng dùng để chặt hạ gỗ rừng trồng và khẳng định dùng cưa xăng Husqvarna 362 cho hiểu quả nhất [36]

Tác giả Suwala-M trong công trình [48] đã nghiên cứu giá thành chặt hạ

gỗ ở Ba Lan, kết quả cho thấy giá thành chặt hạ gỗ bằng cưa xăng thấp hơn chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp và thủ công

Công trình nghiên cứu: “Năng suất của cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng ở một số lâm phần của Nhật Bản”, tác giả cho thấy thời gian làm việc trong ngày là 366 phút, lượng ôxi lớn nhất cần thiết là 2.42 l/phút, năng suất trung bình, khoảng 15-18 m3/ca Trong quá trình nghiên cứu tác giả chưa đề cập đến một số yếu tố ảnh hưởng đến năng suất như xích cưa, rung động và trọng lượng cưa [43]

Đánh giá ảnh hưởng của cưa xăng chặt hạ gỗ đến môi trường sinh thái có các công trình [38], [39], kết quả nghiên cứu cho thấy chặt hạ bằng cưa xăng giảm thiểu tác động đến môi trường sinh thái hơn so với chặt hạ bằng dụng cụ thủ công và bằng máy chặt hạ liên hợp, khi chặt hạ bằng cưa xăng chiều cao gốc chặt thấp đáp ứng quy phạm khai thác gỗ

Tác giả Sullman trong công trình [49] đã nghiên cứu sử dụng cưa xăng

để sản suất gỗ xẻ ở Guyana, tác giả đã nghiên cứu các phương pháp xẻ, tính toán công suất động cơ Tác giả cũng đề xuất một số phương pháp như thay đổi một số thông số phần tử cắt của xích cưa để chuyển từ dạng cắt ngang sang cắt dọc nhằm nâng cao năng suất lao động

Tóm lại, trong quá trình sử dụng cưa xăng để chặt hạ gỗ đã có nhiều nghiên cứu Do đó, cưa xăng không ngừng được cải tiến hoàn thiện cho phù hợp với đối tượng và điều kiện sử dụng

1.4 Nghiên cứu sử dụng cưa xăng ở Việt Nam

Ở Việt Nam cơ giới hoá khâu chặt hạ chủ yếu bằng cưa xăng, không dùng máy chặt hạ liên hợp vì địa hình phức tạp, rừng phân tán, điều kiện kinh

tế nước ta còn có nhiều khó khăn Việc sử dụng cưa xăng trong chặt hạ gỗ

nước ta đã có từ lâu, quá trình sử dụng cưa xăng được chia thành từng thời kỳ

sau:

Thời kỳ từ 1975-1990: Ở miền nam và miền trung (chủ yếu là vùng tây nguyên) do đặc điểm địa hình tương đối bằng phẳng, gỗ lớn tập trung Do vậy, điều kiện chặt hạ bằng cưa xăng rất thuận lợi nên cưa xăng được sử dụng khá phổ biến, loại cưa thường được dùng là loại cưa có công suất lớn, hãng cưa thường dùng là hãng cưa Echo của nhật hoặc Mc culloch của Mỹ Theo

đề tài nghiên cứu “khảo nghiệm một số loại cưa xăng trong dây truyền khai thác gỗ ở Tây Nguyên của viện khoa học Lâm nghiệp thì tỷ lệ chặt hạ gỗ bằng cưa xăng ở Tây Nguyên là 90% còn 10% là chặt hạ bằng thủ công [6]

Đối với Miền Bắc, do địa hình phức tạp nên việc sử dụng cưa xăng còn hạn chế Loại cưa xăng được sử dụng chủ yếu là cưa Hữu nghị, Uran của Liên

Xô trước đây Do đặc tính kỹ thuật của loại cưa này là nặng, độ bền không cao nên hiệu quả sử dụng thấp Theo tài liệu nghiên cứu của Trường đại học Lâm nghiệp thì tỷ lệ chặt hạ bằng cưa xăng ở Miền Bắc là 40% còn 60% là chặt hạ bằng thủ công

Thời kỳ 1990 đến nay: Việc chặt hạ gỗ bằng cưa xăng đã phát triển ở cả

3 miền Hiện nay, không chỉ các lâm trường, các công ty, các xí nghiệp mà tư nhân cũng sử dụng rất nhiều cưa xăng Đối tượng chặt hạ không chỉ là rừng tự nhiên mà chủ yếu là rừng trồng Đối với Miền Nam và Miền Trung, việc chặt

hạ gỗ bằng cưa xăng rất phát triển, theo kết quả nghiên cứu có nhiều chủng loại cưa xăng được sử dụng như: Stihl, Husqvarna, Echo…do tính ưu việt của cưa xăng so với các loại dụng cụ chặt hạ bằng rìu, búa, dao

Đối với các tỉnh phía Bắc, đối tượng chủ yếu là gỗ rừng trồng, địa hình phức tạp Theo tài liệu thì ở miền Bắc chủ yếu dùng loại cưa công suất nhỏ, gọn, nhẹ với nhiều hãng cưa khác nhau, bước đầu đã cho hiệu quả kinh tế, nhưng quá trình sử dụng còn bộc lộ nhiều nhược điểm đó là tuổi thọ máy thấp năng suất không cao Nguyên nhân chính là chọn loại cưa xăng chưa phù hợp với loại gỗ cần chặt hạ

Tóm lại, đối với Việt Nam cơ giới hoá chặt hạ chủ yếu bằng cưa xăng, trong những năm gần đây tỉ lệ chặt hạ gỗ bằng cưa xăng ngày càng tăng Trong sự nghiệp CNH, HĐH nông nghiệp và nông thôn thì khả năng sử dụng cưa xăng trong công nghệ khai thác gỗ ngày càng phát triển

1.5 Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng trên thế giới

Cưa xăng là thiết bị dùng khá phổ biến trong ngành lâm nghiệp và đã được sử dụng từ những năm 1960 Cho đến nay người ta luôn cải tiến và hoàn thiện chúng không ngừng Trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu

về cưa xăng chủ yếu cải tiến kết cấu của máy đó là tăng độ bền, giảm trọng lượng và giảm độ rung Ngày nay người ta đã ứng dụng nhiều công nghệ hiện đại, vật liệu mới để sản xuất ra nhiều loại cưa xăng có tính năng ưu việt hơn

so với các loại cưa xăng sản xuất trước đây Thụy Điển là nước sản xuất ra nhiều loại cưa xăng và cũng có nhiều công trình nghiên cứu về cưa xăng tập trung vào các lĩnh vực như: An toàn lao động, chi phí sản xuất Vấn đề được nhiều nước như Canađa, Malaysia, Balan, Nga quan tâm nghiên cứu nhiều nhất là hiệu quả kinh tế khi sử dụng cưa xăng trong chặt hạ gỗ Các nghiên cứu chủ yếu tập chung vào việc chi phí cho chặt hạ cũng như tiêu hao nhiên liệu cho cưa xăng

Công trình nghiên cứu ở Italia đề cập đến ảnh hưởng của độ rung, trọng lượng của máy đến sức khoẻ của người công nhân Kết quả nghiên cứu của công trình đã cho thấy trọng lượng của cưa càng nhẹ, độ rung của cưa càng ít thì mệt mỏi của người lao động ít đi [31] Một số công trình đã nghiên cứu ảnh hưởng đến an toàn lao động khi sử dụng cưa xăng, kết quả nghiên cứu đó

đã đưa ra các phương án là dùng ủng bảo hộ bảo vệ đùi thì tai nạn giảm hẳn Kết quả nghiên cứu cũng đưa ra các nguyên nhân để tăng độ bền của ủng bảo

hộ chân

Công trình nghiên cứu về trạng thái thần kinh và sức khoẻ của người lao động trong quá trình sử dụng cưa xăng được thực hiện ở Brizil, nghiên cứu này được tiến hành ở một số công ty Lâm nghiệp thuộc một số địa phương của Brazil- các kết quả thu thập được bằng cách phỏng vấn một số người sử

dụng và kết hợp một số dụng cụ đo Mục đích của nghiên cứu là tìm ra một số ảnh hưởng nhiều nhất đến mức độ thoả mãn cho người sử dụng, [44]

Vấn đề được người sử dụng cưa rất quan tâm đó là giá thành chặt hạ Đề tài nghiên cứu về giá thành sản phẩm trong các phương án khai thác khác nhau tại Balan, đã đề cập phương án để tính giá thành chặt hạ gỗ trong các phương án khác nhau: Đó là chặt hạ bằng cưa xăng, chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp Kết luận của đề tài này là với khối lượng khai thác nhỏ thì giá thành chặt hạ bằng cưa xăng nhỏ hơn chặt hạ bằng máy chặt hạ liên hợp Theo nghiên cứu này thì giá thành chặt hạ được tính bằng tổng cộng các chi phí sau: Lương công nhân, lãi của vốn đầu tư, khấu hao máy móc thiết bị, phụ tùng thay thế và nhiên liệu Theo các số liệu nghiên cứu ở Balan thì tiếng ồn

và độ rung của cưa xăng cũng ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ của người lao động, [50]

Tiếng ồn và độ rung của cưa đã ảnh hưởng đến năng suất lao động, theo công trình nghiên cứu thì năng suất lao động đối với loại cưa có tiếng ồn lớn hơn 140 db và rung động lớn hơn 12m/s2 thì năng suất giảm 20% so với cưa xăng cùng loại tiếng ồn và rung động cho phép

Qua nghiên cứu của tổ chức Nông lương thế giới (FAO) và công trình đào tạo lâm nghiệp ở Phần Lan (FTB) cho thấy việc sử dụng cưa xăng ở mỗi nước khác nhau tuỳ thuộc vào trình độ phát triển kinh tế, điều kiện tự nhiên, đối tượng rừng của mỗi nước

Đối với những nước còn nhiều rừng tự nhiên gỗ lớn như Brazil, Tanazania, Malaysia, Lào, Nga thì chủ yếu là dùng loại cưa xăng công suất lớn còn đối với một số nước Bắc Âu ở Phần Lan sử dụng cưa công suất nhỏ

Đề tài nghiên cứu với tiêu đề “ Đánh giá hiệu quả sử dụng một số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng tại Zimbabwe” mục tiêu của đề tài là xác định được năng suất, giá thành sản phẩm của một số loại cưa xăng dùng để chặt hạ

gỗ nhỏ rừng trồng Kết quả nghiên cứu khẳng định cưa xăng Husqvarna 262 cho hiệu quả kinh tế cao nhất [26]

Theo tài liệu về “Công nghệ và thiết bị khai thác thích hợp ở các nước phát triển” thì việc lựa chọn thiết bị thích hợp cho từng khâu sản xuất phải được nghiên cứu rất kỹ, để lựa chọn các thiết bị chặt hạ phải dựa vào năng suất, giá thành của các thiết bị đó

Theo tài liệu “Công nghệ tối ưu trong khu khai thác” bản dịch từ tiếng Nga việc lựa chọn máy móc thiết bị tối ưu cho khu khai thác người ta tiến hành nghiên cứu đồng thời một số chỉ tiêu Song việc nghiên cứu lựa chọn tiến hành đối với một số loại cưa của Nga Trong tài liệu có thể sử dụng phương pháp tính toán một vài chỉ tiêu và một số hàm tương quan để vận dụng vào bài toán cụ thể ở Việt Nam

Tóm lại, có nhiều công trình nghiên cứu cưa xăng trên thế giới, chủ yếu

là tập chung vào hoàn thiện về kết cấu của máy, các thiết bị an toàn cũng như ảnh hưởng của nó đến sức khoẻ của người lao động Một số công trình nghiên cứu có đề cập đến việc tính toán hiệu quả kinh tế khi sử dụng cưa xăng nhưng còn rất tản mạn Việc nghiên cứu lựa chọn cưa xăng cho đối tượng rừng tự nhiên còn hạn chế

1.6 Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng chặt hạ gỗ ở Việt Nam

Như đã trình bày ở trên việc sử dụng cưa xăng ở nước ta là khá phổ biến,

do đặc điểm ở nước ta có nhiều vùng sinh thái khác nhau và điều kiện tự nhiên cũng khác nhau, nên ở vùng khác nhau người sử dụng có cách lựa chọn khác nhau Phần lớn người sử dụng lựa chọn theo thói quen, kinh nghiệm hoặc một số dựa vào chỉ tiêu giá thành, mà không căn cứ vào nhiều chỉ tiêu

Từ đó dẫn đến loại cưa lựa chọn là không phù hợp với đối tượng chặt hạ Trước năm 1990 ở Miền Bắc chủ yếu dùng cưa Taiga, Hữu nghị, Uran-2 của Liên Xô, các lâm trường thường được phân phối theo chỉ tiêu của nhà nước không phải lựa chọn Ở khu vực Miền Nam chủ yếu là chặt hạ bằng gỗ lớn nên thường chọn cưa Echo của Nhật Bản vì loại cưa này tốc độ cắt nhanh gọn nhẹ, bản cưa dài hơn cưa Uran

Từ năm 1990 đến nay nhờ có chính sách mở cửa và hội nhập của nền kinh tế, có nhiều loại cưa được nhập vào nước ta, người sử dụng có điều kiện lựa chọn hơn Khu vực Miền Bắc chủ yếu chọn cưa Husqvarna của Thụy Điển, vì loại cưa này đã sử dụng nhiều ở vùng nguyên liệu giấy Phú Thọ Ở Miền Trung chủ yếu sử dụng loại cưa Echo, Stihl công suất lớn Còn Nghệ

An, Hà Tĩnh thì chủ yếu lựa chọn cưa Ural của Nga còn lại, loại này có công suất lớn, giá mua cưa rẻ, dễ sử dụng và sửa chữa

Để có cơ sở lý thuyết cho quá trình lựa chọn cưa xăng được tốt hơn, đã có nhiều công trình nghiên cứu về cưa xăng Nhưng chủ yếu tập chung vào khảo nghiệm là chính mà chưa đưa ra được cơ sở lý thuyết cho quá trình tuyển chọn Năm 1985 Viện Khoa học Lâm nghiệp đã tiến hành nghiên cứu khảo nghiệm 3 loại cưa xăng: Uran-2 của Nga, cưa Husqvarna và cưa partner của Thụy Điển Nghiên cứu này đã đưa ra kết luận rằng: Cưa xăng của Thụy Điển tốc độ cắt nhanh hơn, mang vác nhẹ hơn Một đời cưa của Thụy Điển chặt hạ được khối lượng gỗ lớn gấp đôi và tiêu thụ nhiên liệu chỉ bằng 1/2 so với cưa Uran-2

Năm 1993 Viện Khoa học Lâm nghiệp đã thực hiện đề tài khảo nghiệm cưa xăng P-70 và tời 2 trống trong chặt hạ và vận suất gỗ Đước ở rừng gập mặn Đề tài khảo nghiệm của cưa xăng Partner P-70 và tời 2 trống Kompakt 3000/2 của Thụy Điển trong toàn bộ khâu khai thác Kết quả cho thấy có thể áp dụng cưa xăng và tời 2 trống vào khai thác gỗ tước ở rừng gập mặn được, [6]

Năm 1987 Tổng công ty nguyên liệu giấy Vĩnh Phú phối hợp với chuyên gia Thụy Điển tiến hành khảo nghiệm một số loại cưa xăng của hãng Husqvarna ở vùng nguyên liệu giấy Vĩnh Phú Kết quả đã xác định được năng suất, chi phí nhiên liệu cho một số loại cưa

Ngoài ra, ở Việt Nam có một số đề tài khảo nghiệm của 2 trung tâm lớn nghiên cứu về khai thác gỗ ở Việt Nam là Trường Đại học Lâm nghiệp và Viện Khoa Lâm nghiệp Việt Nam thực hiện đề tài đánh giá hiệu quả sử dụng cưa xăng trong dây chuyền khai thác gỗ ở Tây Nguyên và khảo nghiệm cưa xăng Partner P-70 và tời 2 trống chặt hạ và vận xuất gỗ ở rừng ngập mặn Đề

tài cũng kết luận rằng dùng cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên cho hiệu quả lớn hơn rất nhiều so với chặt hạ bằng thủ công

Luận văn thạc sỹ của tác giả Dương Văn Tài về “nghiên cứu tuyển chọn một số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng ở Việt Nam”, luận văn đã xây dựng được cơ sở lý luận và lựa chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng và đã tiến hành chọn được được một số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng Tuy nhiên, đề tài không đề cập đến quá trình lựa chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng

tự nhiên [17]

Tóm lại: Đã có một số công trình nghiên cứu về lựa chọn cưa xăng,

trong đó chủ yếu là lựa chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng trồng, chưa có công trình nào nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên Do

vậy luận văn lựa chọn đề tài "Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng để chặt hạ

gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum" là cần thiết

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG NỘI DNUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng cơ sở lý luận cho việc tuyển chọn cưa xăng chặt hạ gỗ, từ đó lựa chọn được loại cưa xăng hợp lý để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Công ty lâm nghiệp Đắc Tô Kon Tum được nhà nước giao cho quản lý khoảng 17.000 ha rừng tự nhiên thuộc ba huyện Đắc Tô, Tu Ma Rông và Đắc Glây Công ty được Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn chọn làm nơi xây dựng mô hình khai thác rừng tự nhiên bền vững, với sự giúp đỡ của chính phủ Đức thông qua tổ chức GTZ đã xây dựng thành công mô hình khai thác rừng tự nhiên bền vững Năm 2011 công ty đã được tổ chức lâm nghiệp quốc

tế GFC cấp chứng chỉ gỗ có kiểm soát

Theo phương án điều chế rừng của công ty đã được Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn và Ủy ban nhân dân tỉnh Kon Tum phê duyệt từ 2011 đến năm 2030, hàng năm công ty được phép khai thác 8000 m3 theo mô hình khai thác bền vững [1]

2.2.1 Đặc điểm về điều kiện địa hình

Theo hồ sơ thiết kế khai thác của công ty thì các lô khai thác rừng của công ty có địa hình phức tạp, độ dốc trung bình 20-25 độ, núi đất chủ yếu là mái dông một chiều

Hình 2.1: Địa hình khu tài nguyên khai thác rừng của công ty

2.2.2 Đặc điểm về rừng trong khu khai thác tài nguyên

Các khu rừng được phép khai thác của công ty là rừng tự nhiên thường xanh lá rộng, loài cây chủ yếu là cóc đá, dổi, Trường vải, Kháo, Cáng lò, trâm Tía Phương thức khai thác là khai thác chọn, đường kính cây được phép chặt hạ là gỗ lớn Sau đây là bảng kích thước của các loại gỗ được phép khai thác (theo hồ sơ thiết kế khai thác đã được duyệt)

Bảng 2.1: Kích thước của các loại gỗ cần chặt hạ trong khu khai thác

Tỷ lệ của loại

gỗ trong lô (%)

2.3 Thiết bị nghiên cứu

2.3.1 Các loại cưa xăng hiện đang sử dụng ở công ty lâm nghiệp Đắc Tô a) Cưa xăng Stihl

Hiên nay công ty đang sử dụng loại cưa xăng Stihl 038M do Cộng hòa liên bang Đức chế tạo, loại cưa này có công suất 4kw, tốc độ động cơ 12000vòng /phút, trọng lượng 7,4 kg, gia tốc rung tay trái 4,2m/s2 Đây là loại cưa công nhân của công ty chọn và sử dụng theo kinh nghiệm Loại cưa này

có tồn tại là tuổi thọ thấp, khi chặt hạ gỗ cây gỗ có đường kính lớn thì quá tải, tiêu hao nhiên liệu lớn, từ đó hiệu quả kinh tế thấp

Hình 2.2: Quá trình chặt hạ gỗ bằng cưa Stihl 038M tại công ty

b) Cưa xăng Echo

Một loại cưa xăng thường được sử dụng tại công ty đó là cưa Echo 900

do Nhật Bản sản xuất, loại cưa này có ưu điểm là chiều dài bản cưa lớn, công suất máy lớn 5,5kw, nhưng trọng lượng của máy lớn 9,5kg, gia tốc rung của máy lớn 8m/s2, loại cưa này chủ yếu là để chặt hạ gỗ cây gỗ có đường kính lớn Tồn tại lớn nhất của loại cưa này là trọng lượng máy nặng, nên di chuyển trong rừng là khó khăn, rung động của cưa lớn làm ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân vận hành, quá trình sử dụng cưa Echo tại công ty được thể hiện trên hình 2.3

Hình 2.3: Quá trình chặt hạ gỗ bằng cưa Echo 900 tại công ty

2.3.2 Một số loại cưa xăng hiện đang phổ biến sử dụng ở Việt Nam

a) Cưa xăng Husqvarna

Cưa xăng Husqvarna do Thụy Điển sản xuất là loại cưa được sử dụng rộng rãi ở các tỉnh miền bắc Việt Nam, loại cưa này có ưu điểm là tốc độ cắt cao, trọng lượng máy nhẹ, gia tốc rung thấp, tiêu hao nhiên liệu ít, tháo lắp bảo dưỡng thay thế rẽ dàng, độ bền các chi tiết cao, tuy nhiên loại máy này chi phí đầu tư mua máy đắt hơn các loại máy khác

Hình 2.4: Cưa xăng Husqvarna

b) Cưa xăng Stihl

Cưa xăng Stihl được sử dụng rộng rãi ở các tỉnh Tây Nguyên và Nam

Bộ, loại cưa này có ưu điểm là tốc độ cắt cao, trọng lượng nhẹ, gia tốc rung thấp, tuy nhiên loại máy này có tồn tại đó là độ bền các chi tiết thấp, tháo lắp bảo dưỡng sửa chữa thay thế khó khăn

Hình 2.5: Cưa xăng Stihl

c) Cưa xăng Echo

Cưa xăng Echo do Nhật Bản chế tạo, loại cưa này được sử dụng phổ biến ở Việt Nam vào những năm 1980 đến năm 2000, ngày nay loại cưa này vẫn được sử dụng ở một số đơn vị, một số địa phương Loại cưa này có nhược điểm là trọng lượng máy nặng, gia tốc rung lớn, từ đó năng suất chặt hạ gỗ thấp, ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân vận hành, ưu điểm của loại máy này là độ bền của máy cao

d) Cưa Mc Culloch

Cưa xăng Mc Culloch do mỹ chế tạo, loại cưa này chủ yếu sử dụng để chặt hạ gỗ nhỏ, gỗ rừng trồng, loại cưa này có nhược điểm là: tuooit thọ của máy thấp, tốc độ cắt thấp, năng suất chặt hạ gỗ thấp, tiêu hao nhiên liệu lớn, tháo lắp sửa chữa phức tạp

2.3.3 Thông số kỹ thuật của một số loại cưa xăng đang sử dụng ở Việt Nam

Hiện nay trong trào lưu hội nhập của nền kinh tế toàn cầu nên có rất nhiều hãng cưa xăng được nhập vào Việt Nam: Husqvarna của Thụy Điển,

Echo của Nhật, Stihl của Đức, Mcculloch của Mỹ Các loại cưa trên có nhiều kích cỡ khác nhau từ công suất nhỏ đến công suất lớn Do vậy người sử dụng

có điều kiện lựa chọn cho phù hợp với đối tượng chặt hạ

Sau khi nghiên cứu các tài liệu và lý lịch của một số loại cưa, các đặc tính kỹ thuật được lập thành bảng 2.2

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật của một số loại cưa xăng

TT Loại cưa

Trọng lượng (kg)

Thời hạn

sử dụng máy(giờ)

Giá mua máy(đồng)

Tiêu hao xăng (lít/giờ)

Tiêu hao nhớt (lit/giờ)

Phụ tùng thay thế

Căn cứ vào bảng thông sỗ kỹ thuật của cưa xăng nhận thấy rằng cưa xăng có đặc điểm khác so với các loại máy khác như sau:

- Do thiết bị cưa là cầm tay lại phải di chuyển ở địa hình phức tạp độ dốc lớn lên trọng lượng của cưa là rất quan trọng Khi thiết kế người ta phải tìm các biện pháp giảm trọng lượng của cưa đến mức thấp nhất, bằng nhiều chi tiết kỹ thuật được thay thế và bằng vật liệu nhẹ như hợp kim, nhựa, nên độ bền của các chi tiết là không cao, đặc biệt nếu dùng không đúng kỹ thuật hoặc quá tải thì dẫn đến tuổi thọ của các chi tiết rất thấp

- Thông thường cưa xăng có công suất lớn thì trọng lượng của máy cũng nặng, cưa công suất lớn thì lực cắt lớn nên chi phí nhiên liệu cũng cao

- Độ rung của cưa ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ của người lao động Đối với cưa có độ rung lớn khi sử dụng người công nhân rất chóng bị mệt mỏi, dẫn đến năng suất lao động thấp Do vậy xu thế hiện nay khi chế tạo các loại cưa thế hệ mới người ta cố gắng giảm độ rung đến mức thấp nhất để đảm sức khoẻ cho người lao động

Vậy khi lựa chọn cưa xăng người ta phải quan tâm đến các thông số kỹ thuật của cưa là: Công suất của máy, trọng lượng của cưa, độ rung của cưa, tiêu hao nhiên liệu, giá mua máy

2 3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu tuyển chọn cưa xăng chặt hạ gỗ là một vấn đề rộng và cần thời gian dài, trong đề tài này chỉ giới hạn các nội dung sau đây:

- Thiết bị nghiên cứu: Là một số loại cưa xăng hiện đang sử dụng tại

địa phương và ở Việt Nam, không lựa chọn các loại cưa xăng có ở trên thế giới nhưng khó có điều kiện áp dụng ở Việt Nam

- Đối tượng của quá chặt hạ: Đề tài không nghiên cứu tuyển chọn cho

tất cả các loại rừng tự nhiên, mà chỉ tập trung nghiên cứu tuyển chọn cưa để

chặt hạ các loại gỗ trong rừng tự nhiên thuộc công ty lâm nghiệp Đắc Tô, Kon Tum

- Địa điểm nghiên cứu: Đề tài không có điều kiện thí nghiệm ở nhiều

nơi mà chỉ thí nghiệm ở các khu rừng tự nhiên hiện đang khai thác tại công ty lâm nghiệp Đắc Tô tỉnh Kon Tum

2.4 Nội dung nghiên cứu

Với phạm vi nghiên cứu đã trình bày ở phần trên, để đạt được mục tiêu của đề tài đặt ra, luận văn tập trung giải quyết những nội dung sau:

a) Nghiên cứu lý thuyết

- Xây dựng chỉ tiêu để lựa chọn cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tự nhiên

- Thiết lập các hàm mục tiêu để lựa chọn cưa xăng chặt hạ gỗ

- Giải bài toán tối ưu để lựa chọn cưa xăng chặt hạ gỗ hợp lý

b) Nghiên cứu thực nghiệm

- Điều tra khảo sát về điều kiện địa hình khu tài nguyên rừng hiện đang khai thác, điều tra về đường kính, loài cây cần chặt hạ ở trong khu khai thác

- Điều tra khảo sát một số loại cưa xăng hiện đang được sử dụng trong chặt hạ gỗ tại Công ty lâm nghiệp Đắc Tô

- Thực nghiệm xác định một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của một số loại cưa xăng để làm cơ sở lập bài toán tuyển chọn cưa xăng chặt hạ gỗ

2.5 Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết sử dụng trong đề tài là áp dụng lý thuyết lựa chọn thiết bị máy móc Nội dung của phương pháp này có thể tóm tắt như sau:

Xây dựng các chỉ tiêu để lựa chọn thiết bị, từ đó xác định hàm mục tiêu

và các tham số ảnh hưởng đến hàm mục tiêu, xây dựng và lựa chọn phương pháp giải bài toán lựa chọn thiết bị Nội dung của phương pháp này được trình bày trong các tài liệu [2]; [3]; [25]

2.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp điều tra khảo sát xác định đại lượng nghiên cứu trong luận văn được thực hiện theo phương pháp điều tra chuyên ngành Nội dung của phương pháp cũng như việc xử lý các kết quả được trình bày trong các tài liệu [12], [13]

Việc tổ chức và tiến hành thí nghiệm xác định một số chỉ tiêu kinh tế

kỹ thuật của một số loại cưa xăng được tiến hành theo phương pháp thống kê toán học và phương pháp khảo nghiệm máy lâm nghiệp, quá trình tổ chức thực nghiệm cũng như xử lý các số liệu thí nghiệm được trình bày rõ trong các tài liệu [11], [12], [13] Việc áp dụng các phương pháp nghiên cứu nêu trên sẽ được trình bày cụ thể ở các chương tiếp theo khi tiến hành nghiên cứu từng nội dung

Chương 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰA CHỌN CƯA XĂNG CHẶT HẠ

GỖ RỪNG TỰ NHIÊN

3.1 Các chỉ tiêu để lựa chọn máy và thiết bị

Việc lựa chọn thiết bị sản xuất nói chung thường căn cứ vào kết quả tính toán, đánh giá một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của chúng trong cùng một điều kiện làm việc Để có cơ sở lựa chọn trước tiên phải xây dựng một hệ thống các chỉ tiêu đánh giá Tuỳ theo quan điểm và mục đích người tuyển chọn mà các chỉ tiêu này cũng rất khác nhau Trong thời kỳ sản xuất theo kế hoạch thì chỉ tiêu năng suất lao động của thiét bị được đặt ở vị trí hàng đầu, khi chuyển sang cơ chế thị trường thì chỉ tiêu giá thành sản xuất hay lợi nhuận lại có ý nghĩa quan trọng nhất Hiện nay bên cạnh các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật người ta còn quan tâm đến chỉ tiêu về mức an toàn cho người lao động hoặc ảnh hưởng đến môi trường Từ đó bài toán chọn thết bị không còn là bài toán một mục tiêu nữa nên cần phải xây dựng cơ sở lý luận cho việc thiết lập và giải bài toán đa mục tiêu Để lựa chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên trước hết phải xây dựng các chỉ tiêu lựa chọn, sau đó thiết lập bài toán lựa chọn, cuối cùng là giải bài toán để tìm ra thiết bị hợp lý nhất

Theo trình tự phát triển của bài toán chúng tôi giới thiệu một số phương pháp chọn thiết bị thường được áp dụng trong lĩnh vực Nông - Lâm nghiệp

3.1.1 Phương pháp xác định hiệu quả kinh tế trực tiếp

Theo phương pháp này thì chỉ tiêu quan trọng nhất được chọn để đánh giá các thiết bị là lợi nhuận, tức là số tiền lãi mà thiết bị làm ra trong một năm sản xuất hoặc trong cả đời làm việc của nó Do đó có hai cách xác định hiệu quả trực tiếp là:

3.1.1.1 Lợi nhuận hàng năm

Theo kết quả nghiên cứu của Viện Cơ điện Nông nghiệp và chế biến nông sản [25], lợi nhuận hàng năm được tính theo công thức sau (không kể khấu hao máy và lãi xuất vốn đầu tư):

La = A(Tn - Cpm) (3.1)

Trong đó:

La - Lợi nhuận thu được hàng năm tính bằng tiền

A - Khối lượng đơn vị công việc (m3) mà công cụ, máy móc làm được trong năm,

Tn - Đơn giá khi thực hiện công việc

Cpm - Chi phí sản xuất cho 1 đơn vị công việc (đồng, hoặc đơn vị sản phẩm) Chi phí sản xuất cho một đơn vị công việc (Cpm) được tính như sau:

Cpm = Sct + Scl + Ll + Nm + Bq + Ck (3.2 ) Trong đó:

Scl - Chi phí sửa chữa lớn cho 1 đơn vị công việc (đồng)

Sct - Chi phí sửa chữa thường xuyên và phục vụ kỹ thuật

Ll - Chí phí lao động trực tiếp bao gồm lương thợ chính và phụ tính theo bậc công việc hoặc đơn giá khoán

Nm - Chi phí nhiên liệu, dầu mỡ hoặc điện năng (đ/đơn vị công việc)

Bq - Chi phí bảo quản, bao gồm chi phí lao động, vật tư, kỹ thuật phục

vụ cho bảo quản theo yêu cầu của từng loại công cụ, máy móc (đ/đơn vị công việc)

Ck - Các chi phí khác (đ/đơn vị công việc)

3.1.1.2 Lợi nhuận của một đời công cụ, máy móc

Theo kết quả nghiên cứu của tiến sĩ khoa học Phan Thanh Tịnh viện

Cơ điện Nông nghiệp [25], lợi nhuận cả đời máy được tính như sau:

Lt Lợi nhuận cả đời công cụ, máy móc

Z - Giá trị còn lại của công cụ, máy móc khi thanh lý

3.1.1.3 Xác định các chỉ tiêu giới hạn

Ngoài hai cách tính hiệu quả của thiết bị nêu trên còn có thể căn cứ vào các chỉ tiêu kinh tế cụ thể sau đây để đánh giá thiết bị, được tính theo các công thức sau:

a) Thời gian hoàn vốn T v (kể cả lãi vay)

b) Lợi nhuận tối thiểu

Là mức lợi nhuận tối thiểu đảm bảo cho việc sử dụng máy không lỗ (không lãi)

Lnco = La.Tv (3.5)

c) Khối lượng công việc tối thiểu

Là khối lượng công việc tối thiểu hàng năm máy phải làm được để việc

sử dụng máy không lỗ (không lãi)

n co

v

 . (3.6) d) Hiệu quả vốn đầu tư

Hiệu quả vốn đầu tư cho ta biết một đồng vốn đầu tư để trang bị công

cụ máy móc sẽ thu lại được bao nhiêu

3.1.2 Phương pháp chuẩn hoá các chỉ tiêu đánh giá

3.1.2.1 Chuẩn hoá giá trị của các phương án theo từng thông số về chất lượng làm việc

Theo kết quả nghiên cứu của Viện Cơ điện Nông nghiệp và chế biến nông sản, các thông số đặc trưng cho chất lượng làm việc của thiết bị được chuẩn hoá theo các công thức sau:

- Nếu giá trị của thông số tiến tới cực đại thì:

W a

a

ij

ij si

 (3.9) Trong đó: Wij - Số điểm về chất lượng làm việc của phương án ở thông số j

aij - Giá trị thực của các phương án theo từng thông số

asi - Yêu cầu về kỹ thuật phải đạt cho các loại công việc

3.1.2.2 Chuẩn hoá giá trị các phương án theo từng thông số về chi phí

Các chi phí của từng phương án theo các thông số về chi phí được xác định theo công thức: waij MM

ij

jMax

 (3.10) Trong đó: Mij - Chi phí của phương án i ở thông số j

Wại - Số điểm về chi phí của phương án i ở thông số j sau khi được chuẩn hoá

Mjmax - Chi phí cao nhất của các phương án theo từng thông số

Về bản chất thì phương pháp chuẩn hoá các chỉ tiêu của thiết bị vừa nêu là phương pháp thống kê cho điểm Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là mức độ chính xác của bài toán phụ thuộc vào ý kiến của các chuyên gia khi xây dựng các trọng số (fi) Khi có nhiều thiết bị cần chọn đồng thời thì mức độ chính xác thấp

3.1.3 Chọn thiết bị theo các thông số tối ưu

Trình tự lập và giải bài toán tối ưu được trình bày qua hai bước: Phân tích định tính và phân tích định lượng như sau:

3.1.3.1 Phân tích định tính

Phân tích định tính là quá trình xem xét toàn bộ các đặc điểm tính chất của mỗi thiết bị, nêu ra những ưu điểm, nhược điểm và khả năng thực hiện của chúng để từ đó ta chọn được một loại thiết bị phù hợp cho mỗi điều kiện

cụ thể Dựa vào một số đặc điểm tính chất của thiết bị như: Hình thức, mẫu

mã, chủng loại, thói quen của người tiêu dùng để phân tích đánh giá và lựa chọn

3.1.3.2 Phân tích định lượng

Khi lựa chọn thiết bị chúng ta chỉ dựa vào phân tích định tính thì chưa đầy đủ mà phải tiến hành phân tích định lượng Phân tích định tính chỉ ra cho thấy một số thiết bị có khả năng sử dụng được trong điều kiện sản xuất, nhưng hiệu quả sử dụng của chúng chưa đánh giá được cụ thể Phân tích định lượng là quá trình tính toán toàn bộ các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, chỉ tiêu xã hội và môi trường từ đó so sánh các giá trị của chúng để chọn ra một thiết bị

có nhiều chỉ tiêu tốt nhất Sau khi tính toán được giá trị của các chỉ tiêu có thể dùng một trong ba phương pháp để lựa chọn:

- Phương pháp so sánh: Là phương pháp truyền thống được sử dụng

rộng rãi trong sản xuất Phương pháp này đơn giản nhưng độ chính xác thấp Nội dung của phương pháp này là: Tính toán tất các các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của tất cả các thiết bị đưa ra so sánh, sau đó so sánh từng chỉ tiêu kinh tế

kỹ thuật của các thiết bị với nhau Trên cơ sở đó thiết bị nào có nhiều chỉ tiêu đạt giá trị tốt thì ta chọn thiết bị đó

- Phương pháp thống kê cho điểm: Để đạt được mức độ chính xác cao

và bao quát hết các chỉ tiêu so sánh chúng ta cho điểm từng chỉ tiêu của từng thiết bị một, sau đó tổng hợp lại thiết bị nào đạt điểm cao nhất sẽ là phương

án được chọn

- Phương pháp tối ưu: Nội dung của phương pháp này là: Xác lập mối

quan hệ giữa các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong sự phụ thuộc vào các tham số

có thể thay đổi được của thiết bị, ta được các hàm số gọi là hàm mục tiêu Khảo sát các hàm mục tiêu này tìm ra miền cực trị hay điểm cực trị Thiết bị nào ứng với tham số có điểm cực trị là thiết bị tối ưu nhất

- Với ưu điểm của phương pháp tối ưu đã trình bày ở trên trong nội dung của luận án này chúng tôi dùng phương pháp tối ưu để lựa chọn máy làm đất phục vụ sản xuất nông nghiệp

3.2 Thiết lập bài toán chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tự nhiên

3.2.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật

- Năng suất của cưa xăng

Như trên đã nói, muốn lựa chọn được thiết bị thì ta phải xác định được các chỉ tiêu Đối với việc lựa chọn cưa xăng chặt hạ gỗ rừng tư nhiên thì chỉ tiêu năng suất là rất quan trọng, năng suất chặt hạ được xác định theo công thức sau:

Nsca =

).n t 4N

π.d (t

.M 3600.T.

2 2 tt s

2 1

M Thể tích của cây gỗ khi chặt hạ (m3)

d Đường kính trung bình của cây gỗ (m)

t1 Thời gian chuyển mạch cưa từ cây này sang cây khác (s)

t2 Thời gian chuẩn bị chặt xong một cây (s)

n Số lượng mạch cưa đối với một cây gỗ nó phụ thuộc vào quy cách sản phẩm

Dựa vào công thức (3.11) ta có thể tính được năng suất chặt hạ của các loại cưa khác nhau bầng lý thuyết Ngoài ra ta có thể tính được năng suất của các loại cưa bằng thực nghiệm

C Chi phí sản xuất tính cho 1m3 chặt hạ (đồng/m3)

Cnc Chi phí công nhân tính cho 1m3 gõ chặt hạ (đồng/m3)

Cnl Chi phí nhiên liệu tính cho 1m3 gỗ chặt hạ (đồng/m3)

Ckhm Chi phí khấu hao máy tính cho 1m3 gỗ chặt hạ (đồng/m3)

Ckhx Chi phí khấu hao xích tính cho 1m3 gỗ chặt hạ (đồng/m3)

Ckhb Chi phí khấu hao bản cưa tính cho 1m3 gỗ chặt hạ (đồng/m3)

Csc Chi phí sửa chữa tính cho 1m3 gỗ chặt hạ (đồng/m3)

Theo tài liệu [22] chi phí sửa chữa lấy bằng khấu hao máy, khấu hao máy tính bằng công thức:

h

tl m T

G

G 

(đồng/giờ) (3.13)

Trong đó: Khm Là khấu hao máy

Gm Giá mua máy (đồng)

Gtl Giá thanh lý

Th Thời gian sử dụng từ lúc mua cưa tới lúc thanh lý (h) Theo tài liệu [22] giá thanh lý lấy bằng 10% giá mua và khấu hao bản cưa, xích cưa cũng tính tương tự như vậy Thời hạn sử dụng bản cưa là 800 giờ, thời hạn sử dụng của xích cưa là 100 giờ

Dựa vào công thức trên ta có thể tính chi phí chặt hạ cho từng loại cưa một, việc tính chi phí này có thể bằng lý thuyết hoặc dựa vào các kết quả thực nghiệm

3.2.2.2 Lợi nhuận hàng năm của thiết bị

Chỉ tiêu kinh tế quan trọng nhất để lựa chọn thiết bị đó là lợi nhuận làm

ra trong một năm hoặc cả đời máy Trong chỉ tiêu này bao gồm cả chỉ tiêu về năng suất và chi phí Lợi nhuận hàng năm được tính theo công thức

Lx = (Nsca.Kg – Cp).D (3.14) Trong đó:

Lx Lợi nhuận hàng năm của cưa xăng tính bằng (đồng)

Nca

s Năng suất trong 1 ca làm việc của thiết bị (m3/ca), tính theo công thức (3.11)

D Số ca làm việc trong 1 năm của cưa tính theo định mức chặt hạ

kg Đơn giá thuê khoán (đồng/m3), lấy theo định mức

CP Chi phí cho 1 ca sản xuất (đồng/ca),tính theo công thức (3.12)

Theo phương pháp này thì chỉ tiêu quan trọng nhất được chọn để đánh giá các thiết bị là lợi nhuận, tức là số tiền lãi mà thiết bị làm ra trong một năm sản xuất hoặc trong cả đời làm việc của cưa xăng

3.2.2.3 Lợi nhuận hàng năm

Theo kết quả nghiên cứu của viện cơ điện Nông Nghiệp và chế biến nông sản [20] lợi nhuận hàng năm được tính theo công thức sau (không kể khấu hao máy và lãi xuất vốn đâu tư):

La = A (Tn – Cpm) (3.15)

Trong đó:

La- Lợi nhuận thu được hàng năm tính bằng tiền

A - Khối lượng đơn vị công việc (m3) mà công cụ, máy móc làm được trong năm, được xác định từ thực tế hoặc thực nghiệm

Tn - Đơn giá khi thực hiện công việc (đồng/đơn vị sản phẩm) (không tính khấu hao máy)

Cpm - Chi phí tính cho một đơn vị sản phẩm, đồng

Znd Giá bán buôn máy (đồng, hoặc đơn vị sản phẩm)

acl Hệ số tính chi phí sửa chữa lớn hàng năm của máy (%)

W Năng suất làm việc giờ lý thuyết của máy (đơn vị sản phẩm giờ)

.Hệ số sử dụng thời gian làm việc hữu ích

T Số giờ máy làm việc trong năm

Scl Chi phí sửa cữa thường xuyên và phục vụ kỹ thuật

Ll Chi phí lao động trực tiếp bao gồm lương thợ chính và phụ tính theo bậc công việc hoặc đơn giá khoán

 (3.19)

l - Số lượng công nhân chính của mỗi bậc thợ được phân công để hoàn thành công việc

Lp Lương công nhân phụ (đồng/đơn vị công việc)

 Đối với động cơ chạy nhiên liệu xăng hoặc diezen:

W.τ

.α q.G

N  (3.20) Trong đó:

nc Công suất quy định của động cơ (kw)

q Chi phí nhiên liệu riêng (g/kw.h)

Gn Giá nhiên liệu (đồng/kg.h)

 Hệ số sử dụng công suất động cơ

Dm Chi phí dầu mỡ, được tính theo phần trăm của chi phí nhiên liệu (đồng/đơn vị công việc)

Bq Chi phí bảo quản, bao gồm chi phí lao động, vật tư, kỹ thuật phục vụ cho bảo quản theo yêu cầu của từng loại công cụ, máy móc (đồng/đơn vị công việc)

Ck Các chi phí khác (đồng/đơn vị công việc)

3.2.2.4 Lợi nhuận của một đời công cụ máy móc

Theo kết quả nghiên cứu của tiến sĩ Phan Thanh Tịnh viện cơ điện Nông Nghiệp [20] để cho việc thu hồi vốn nhanh, vốn và lãi suất được triết khấu ngay trong những năm đầu sử dụng máy Sau khi đã triết khấu xong (hoà vốn), người chủ máy mới sử dụng lợi nhuận vào mục đích khác

Như vậy, cuối năm sử dụng máy đầu tiên, sau khi đã trừ vốn đầu tư và lãi suất thì vốn còn lại tính theo công thức sau:

p - Lãi suất hàng năm phải trả cho vốn mua máy

Như vậy bắt đầu từ sau năm sử dụng máy thứ t, người chủ máy sẽ thu lợi nhuận cho đến năm sử dụng cuối cùng

Từ (3.21) thay dần các phương trình dạng (3.23) vào ta có:

(1+ E+ E2+ + Et-1).La = Znd.Et

1 E

1) (E E Z L

.E Z L 1 E

1 E

t

t nd a

t nd a t

L ln

t 1 E Z L

L

a

nd a



(3.26) Trong đó:

Đ1 Đt – Vốn và lãi phải chiết khấu qua các năm sử dụng (đồng)

Znd- Giá bán buôn công cụ máy móc (đồng)

n- Số năm hoạt động của máy

Lt- Lợi nhuận cả đời công cụ, máy móc

Z- Giá trị còn lại của công cụ, máy móc khi thanh lý

Theo công thức (3.26) sinh lợi được được tính bao gồm phần do thiết bị mang lại và do vốn thu nhập sinh ra Để bóc tách được phần sinh lợi cho phương án đầu tư mang lại chúng ta phải quy đổi các thu nhập hàng năm về thời điểm trước khi đầu tư và được công thức sau:

n - Số năm làm việc của thiết bị tính theo số giờ làm việc của cưa